催化劑對碳納米管的制備來說極其重要。由于傳統(tǒng)攪拌反應釜混合效率差、控制不精確等原因,使制得的催化劑聚并顯明、粒度不一,催化合成的碳管也受此影響。基于對微流體的精確控制、快速混合等優(yōu)勢,微反應器突破了傳統(tǒng)間歇工藝的束縛,成為實現(xiàn)催化材料精細化、高效化制備的研究關鍵。實驗研究中用微反應器制備Fe-Mo/Al2O3催化劑,借助多種檢測手段,對催化劑、碳納米管的微結(jié)構(gòu)進行檢測。研究表明,微反應器強化了共沉淀過程中沉淀組分分布的均勻性,增強了活性組分與載體的內(nèi)部作用力,并持續(xù)影響到后續(xù)制備過程。相比于傳統(tǒng)方法,催化劑經(jīng)微反應器法制備后粒度更小,催化活性達到64.04%,其催化的碳納米管石墨化得到提高,管徑集中在11-15 nm之間。基于微反應器進一步對催化劑Fe-Mo/Al2O3制備的老化過程進行實驗研究。在老化實驗的研究中,從溫度、時間兩個層面對催化劑及碳管進行檢測分析。研究發(fā)現(xiàn),老化溫度對催化劑Fe-Mo/Al2O3的微觀結(jié)構(gòu)及性能影響更明顯。適當提高老化溫度、延長老化時間更利于晶核的生長。當老化溫度是40℃、老化時間是4h時,制得的Fe-Mo/Al2O3的催化活性最高,碳納米管質(zhì)量較優(yōu)。在... 

【文章來源】：青島科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

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不同反應爐法的示意圖

反應器中經(jīng)歷轉(zhuǎn)化并原位形成納米尺寸的固相活性催化劑顆粒。該方法的缺點是效率低，只有當固體納米顆粒附著到反應器表面時，才會有足夠的停留時間來進行碳納米管的生長。固定床方法指的是，在固定床反應器內(nèi)部的舟皿中提前放入固相催化劑，將溫度升高到設定的溫度后通入氣體，對固相催化劑進行升溫還原，還原后再通入碳源。在此過程中，氣相和固相接觸的不均勻性以及溫度梯度的差異性嚴重影響了碳納米管的生長速率。因為隨著碳納米管的生長，越來越多的碳納米管將覆蓋在催化劑表面，從而降低了表面上催化劑顆粒的有效性。圖1-2流化床的示意圖[10]Fig.1-2Schematicdiagramoffluidizedbed[10]目前在化學氣相沉積法制備碳納米管時最常用的反應爐是流化床（圖1-2），其結(jié)合了浮床和固定床兩者的優(yōu)勢，具有較強的傳熱傳質(zhì)特性。流化床應用于CVD法中時，可以之稱為流化床化學氣相沉積（FBCVD）工藝。將催化劑放入到流化床反應器底部后，向上通入的氣體會將催化劑顆粒懸浮起來，大大增加了催化劑與氣體的接觸時間和接觸面積。流化床內(nèi)氣體流量的大小由質(zhì)量流量控制器進行調(diào)節(jié)。除此之外，流化床中放入的催化劑為固相顆粒，活性組分與載體具有較強的相互作用力，且與浮床中溶解在揮發(fā)性碳源中的催化劑相比，更不易被通入的氣流帶走，這導致了更有效地熱傳遞和化學反應。在CVD法中，催化劑的活性位點與碳納米管的生長密切相關，流化床方法大大提高了碳納米管的生長速率。AlimoradRashidi等人[12]將Co-Mo/MgO作為催化劑，甲烷作為碳源，利用CVD法制備了單壁碳納米管，對比研究了流化床法和固定床法對CNTs制備的影響。通過檢測表征發(fā)現(xiàn)，流化床制備的碳納米管質(zhì)量更加優(yōu)異，產(chǎn)量更多。在同

青島科技大學研究生學位論文7構(gòu)程度較高。ρ-Al2O3可當作高級耐火材料用于煉鐵、金屬冶煉等，以及陶瓷的涂料、吸附劑等方面。β-Al2O3的分子通式為M2O·xAl2O3，其中M指代+1價離子。β-Al2O3屬于鋁酸鹽，并不是Al2O3的異構(gòu)體。β-Al2O3的晶體結(jié)構(gòu)為六方晶系，其具有較高的離子導電率、較強的耐熱性、較小的氣孔率、較高的密度，而且β-Al2O3的粒度分布尤為細孝均勻。當把β-Al2O3當作隔板用于鈉硫蓄電池中，不僅可以當作離子導體，而且還可以起到間隔陰陽極的作用。除此之外，還可以制作熱敏元件室溫電池，以及陶瓷材料等[41]。圖1-3Al2O3的XRD衍射譜圖[40]Fig.1-3XRDpatternofAl2O3[40]1.2.3催化劑活性的影響因素催化劑的催化活性大小表示了其催化能力的強弱，通常以單位時間內(nèi)單位質(zhì)量的催化劑催化轉(zhuǎn)化的生成物的質(zhì)量來計算。能夠降低催化劑活性甚至使其失活的主要原因可以歸納為三個方面：堵塞、燒結(jié)和中毒，其中催化劑堵塞在多孔催化劑催化有機物的反應中較為常見[42]。催化劑堵塞指的是在催化反應進行的過程中，生成物中的固體物質(zhì)如碳化物等，由于不斷地沉積在催化劑表面，導致催化劑的孔隙結(jié)構(gòu)減小，隔斷了反應氣體的擴散通道，導致催化劑活性失活的現(xiàn)象。在CVD合成碳納米管的過程中，當催化劑表面被不斷增加的無定形碳包裹后，會造成其孔隙堵塞，阻礙了碳氫原子的分離及擴散，導致其催化活性逐漸降低，最后失去活性[43]。失活后的催化劑無法催化碳納米管的生長，多被滯留在碳納米管的兩端。研究發(fā)現(xiàn)，催化劑在催

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