【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及催化劑，具體涉及層狀復合金屬氫氧化物及其制備方法、層狀金屬催化劑及其制備方法、碳納米管的制備方法。
技術介紹
1、碳納米管作為一種新型材料，具有優異的力學性能、導電性能、熱學性能及穩定的化學性質，在復合材料增強、電化學儲能、電子器件等領域具有廣泛應用前景而備受人們關注。目前最適合宏量生長碳納米管的方法是通過化學氣相沉積法借助催化劑粉體在流化床中進行生長。這其中催化劑體系的選擇對碳納米管的高效高質量生長尤為重要。研究認為，催化劑需要具備適當尺寸的層狀結構且表面較為平整，從而為碳納米管的生長提供一定大小的平整基底，有利于碳納米管長度增加，甚至可能以長陣列結構生長；此外，催化劑需具備較高的比表面積，從而提高活性金屬的負載量和利用率，進而提升碳納米管的產率。
2、此外，催化劑片層的組裝結構對不同種類的碳納米管生長有較大影響。多壁碳納米管具有較強的剛性，當形成陣列結構時能夠將周圍物體撐開，因此，即使催化劑片層呈堆疊結構，對多壁碳納米管的生長影響較小。相比之下，少壁、單壁碳納米管具有柔性，當催化劑片層堆疊嚴重甚至完全團聚時，將限制少/單壁碳納米管延伸，少/單壁碳納米管相互交織發生自毒化，從而停止生長。只有催化劑單個片層充分暴露，催化劑活性金屬才能充分接觸反應氣體，碳納米管才能充分延伸生長。
3、在層狀材料中，層狀復合金屬氫氧化物是優良的生長碳納米管的催化劑前驅體。然而，目前層狀復合金屬氫氧化物組裝結構的調控方法仍存在以下問題：調控方法較為復雜、難以用于碳納米管生長體系。亟需開發一種層狀復合金屬氫氧化物，
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的目的在于提供層狀復合金屬氫氧化物及其制備方法、層狀金屬催化劑及其制備方法、碳納米管的制備方法，本專利技術的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，具有操作簡單、易于放大、調控效果佳的優點。
2、為此，本專利技術第一方面提供一種層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，包括以下步驟：
3、將可溶性二價金屬離子、可溶性三價金屬離子和可溶性六價金屬酸根共混于溶劑中，調節ph至6-11；在25-150?℃下反應；干燥，得到層狀復合金屬氫氧化物；
4、所述可溶性六價金屬酸根包括鎢酸根和/或鉬酸根；
5、所述共混在攪拌的條件下進行；所述攪拌的轉速為1?rpm-600?rpm。
6、本專利技術通過控制原料、調控反應溫度、和ph參數的手段，達到調節晶體成核數量及晶體生長位點的目的，從而實現對層狀復合金屬氫氧化物的組裝結構的調控，實現層狀復合金屬氫氧化物片層堆疊、部分堆疊、交叉格柵、相互分立的組裝結構。本專利技術相比現有的調控手段，具有操作簡單、易于放大、調控效果佳的優點，后續可作為催化劑制備碳納米管，具體的，用于相對剛性的多壁碳納米管催化生長，還能夠提供充足空間用于相對柔性的少壁、單壁碳納米管催化生長。
7、本專利技術的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，廣泛適用于二元、三元、四元層狀復合金屬氫氧化物體系。
8、在本專利技術的一些實施方案中，所述可溶性二價金屬離子包括mg2+、zn2+、ca2+、mn2+、fe2+、co2+、ni2+和cu2+中的至少一種。
9、在本專利技術的一些實施方案中，所述可溶性三價金屬離子包括cr3+、al3+、ru3+、fe3+、co3+中的至少一種。
10、在本專利技術的一些實施方案中，所述可溶性二價金屬離子與可溶性三價金屬離子的摩爾比為（0.1-10）:?1。
11、在本專利技術的一些實施方案中，所述可溶性二價金屬離子和可溶性六價金屬酸根的摩爾比為（1-10）：（0.001-1）。
12、在本專利技術的一些實施方案中，所述反應的時間為0.1h-36?h。
13、在本專利技術的一些優選的實施方案中，所述可溶性二價金屬離子包括第一可溶性二價金屬離子和第二可溶性二價金屬離子；
14、所述第一可溶性二價金屬離子包括fe2+、co2+、ni2+和cu2+中的至少一種；
15、所述第二可溶性二價金屬離子包括mg2+、zn2+、ca2+、mn2+中的至少一種。
16、在本專利技術的一些優選的實施方案中，所述可溶性三價金屬離子包括第一可溶性三價金屬離子和第二可溶性三價金屬離子；
17、所述第一可溶性三價金屬離子包括ru3+、fe3+、co3+中的至少一種；
18、所述第二可溶性三價金屬離子包括cr3+、al3+中的至少一種。
19、在本專利技術的一些優選的實施方案中，所述第一可溶性二價金屬離子和所述第二可溶性二價金屬離子的摩爾比為(0.002-1):1。
20、在本專利技術的一些優選的實施方案中，所述第一可溶性三價金屬離子和所述第二可溶性三價金屬離子的摩爾比為(0.002-1):1。
21、本專利技術第二方面提供上述層狀復合金屬氫氧化物的制備方法制得的層狀復合金屬氫氧化物。
22、在本專利技術的一些實施方案中，所述層狀復合金屬氫氧化物的片層直徑為0.5μm?-10?μm。
23、在本專利技術的一些實施方案中，所述層狀復合金屬氫氧化物的厚度為5?nm?-200nm。
24、在本專利技術的一些實施方案中，所述層狀復合金屬氫氧化物的堆密度為0.01?g/cm3-0.20?g/cm3。
25、本專利技術第三方面提供層狀金屬催化劑的制備方法，包括以下步驟：
26、在400℃-1000?℃下，對層狀復合金屬氫氧化物進行焙燒、還原，得到層狀金屬催化劑。
27、在本專利技術的一些實施方案中，所述層狀金屬催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：
28、以升溫速率為1℃/min-20?℃/min，升溫至400℃-1000?℃對所述層狀復合金屬氫氧化物進行焙燒，隨后進行還原，得到層狀金屬催化劑。
29、在本專利技術的一些實施方案中，所述還原使用的還原劑包括氫氣、甲烷、一氧化碳中的至少一種。
30、在本專利技術的一些實施方案中，所述焙燒的時間為20?min?-1440?min。
31、在本專利技術的一些實施方案中，所述還原的時間為1?min?-60?min。
32、本專利技術第四方面提供上述層狀金屬催化劑的制備方法制得的層狀金屬催化劑。
33、在本專利技術的一些實施方案中，所述層狀金屬催化劑的片層直徑為1?μm?-50?μm。
34、在本專利技術的一些實施方案中，所述層狀金屬催化劑上負載的金屬顆粒的面密度為1012m-2-1016m-2。
35、本專利技術第五方面提供一種碳納米管的制備方法，包括以下步驟：
36、在500℃-1000℃下，分解碳源，在上述層狀金屬催化劑上沉積碳納米管；去除所述層狀金屬催化劑，得到碳納米管；所述碳納米管的長度為0.5-50?μm。
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1.一種層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述可溶性二價金屬離子包括Mg2+、Zn2+、Ca2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+和Cu2+中的至少一種；和/或，
3.?根據權利要求1所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述可溶性二價金屬離子與可溶性三價金屬離子的摩爾比為（0.1-10）:?1；
4.?根據權利要求1所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述反應的時間為0.1h-36?h。
5.根據權利要求1所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述可溶性二價金屬離子包括第一可溶性二價金屬離子和第二可溶性二價金屬離子；
6.根據權利要求5所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述第一可溶性二價金屬離子和所述第二可溶性二價金屬離子的摩爾比為(0.002-1):1；和/或，
7.?權利要求1-6任一項所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法制得的層狀復合金屬氫氧化物；所
8.一種層狀金屬催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.?根據權利要求8所述的層狀金屬催化劑的制備方法，其特征在于，所述焙燒的時間為20?min?-1440?min；和/或，
10.?權利要求8-9任一項所述的層狀金屬催化劑的制備方法制得的層狀金屬催化劑；所述層狀金屬催化劑的片層直徑為1?μm?-50?μm；和/或，
11.?一種碳納米管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：在500℃-1000℃下，分解碳源，在權利要求8-9任一項所述的層狀金屬催化劑的制備方法制得的層狀金屬催化劑上沉積碳納米管；去除所述層狀金屬催化劑，得到碳納米管；所述碳納米管的長度為0.5-50?μm。
...【技術特征摘要】
1.一種層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述可溶性二價金屬離子包括mg2+、zn2+、ca2+、mn2+、fe2+、co2+、ni2+和cu2+中的至少一種；和/或，
3.?根據權利要求1所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述可溶性二價金屬離子與可溶性三價金屬離子的摩爾比為（0.1-10）:?1；
4.?根據權利要求1所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述反應的時間為0.1h-36?h。
5.根據權利要求1所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述可溶性二價金屬離子包括第一可溶性二價金屬離子和第二可溶性二價金屬離子；
6.根據權利要求5所述的層狀復合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述第一可溶性二價金屬離子和所述第二可溶性二價金屬離子的摩爾...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫麗，聶偉銘，丘禮銘，鄭超，賈金超，
申請(專利權)人：甬江實驗室，
類型：發明
國別省市：
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