水促进Co/Mo/Al2O3催化剂上碳纳米管的生长

崔超婕 ,  骞伟中 ,  魏飞

引用本文: 崔超婕, 骞伟中, 魏飞. 水促进Co/Mo/Al2O3催化剂上碳纳米管的生长[J]. 物理化学学报, 2011, 27(10): 2462-2468. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111007 shu
Citation:  CUI Chao-Jie, QIAN Wei-Zhong, WEI Fei. Water-Assisted Growth of Carbon Nanotubes over Co/Mo/Al2O3 Catalyst[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(10): 2462-2468. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111007 shu

水促进Co/Mo/Al2O3催化剂上碳纳米管的生长

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2011CB932602) (973) (2011CB932602)

    国家自然科学重点基金(20736007, 20736004)资助 (20736007, 20736004)

摘要: 对水促进Co/Mo/Al2O3催化剂裂解乙烯生长碳纳米管(CNTs)的研究发现, 通入体积分数(φ)为0.6%的水蒸汽在1 h 内可将CNTs 的生长倍率从3.7 g·g-1提高至70 g·g-1. 水的作用在于恢复被无定形碳包覆的催化剂颗粒的活性, 水的加入量由于其积碳(促进固体碳生成)和消碳(去除固体碳)的竞争作用而存在最佳值. 不同反应时间下乙烯的转化率与有效催化剂含量的分析表明, 在CNTs 生长后期, 水的催化促进作用减弱. 将催化剂的相对活性与CNT聚团的相对密度关联发现, 反应后期的CNTs 主要在聚团内部缠绕生长, 催化剂被包覆失活. 拉曼测试与差热热重分析表明, 生长阻力导致所得CNTs 缺陷增多, CNT 聚团密度变化与CNT缺陷间存在对应关系. 聚团内外CNTs 的生长阻力不同, 生长倍率不同, 导致产品纯度不均匀.

English

    1. [1]

      (1) Iijima, S. Nature 1991, 354, 56.  (1) Iijima, S. Nature 1991, 354, 56.  

    2. [2]

      (2) Zhou,W. Y.; Bai, X. D.;Wang, E. G.; Xie, S. S. Adv. Mater. 2009, 21, 4565.  (2) Zhou,W. Y.; Bai, X. D.;Wang, E. G.; Xie, S. S. Adv. Mater. 2009, 21, 4565.  

    3. [3]

      (3) Su, D. S.; Schlogl, R. ChemSusChem 2010, 3, 136.  (3) Su, D. S.; Schlogl, R. ChemSusChem 2010, 3, 136.  

    4. [4]

      (4) Liu, C.; Li, F.; Ma, L. P.; Cheng, H. M. Adv. Mater. 2010, 22, E28.(4) Liu, C.; Li, F.; Ma, L. P.; Cheng, H. M. Adv. Mater. 2010, 22, E28.

    5. [5]

      (5) Wei, F.; Zhang, Q.; Qian,W. Z.; Yu, H.;Wang, Y.; Luo, G. H.; Xu, G. H.;Wang, D. Z. Powder Technol. 2008, 183, 10.  (5) Wei, F.; Zhang, Q.; Qian,W. Z.; Yu, H.;Wang, Y.; Luo, G. H.; Xu, G. H.;Wang, D. Z. Powder Technol. 2008, 183, 10.  

    6. [6]

      (6) Wang, M. Z.; Li, F.; Yang, Q. H.; Cheng, H. M. New Carbon Mater. 2003, 18, 250.(6) Wang, M. Z.; Li, F.; Yang, Q. H.; Cheng, H. M. New Carbon Mater. 2003, 18, 250.

    7. [7]

      [王茂章, 李峰, 杨全红, 成会明. 新型碳材料, 2003, 18, 250.][王茂章, 李峰, 杨全红, 成会明. 新型碳材料, 2003, 18, 250.]

    8. [8]

      (7) Li, Y.; Zhang, X. Q.; Xu, J. M.; Tao, X. Y.; Chen, F.; Liu, F. J. Inorg. Mater. 2005, 20, 71.(7) Li, Y.; Zhang, X. Q.; Xu, J. M.; Tao, X. Y.; Chen, F.; Liu, F. J. Inorg. Mater. 2005, 20, 71.

    9. [9]

      [李昱, 张孝彬, 徐军明, 陶新永, 陈飞, 刘芙. 无机材料学报, 2005, 20, 71.][李昱, 张孝彬, 徐军明, 陶新永, 陈飞, 刘芙. 无机材料学报, 2005, 20, 71.]

    10. [10]

      (8) Qian,W. Z.; Tian, T.; Guo, C. Y.;Wen, Q.; Li, K. J.; Zhang, H. B.; Shi, H. B.;Wang, D. Z.; Liu, Y.; Zhang, Q.; Zhang, Y. X.; Wei, F.;Wang, Z.W.; Li, X. D.; Li, Y. D. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7588.  (8) Qian,W. Z.; Tian, T.; Guo, C. Y.;Wen, Q.; Li, K. J.; Zhang, H. B.; Shi, H. B.;Wang, D. Z.; Liu, Y.; Zhang, Q.; Zhang, Y. X.; Wei, F.;Wang, Z.W.; Li, X. D.; Li, Y. D. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7588.  

    11. [11]

      (9) Patil, K. N.; Solanki, C. S. J. Nano Res. 2009, 6, 75.  (9) Patil, K. N.; Solanki, C. S. J. Nano Res. 2009, 6, 75.  

    12. [12]

      (10) Rashidi, A. M.; Akbarnejad, M. M.; Khodadadi, A. A.; Mortazavi, Y.; Ahmadpourd, A. Nanotechnology 2007, 18, 315605.  (10) Rashidi, A. M.; Akbarnejad, M. M.; Khodadadi, A. A.; Mortazavi, Y.; Ahmadpourd, A. Nanotechnology 2007, 18, 315605.  

    13. [13]

      (11) Xu, C. B.; Zhu, J. Nanotechnology 2004, 15, 1671.  (11) Xu, C. B.; Zhu, J. Nanotechnology 2004, 15, 1671.  

    14. [14]

      (12) Lim, S.; Li, N.; Fang, F.; Pinault, M.; Zoican, C.;Wang, C.; Fadel, T.; Pfefferle, L. D.; Haller, G. L. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12442.  (12) Lim, S.; Li, N.; Fang, F.; Pinault, M.; Zoican, C.;Wang, C.; Fadel, T.; Pfefferle, L. D.; Haller, G. L. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12442.  

    15. [15]

      (13) Zhou, Q. M.;Wang, Y.; Tang, P. P.;Wu, X. M.; Lin, G. D.; Zhang, H. B. Chin. J. Appl. Chem. 2005, 22, 118.(13) Zhou, Q. M.;Wang, Y.; Tang, P. P.;Wu, X. M.; Lin, G. D.; Zhang, H. B. Chin. J. Appl. Chem. 2005, 22, 118.

    16. [16]

      [周金梅, 王毅, 汤培平, 武小满, 林国栋, 张鸿斌. 应用化学, 2005, 22, 118.][周金梅, 王毅, 汤培平, 武小满, 林国栋, 张鸿斌. 应用化学, 2005, 22, 118.]

    17. [17]

      (14) Liu, J. X.; Xie, Y. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 22, 1093.(14) Liu, J. X.; Xie, Y. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 22, 1093.

    18. [18]

      [刘霁欣, 谢有畅. 物理化学学报, 2003, 22, 1093.][刘霁欣, 谢有畅. 物理化学学报, 2003, 22, 1093.]

    19. [19]

      (15) Li, Y. D.; Li, D. X.;Wang, G.W. Catal. Today 2011, 162, 1.  (15) Li, Y. D.; Li, D. X.;Wang, G.W. Catal. Today 2011, 162, 1.  

    20. [20]

      (16) Duan, X. J.; He, M. S.;Wang, X.; Zhang, J.; Liu, Z. F. Chin. Sci. Bull. 2004, 49, 377.(16) Duan, X. J.; He, M. S.;Wang, X.; Zhang, J.; Liu, Z. F. Chin. Sci. Bull. 2004, 49, 377.

    21. [21]

      [段小洁, 何茂帅, 王璇, 张锦, 刘忠范. 科学通报, 2004, 49, 377.][段小洁, 何茂帅, 王璇, 张锦, 刘忠范. 科学通报, 2004, 49, 377.]

    22. [22]

      (17) Amelinckx, S.; Zhang, X. B.; Bernaerts, D.; Zhang, X. F.; Ivanov, V.; Nagy, J. B. Science 1994, 265, 635.  (17) Amelinckx, S.; Zhang, X. B.; Bernaerts, D.; Zhang, X. F.; Ivanov, V.; Nagy, J. B. Science 1994, 265, 635.  

    23. [23]

      (18) Hata, K.; Futaba, D. N.; Mizuno, K.; Namai, T.; Yumura, M.; Iijima, S. Science 2004, 306, 1362.  (18) Hata, K.; Futaba, D. N.; Mizuno, K.; Namai, T.; Yumura, M.; Iijima, S. Science 2004, 306, 1362.  

    24. [24]

      (19) Wen, Q.; Qian,W. Z.;Wei, F.; Liu, Y.; Ning, G. Q.; Zhang, Q. Chem. Mater. 2007, 19, 1226.  (19) Wen, Q.; Qian,W. Z.;Wei, F.; Liu, Y.; Ning, G. Q.; Zhang, Q. Chem. Mater. 2007, 19, 1226.  

    25. [25]

      (20) Wen, Q.; Zhang, R. F.; Qian,W. Z.;Wang, Y. R.; Tan, P. H.; Nie, J. Q.;Wei, F. Chem. Mater. 2010, 22, 1294.  (20) Wen, Q.; Zhang, R. F.; Qian,W. Z.;Wang, Y. R.; Tan, P. H.; Nie, J. Q.;Wei, F. Chem. Mater. 2010, 22, 1294.  

    26. [26]

      (21) Qian,W. Z.; Yu, H.;Wei, F.; Zhang, Q. F.;Wang, Z.W. Carbon 2002, 40, 2968.  (21) Qian,W. Z.; Yu, H.;Wei, F.; Zhang, Q. F.;Wang, Z.W. Carbon 2002, 40, 2968.  

    27. [27]

      (22) Avdeeva, L. B.; ncharova, O. V.; Kochubey, D. I.; Zaikovskii, V. I.; Plyasova, L. M.; Nov rodov, B. N.; Shaikhutdinov, S. K. Appl. Catal. A-Gen. 1996, 141, 117.  (22) Avdeeva, L. B.; ncharova, O. V.; Kochubey, D. I.; Zaikovskii, V. I.; Plyasova, L. M.; Nov rodov, B. N.; Shaikhutdinov, S. K. Appl. Catal. A-Gen. 1996, 141, 117.  

    28. [28]

      (23) Feng, C. Q.; Yao, Y. G.; Zhang, J.; Liu, Z. F. Nano Res. 2009, 2, 768.(23) Feng, C. Q.; Yao, Y. G.; Zhang, J.; Liu, Z. F. Nano Res. 2009, 2, 768.

    29. [29]

      (24) Cheng, H. M.; Li, F.; Sun, X.; Brown, S.; Pimenta, M. A.; Marucci, A.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Chem. Phys. Lett. 1998, 289, 602.  (24) Cheng, H. M.; Li, F.; Sun, X.; Brown, S.; Pimenta, M. A.; Marucci, A.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Chem. Phys. Lett. 1998, 289, 602.  

    30. [30]

      (25) Li,W. Z.; Xie, S. S.; Qian, L. X.; Chang, B. H.; Zou, B. S.; Zhou,W. Y.; Zhao, R. A.;Wang, G. Science 1996, 274, 1701.  (25) Li,W. Z.; Xie, S. S.; Qian, L. X.; Chang, B. H.; Zou, B. S.; Zhou,W. Y.; Zhao, R. A.;Wang, G. Science 1996, 274, 1701.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1230
  • 文章访问数:  4111
  • HTML全文浏览量:  125
文章相关
  • 发布日期:  2011-09-27
  • 收稿日期:  2011-05-13
  • 网络出版日期:  2011-08-16
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章