本發明提供了一種碳納米管整體式催化劑的制備方法，將鈷源離子交換到離子交換樹脂中，在較低溫度下，在氮氣中進行碳化，可以生長出碳納米管，并保持離子交換樹脂原有的整體式結構。該方法對設備要求低，操作簡單，獲得的碳納米管整體式催化劑石墨化程度好，機械強度高，易于分離和使用。

技術領域

本發明屬于碳納米管的制備技術領域，涉及一種碳納米管整體式催化劑的制備方法。

背景技術

碳納米管作為一種碳的納米材料，因其重量輕，具有優異的力學、電學和化學性能，受到很大的關注。近年來，使用化學氣相沉積法進行碳納米管的合成越來越成熟，已經可以進行較大規模的生產。

然而化學氣相沉積法制備碳納米管仍然存在著一些不足，例如制備出來的碳納米管直徑不均勻，石墨化程度較低，缺陷較多，拉伸強度偏小。粉末碳納米管的化學氣相沉積法合成過程具有一定的危險性，對設備要求高。

同時，制備出的粉末碳納米管在使用中也有諸多困難，例如在過濾粉末碳納米管時會產生極大的不便，對過濾的設備要求高，限制了其更廣泛的應用。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的化學氣相沉積法合成粉末碳納米管時的制備成本高，操作復雜，能源消耗高的缺陷，從而提供一種制備過程簡單，所用材料價格低廉，能夠在催化和環境領域有更加廣闊的應用前景的碳納米管整體式催化劑的制備方法。

為此，本發明提供了一種碳納米管整體式催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)選取鈷源，將鈷源與離子交換樹脂混合，經攪拌、抽濾、干燥后得到離子交換產物；

(2)將所述離子交換產物在氮氣中進行碳化，得到碳化產物，將碳化產物經稀硝酸進行處理后，再經洗滌、抽濾、干燥后得到碳納米管整體式催化劑。

優選的，所述鈷源中的鈷含量與離子交換樹脂的質量比為0.02—0.04。

優選的，所述鈷源為鈷氰化鉀水溶液，離子交換樹脂為聚苯乙烯陰離子交換樹脂。

優選的，鈷氰化鉀水溶液的濃度為0.03-0.04mol/L。

優選的，所述干燥溫度為80℃。

優選的，所述干燥溫度的升溫速率為2-3℃/分。

優選的，所述碳化溫度為700-800℃。

本發明的有益效果：

本制備方法工藝先進，設備要求低，合成溫度相對較低，制備速度快，產物為黑色，是由碳納米管組成的毫米級整體式催化劑，比表面積高，是一種十分理想的制備碳納米管的方法。

附圖說明

為了便于本領域技術人員理解，下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

圖1為本發明實施例1得到催化劑的氮氣吸附等溫線圖；

圖2為本發明實施例1得到催化劑的掃描電子顯微鏡圖。

具體實施方式

本發明提供的一種簡單的方法制備碳納米管整體式催化劑，實現成本較低，操作簡便、能源消耗低。碳納米管整體式催化劑的制備方法相對于化學氣相沉積法合成粉末碳納米管的方法更具有安全性。整體式催化劑堆密度大，空隙分布均勻，對氣流的阻力小，這些特性能夠擴寬碳納米管的應用范圍。而碳納米管整體式催化劑的制備過程簡單，所用材料價格低廉，使其能夠在催化和環境領域有更加廣闊的應用前景。