制造具有可控堆密度的碳纳米管团聚体的方法技术

本发明专利技术提供了：一种能够制造具有高的堆密度的碳纳米管团聚体的负载型催化剂；一种制备该负载型催化剂的方法；一种通过采用所述负载型催化剂而获得的碳纳米管团聚体；以及一种制造该碳纳米管团聚体的方法。根据本发明专利技术，可容易地控制所述碳纳米管团聚体的堆密度，因而确保了在各种领域中的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求享有于2014年06月12日提交的韩国专利申请第10-2014-0071184号的优先权的权益，其全部公开内容以引用的方式并入本文中。本专利技术涉及一种负载型催化剂、一种制备所述负载型催化剂的方法、一种采用所述负载型催化剂制得的碳纳米管团聚体以及一种制造所述碳纳米管团聚体的方法。
技术介绍
碳纳米结构(carbonnanostructures，CNS)统一指具有各种形状的纳米尺寸的碳结构，如纳米管、纳米丝、富勒烯、纳米锥、纳米角和纳米棒。由于碳纳米结构具有优异的特性，因此其可被广泛用于多种技术应用。特别地，碳纳米管(carbonnanotubes，CNT)为由以六边形排列的碳原子组成的管状材料，具有约1至100nm的直径。碳纳米管根据其固有手性而展现出了绝缘、导电或半导电性能。碳纳米管具有碳原子相互牢固地共价键合的结构。基于此结构，碳纳米管具有的拉伸强度约为钢的100倍，并具有高度柔韧性和弹性，以及化学稳定性。碳纳米管被分为三种类型：由单层片组成并具有约1nm的直径的单壁碳纳米管(single-walledcarbonnanotubes，SW碳纳米管)；由两层片组成并具有约1.4至约3nm的直径的双壁碳纳米管(double-walledcarbonnanotubes，DW碳纳米管)；以及由三层以上的片组成并具有约5至约100nm的直径的多壁碳纳米管(multi-walledcarbonnanotubes，MW碳纳米管)。由于碳纳米管的高的化学稳定性、柔韧性和弹性，人们深入研究了碳纳米管在各种工业领域(例如，航天、燃料电池、复合材料、生物技术、制药、电气/电子和半导体工业)中的商品化和应用。然而，由于其主要结构，碳纳米管存在直接将其直径和长度控制为用于实际应用的工业上适宜的尺寸的局限。因此，尽管碳纳米管具有优异的物理性能，但其工业应用与用途仍旧受限。碳纳米管通常通过各种各样的技术(如电弧放电、激光消融和化学气相沉积)来制造。然而，电弧放电和激光消融并不适合于碳纳米管的大规模生产，并需要高的电弧生产成本或昂贵的激光设备。利用气相分散催化剂的化学气相沉积存在的问题是，合成速率极低和最终碳纳米管颗粒的尺寸过小。利用基底负载型催化剂的化学气相沉积则在反应器空间的利用方面具有极低的效率，因而不适合于碳纳米管的大规模生产。因此，目前正在进行针对化学气相沉积的催化剂和反应条件的研究以提高碳纳米管的产率。所述催化剂的催化活性组分通常采用氧化物、部分或全部被还原的物质、或氢氧化物的形式。所述催化剂可以是，例如，通常能被用于碳纳米管的生产的负载型催化剂或共沉淀催化剂。优选采用负载型催化剂，理由如下：负载型催化剂具有比共沉淀催化剂更高的固有的堆密度；不同于共沉淀催化剂，负载型催化剂产生少量的具有10微米以下尺寸的细粉，降低了在流化期间由于摩擦所导致的细粉的生成的可能性；以及负载型催化剂高的机械强度有效稳定了反应器的运行。这里还存在对具有较小的直径并可在与聚合物复合期间容易地分散和混合于所述聚合物中以得到具有改善的物理性能的复合材料的碳纳米管的需求。
技术实现思路
[技术问题]本专利技术的一个目的是提供一种用于以高产率制备束状碳纳米管的负载型催化剂，所述束状碳纳米管具有高的堆密度，并在与聚合物复合期间易于分散和混合于所述聚合物中。本专利技术的另一个目的是提供一种采用所述负载型催化剂获得的碳纳米管团聚体。本专利技术的还一个目的是提供一种包含所述碳纳米管团聚体的复合材料。本专利技术的又一个目的是提供一种制备所述负载型催化剂的方法。本专利技术的再一个目的是提供一种制备所述碳纳米管团聚体的方法。[技术方案]本专利技术的一个方面提供了一种负载型催化剂，所述负载型催化剂通过以下方法制备：将载体与石墨化金属催化剂前体的水溶液混合以形成糊状物，干燥所述糊状物以使得水去除率为5至30重量％，以及煅烧经干燥的糊状物，其中，所述水去除率由表达式1所定义：水去除率＝{[(所述载体的重量+所述金属催化剂前体的重量)–所述糊状物干燥后的重量]/(所述载体的重量+所述金属催化剂前体的重量)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备碳纳米管团聚体的方法，包括：将载体与石墨化金属催化剂前体的水溶液混合以形成糊状物；干燥所述糊状物以除去水分，随后煅烧以获得负载型催化剂；以及在加热下使所述负载型催化剂与含碳化合物接触以互相反应，其中，将所述糊状物的水去除率调节为5至30重量％以控制所述碳纳米管的堆密度，所述水去除率由表达式1所定义：水去除率＝{[(所述载体的重量+所述金属催化剂前体的重量)–所述糊状物干燥后的重量]/(所述载体的重量+所述金属催化剂前体的重量)}×100   (1)其中，所述金属催化剂前体的重量是通过从所述金属催化剂前体的水溶液的重量中减去溶剂水的重量来确定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.12 KR 10-2014-00711841.一种制备碳纳米管团聚体的方法，包括：
将载体与石墨化金属催化剂前体的水溶液混合以形成糊状物；
干燥所述糊状物以除去水分，随后煅烧以获得负载型催化剂；以及
在加热下使所述负...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成真，禹知希，李东哲，孙承用，尹光宇，李丞镛，吴有镇，车振名，朴贤优，张炯植，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR