材料论文-碳纳米管

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1、碳纳米管作为催化剂载体的应用效果化学基地班2008301040040肖迪摘要：碳纳米管是目前科学领域研究的热点，近年来碳纳米管催化剂载体的研究应用也得到了长足发展。本文通过介绍了碳纳米管的结构和性质，结合其在试验中的效果，讨论碳纳米管作为催化剂载体的效果。关键词：碳纳米管；催化剂；载体碳纳米管又称巴基管,是一种新型的碳结构,由日本电镜学家饭岛（lijima）于1991年发现。碳纳米管可以形象的认为是由石墨片按一定的螺旋度卷曲成的无缝纳米级圆筒,两端的“碳帽”由五元环和六元环封闭。根据组成的石墨片层数的不同,可分为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和

2、多壁碳纳米管。【1】自被发现以来,碳纳米管引起了全球物理、化学及材料等科学界的极大兴趣,在储氢材料、复合材料的增强、充电电池电极等领域的研究成果层出不穷。碳纳米管具有独特而又稳定的结构及形貌,尤其是表面性质,能依据人们的需要进行不同方法的修饰,使其适合作为新型催化剂载体。与传统催化材料相比,碳纳米管具有可调控的纳米管腔结构、大的长径比和边界效应,处于管内的气体或液体有着完全不同的物理性能;碳纳米管还具有较大的比表面积,能够填充和吸附颗粒【2】;而且在许多条件下具有很高的热稳定性,因而在作为催化剂载体方面有着很好的应用前景。本文着重碳纳米管作

3、为催化剂载体方面进行阐述。1、碳纳米管负载非晶态合金催化剂超细粒子非晶态合金不但具有比表面积大、表面能高，而且还具有短程有序、长程无序的结构特点是一种理想的催化材料．但纯态的超细非晶态合金存在热稳定性差、催化剂成本高且难于产物分离等特点，工业应用难度较大．通常是把非晶态合金负载于一定的载体上，不仅能降低催化剂的制备成本，而且还能大大改善催化性能、提高催化剂的热稳定性，是非品态合金催化剂丁业化的一条有效途径．因此研究碳纳米管负载非晶态合金催化剂具有很大前景。房永彬等研究者【3】化学还原法制备了碳纳米管负载的Pt—Sn—B非晶态催化剂，将此催化

4、剂用于三种氯代硝基苯的液相催化加氢反应，结果表明，该催化剂具有较好的加氢性能和较高的抑制脱卤性能，在不添加脱卤抑制剂的情况下，三种氯代硝基苯的转化率均高于99．8％，最高脱卤率分别为1．9％、1．12％和0．76％．而将通用加氢催化剂用于相同的反应时．产物的脱卤率均高于8％．居艳【4】以次磷酸为还原剂，有机胺为pH值调节剂，用诱导一化学还原法制备了非晶态NiP／CNTS催化剂，并研究了碳纳米管对非晶态合金催化活性的影响．合金负载后不但粒径明显变小。分散度和比表面积也有很大提高．实验证实所制备的非晶态催化剂的苯加氢比活性更高，这与载体的分散作

5、用、载体与合金间相互作用、非晶态催化剂中吸附键较弱以及碳纳米管的贮氢性能有关；非晶态合金在碳纳米管上负载后热稳定性增强，这与载体所起的分散作用、传热贮热作用以及载体与合金间的相互作用密不可分．南昌大学的胡长员等研究人员【5】采用超声辅助的浸渍一还原法制备了Ni—B／CNTs及La改性的Ni—B／C晶态合金催化剂，并研究了催化剂的乙炔选择加氢性能．Liu【6】及其合作者将碳纳米管于Na2[Co(OH)4]中超声波分散，利用化学还原法将KBH。缓慢滴加到上述溶液中，在碳纳米管内外表面获得良好的Co—B非晶态包覆层．ICP测定其组成为C073．9

6、826．1．在对苯加氢的反应中其催化活性达到89％．同时Xu等【7】制备出碳纳米管负载RuB非晶态合金催化剂，也可使苯加氢的反应活性明显提高。2、碳纳米管负载纳米金属催化剂在碳纳米管的表面包裹或复合金属物质，不仅可以改善其导电性、抗腐蚀性、润滑性、硬度等物理性能还可以使碳纳米管与金属基体之间的结合力加强．同时由于碳纳米管自身具有较高的比表面积，使得金属颗粒能够较好的分散．从而具有较高的催化活性．文献报道Planeix等人【8】利用浸渍法在CNTs上包裹金属钌制备Ru／CNTs催化剂．在383K和4.5KMPa条件下对肉桂醛液相加氢制肉桂醇的

7、催化活性比常规Ru／C催化剂的高；而制备出的Ru／CNTs催化剂在催化分子氮加氢生成氨过程中。也表现出比其它载体负载同类催化剂高的低温催化活性．陈为等人【9】用化学镀和功能离子吸附法在碳纳米管的表面负载金属银，形成的一维银纳米导线可以用作燃烧电池的催化剂．和庆钢等【10】研究人员还采用浸渍沉淀法制备Pt/CNTs和Pt/C催化剂，结果证明，以碳纳米管作催化剂载体可使催化剂的负载量、载体上铂的分散度以及其活性中心大大提高，电化学性能也表现出更大的活性；应永飞【11】将制备出的Pd／CNTs催化剂用于硝基卤代芳烃的加氢反应，重复利用10次时，硝

8、基卤代芳烃的转化率仍维持在90％以上，脱卤率小于0．2％，较Pd／C催化剂15％的脱卤率下降了75倍之多．而采用碳纳米管作催化剂载体制备的硫化Mo／CNTs催化剂比相同条件下碳纳