基于层状双羟基金属氢氧化物制备单双壁碳纳米管的方法

摘要

基于层状双羟基金属氢氧化物制备单双壁碳纳米管的方法，属于纳米材料及其制备技术领域。该方法使用含过渡金属组分的层状双羟基金属氢氧化物作为催化剂前驱体，该前驱体经过预处理获得具有均匀分布的纳米金属颗粒的、可供碳纳米管生长的催化剂；然后进行化学气相沉积，生长出单双壁碳纳米管。该方法简单易行，易于单双壁碳纳米管的大批量制备，推进其工业化应用。

主权项

1、一种基于层状双羟基金属氢氧化物制备单双壁碳纳米管的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：1)将含Fe、Co、Ni、Cu和Mo中的一种或几种的二元、三元或四元层状双羟基金属氢氧化物作为催化剂前驱体放入反应器中；其中所述层状双羟基金属氧化物片的化学组成通式为M2+1-xM3+x(OH)2An-x/n·mH2O；其中M2+/M3+比例在1-4，x为M3+/(M2++M3+)的值；m为层间水的个数；M2+为Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+和Cu2+中的一种或几种，M3+为Al3+、Co3+、Fe3+和Ru3+中的一种或几种，An-为n价阴离子，对应的阴离子为Cl-、OH-、NO3-、SO42-和CO32-中的一种或几种，对应的阴离子还包括含Mo或W的同多酸或杂多酸阴离子；所述的Fe、Co、Ni、Cu或Mo占层状双羟基金属氢氧化物质量的0.1～30％；2)采用1～20℃/min的升温速率，在载气的保护下将层状双羟基金属氢氧化物升温至预处理温度，所述的预处理温度为800～1000℃，用氢气、一氧化碳或者CH4进行预处理；预处理后Fe、Co、Ni、Cu或Mo的纳米颗粒密度为105～108颗/cm2；3)在800-1000℃的反应温度下进行反应，通入碳源、氢气与载气的混合气体，其中氢气∶碳源气体∶载气的体积比为0.1～0.5∶1∶0.2～6，反应过程的空速为10～500hr-1，气速为0.01～0.5m/s，通过化学气相沉积过程，生长得到单双壁碳纳米管。