飽和炭化水素分解によるカーボンナノチューブの低温合成

饱和烃分解低温合成碳纳米管

基本信息

批准号：
15760574
负责人：
竹中壮
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

カーボンナノチューブの発見以来,炭素材料への関心が益々高くなっている.カーボンナノチューブ,カーボンナノファイバーはその構造に由来するユニークな物理的,化学的特性を有しており,その応用が期待される.現在これらのナノスケールカーボンは,レーザー蒸発法,アーク放電法により合成されているが,これらの方法はエネルギー多消費型であり,しかも原料となる炭素源を連続的に供給することができないため,大量生産法には不向きである.一方金属触媒に高温で炭化水素を接触させることによりカーボンナノチューブが生成する.申請者も以前より炭化水素分解によるカーボンナノチューブ合成を検討しており,担持Ni触媒がカーボンナノチューブの合成に有効であることを見出している.さらに担持Ni触媒への助触媒の効果を検討した結果,NiにPdをごく少量添加すると炭素収量が著しく向上することが分かった.そこで担持Ni触媒へのPdの添加効果を,反応中のPd添加Ni触媒の表面種の構造変化を基に検討した.担持Ni触媒のNi種は,炭化水素分解に高活性を示しているときに金属Niとして存在するが,失活と同時にニッケルカーバイド種に変化した.これに対しPd添加Ni触媒の金属種は,炭化水素分解中常にPd-Ni合金として存在し,金属カーバイドの生成は確認できなかった.よって担持Ni触媒へのPd添加により炭化水素分解活性,寿命が改善された原因として,Pd-Ni合金が金属カーバイドに変化しないことが考えられる.

自从发现碳纳米管以来，对碳材料的兴趣一直在增加。碳纳米管和碳纳米纤维具有从其结构中得出的独特物理和化学性质，并且预期其应用。当前，这些纳米级碳是通过激光蒸发和电弧排出方法合成的，但是这些方法是能源密集型的，不能连续提供碳源作为原材料，从而使其不适合批量生产。另一方面，碳纳米管是通过在高温下与金属催化剂与碳氢化合物接触而产生的。申请人先前已经通过烃分解研究了碳纳米管的合成，据说受支持的NI催化剂可有效地合成碳纳米管的合成。发现结果。此外，可催化剂对受支持的NI催化剂的影响表明，当将PD添加到Ni中时，碳产量显着提高。因此，根据反应过程中PD添加的Ni催化剂的表面物种的结构变化，研究了将PD添加到支持的NI催化剂中的效果。当它在碳氢化合物分解中高活性时，受支持的Ni催化剂的Ni种类存在为金属Ni，但在失活后将其转化为碳化物。相比之下，Pd添加的Ni催化剂的金属Ni催化剂始终以Pd-Ni合金在碳氢化合物分解过程中存在，并且没有证实金属碳化物的形成。因此，人们认为PD-NI合金不会通过将PD添加到支持的Ni催化剂中，从而导致金属碳化物的变化是碳氢化合物分解活性和寿命的改善的原因。