Fe∕MgO催化裂解甲烷制备碳纳米带.pdf

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1、2013年第21卷第5期，534-537合成化学ChineseJournal0fSyntheticChemistryVd．21，2013No．5，534—537·研究论文·Fe／MgO催化裂解甲烷制备碳纳米带唐小淋1”，瞿美臻1，张静娴1”，姜锦锦1，董少强1-2(1．中国科学院成都有机化学研究所。四川成都610041；2．中国科学院大学，北京100049)摘要：采用溶胶嵌胶法制备了FJMgO催化剂(E)。以甲烷为碳源，通过催化化学气相沉积法在E上生长出了碳纳米带(F)，其结构和形貌经SEM和TEM

2、表征。在最佳制备条件[E中Fe负载量为50％，甲烷流速70mL·rain～，于870℃反应1h]下制备的F宽度约135nm，厚约89nm，长度在几十微米量级。关键词：催化裂解；甲烷；Fe／MgO；碳纳米带；制备．中圈分类号：0612．4；0643．36文献标识码：A文章编号：1005-1511(2013)05-0534-04PreparationofCarbonNanobeltsbyCatalyticPyrolyzingMethaneUsingFe／MgOastheCatalystTANGXiao．

3、1inl’-，QUMei．zhenl，ZHANGJing-xianl．2，JIANGJin-jinl，DONGShao—qian91’2(1．ChengduInstituteofO强-nicChemistry，Chin嘲Academy《Sci∞o∞。Chengdu610041，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract：Fe／MgOcatalyst(E)werepreparedbysol-gelm

4、ethod．Carbonnanobelts(F)weregener-atedbycatalyticpyrolyzingmethaneusingEasthecatalyst．ThestructureandmorphologyofFwereanalyzedbySEMandTEM．Fhasabout135llm访dtII，89nmdlickness，severaltenmicronslengIllunderoptimalreactioncondition[Ewith50％Fe一蛐，at870℃for1ha

5、ndthevelocityofmeth-anekeepsat70mL·min。1]．Keywords：catalyticpyrolyzing；methane；Fe／MgO；carbonnanobelt；preparation作为一种带状结构的准二维纳米碳材料⋯，碳纳米带具有低的场发射阈值睢】、较大的比表面积及含有缺陷的微观结构【3】，有望应用于场发射‘平板显示器晗】、储氢材料、催化剂载体以及锂离子电池p1等领域。早在20世纪70年代，Boenm【41就以Fe(CO)，为前驱体，通过催化裂解cO制备碳

6、纤维时，获得了碳纳米带。到目前为止，除了通过热解CO，还可以采用水热法∞汪】、中间还原法【7】、模板法哺1和催化化学气相沉积法(CCVD法)¨J，’1训合成碳纳米带。其中，CCVD法因具有操作简单、反应条件温和且易于工业化生产等优点而备受青睐。郑瑞廷等【31和赵勇等【91以硅基纳米铁膜作为催化剂，催化裂解乙炔制备了厚约30砌，宽几百纳米，长度在100tim量级的碳纳米带。但在该反应体系中，需借助离子轰击的方法获得纳米铁膜，且纳米铁膜在使用之前需经过H：还原和氨气的高温刻蚀，操作繁琐、能耗较高。Qi等

7、⋯收稿日期：2013-03-20基金项目：国家重点基础研究发展计划项Ij(2011ce932604)作者简介：mdx淋(1988一)，女，汉族，四川达州人。硕士研究生，主要从事纳米碳材料的合成及电化学性能研究。E-mail：xhan988@126．tom通信联系人：瞿美臻，研究员，博士生导师，E-mall：nmhqu@cloc．aC．Cll第5期唐小淋等：Fe／Mg,O上甲烷催化裂解生长碳纳米带的研究一535一采用s01．gel法获得的Fe／Cu催化剂催化裂解乙炔，得到螺旋碳纳米管和碳纳米带，经分离

8、后可得纯度较高的碳纳米带。但该法以乙炔作为碳源，存在聚合结焦的问题。Xiong等u训以球磨法获得Fe／Mo／MgO催化剂，在900℃下催化裂解CH．制得厚度约8nln，宽度50衄～200Hill的碳纳米带。本文采用溶胶凝胶法制备了Fe／MgO催化剂(E)。以甲烷为碳源，通过CCVD法在E上生长出了碳纳米带(F)，其结构和形貌经sEM和TEM表征。并考察了E中Fe的负载量，反应温度和反应时间对F形貌的影响。结果表明，在最佳制备条件[E中Fe负载量为50％，甲烷流速70l