预还原催化剂
LaNiO3,La4Ni3O10,La3Ni2O7和La2NiO4催化分解CH4制碳纳米管的研究
2001年第59卷
第8期,12361240
爱八卦网化学
ACL~.咖MICASINICA
Ⅷ.59.2∞1
No8.1236～l240
预还原催化剂LaNiO3,La4Ni30lo,La3Ni2O7和La2NiO4
催化分解C制碳纳米管的研究
李贺梁奇唐水花高利珍’
陈召勇张伯兰于作龙
(中国科学院成都有机化学研究所戚都610041)
ssa
摘要通过预还原的L~io3,I丑43o10,lgNi2O7和I~Ni04催化分解CIt，可以制备大量高度石墨化的碳纳米首，还
原前后的催化剂的结构和组分通过X射线衍射(XRD)测定所制得的碳纳米管由扫描电镜(TEM),X射线光电于能
谱(xPs)表征.碳纳米首在空气中的热氧化性由热重实验(1G)测定.实验结果表明不同催化剂前驱中的IdNi比会
影响碳纳米管的首径分布和石墨化程度.L~/Ni比越小，碳纳米管的首径越大，石墨化程度越高.
关键词碳纳米管,LaNi,La~Ni301o,I丑3207,L~2N104,c AStudyonProductionofCarbonN~ombesby DecompositionofaoverthePre—reducedCatalystsLaNiO3,
La4Ni3010,La3Ni207andLa2NiO4 UHeHANGTANGSlmi—HuaGAOLi—zl1eⅡ
CHENZhao--Y ongZHANGBo—-LanYUZuo?-Loi~g
2016江苏高考英语答案
(n础InstituteofChemistry,TheChineAcademyofSc/etwes,Chengdu,6101)41) AbstractCarbonnanotubesofII,OITOWsizedistributionearlbemassproduce dinthecatalyticdecompositionof
cmoverpre—reducedIz~Ni03,L丑4Ni3O1o,o7andN104.TIstructureandcomponentofthefresh andreducedLaN,O1o,№O7and04weredeterminedbyX—mydiffractiontXR D).
carbon~otubesobtainedwefecharacterizedbymooal~oftransmissionelectro nmicroscopytTEM),X—ray
photoelectmnspectroscopy(XPS).Thermaloxidationofcarbonnanotubesina irwosperformedby
thermogravimetricexpefiment(1).TheresultsrevealthatalowerLa/Niratiooft hecatalystswouldleadtoa
widerdiameterdistributionandahigherdegreeofgraphiticnature. Keywordscarbonnanotubes,t~ii03,La~Ni30]o,L，乙盹Ni04,C
碳纳米管以其卓越的机械和电学性能吸引了
广泛的关注.如果要更合适地应用碳纳米管，就要求
其具有比较均一的尺寸.因此，碳纳米管的批量可控
制备就成为当前碳纳米管研究的一个热点[.为
了实现这一目的，众多科研工作者尝试用金属颗粒
催化分解碳氢化合物来合成碳纳米管.与其它合成
bough
E—mllil~lzg~l@hotr~.c帅
media收稿日期:2000—12—12，定稿日期:21201—04—20，中国科学院知识刨新重太项目(K/CX—Y一02)
(R瓒Ⅱ12,20OOAec~tedAp20,2001)
August2001高利珍等：预还原催化剂lmNiO3,I丑4Ni301【11l趣No7和Ni (1237)
方法，诸如电弧放电法，激光气化法等相比较而言,
催化法具有操作简单，成本低廉和产量高等优点.选
择和制备含有大小合适的活性金属颗粒(如Fe,c0,
Ni)的催化剂是至关重要的有文献[8—9]报道，如
果活性金属颗粒较大，往往得到的是碳纤维.而非类
似Iijima型的碳纳米管.此外,Dai等_]o发现碳纳
米管的管径可由过渡金属颗粒的大小来决定文献
[1113]报道的催化剂大多是担载在si，分子筛
上的金属颗粒或金属氧化物，而事实上，这些催化剂
的金属颗粒大小是很难控制的，另一方面，由这些催
化剂制备的碳纳米管的纯化也比较困难.
本文针对碳纳米管结构的控制，产率的提高以
及产物的纯化和分离中的困难，做了一些有意义的
探索，并取得了积极的结果.我们利用柠檬酸络合
法合成了一系列具有特定结构的类钙钛石的氧
creeps
化物LaNi03,La4Ni3O10lN和La2Nio4，并首次
用来制备碳纳米管.OdlerJ的研究表明LaNi03,somewhere over the rainbow
La4Ni30l0,Li3Ni2和La2NiO4是具有特定结构的单相氧化物，后三个催化剂前体可用通式La+】?
Ni03+】(≥1)来表示.经过还原后，催化剂前
体(Ia’qo3,La,Ni30L%和La2Ni04)几乎完全
ro什么意思
分解为La2O3和尺寸不同的活性组分Ni.通过催化分解c乩就得到了大量高质量，具有不同管径大小
的碳纳米管.除此之外，使用LaNio3,La4Ni3O
Ni’和La2NiO4作催化剂前体还有以下优点:
(1)纯化简单;(2)催化剂可回收利用我们还比较了
分别由预还原的LaNio3,La4Ni3Ol【1,L丑3Ni2O1和L∞吼所合成的四种碳纳米管的结构和石墨化程
度.
1实验部分
上海松江雅思培训机构1.1催化剂制备与表征
复合氧化物LaNi%,La4Ni3010,N和
La2Nio4均采用柠檬酸络合法制备.取各成分的硝酸盐按化学计量混合，用去离子水溶解，再加入过量的柠檬酸络合剂，缓慢搅拌蒸发至粘稠状，烘箱预分解，马弗炉1073K焙烧，得黑色粉末，冷却后研磨成鲫mesh左右，得催化剂样品.采用D/Max—yA转靶x射线衍射仪对还原前后的催化剂样品进行表征.
1.2碳纳米管的制备与表征
采用流动床反应器制备碳纳米管.在反应器中
加入100mg催化剂前体，氮气流(30mL/~fin)保护
升温至设定温度，氢气还原后，通人c反应，氮气
保护降至室温，收集产物，纯化和表征.制得的碳纳
米管利用透射电镜(JEOLIEM一100CX)观测，使用VGESCAMPdLKⅡ型X射线光电子能谱仪(以污染碳1s电子结合能E=284.6eV进行校正)对样品进
行表征，并利用热重分析仪(Perkin—EelmerTGA7) 对碳纳米管在空气中的氧化性能进行了分析.
2结果与讨论
科技发展的好处2.1催化剂的晶相结构分析
催化剂还原前后的XP,D分析结果表明LaNiq,
