基于非晶态Fe/Al_(2)O_(3)催化剂的乙烷催化裂解高效制备碳纳米管

通过共沉淀法和浸渍法分别制备了非晶态和晶态的Fe/Al_(2)O_(3)催化剂。采用X射线衍射、N_(2)吸附-脱附、H_(2)程序升温还原、扫描电镜-元素分布扫描等分析方法对催化剂样品进行表征,并通过固定床反应器评价了各催化剂上乙烷催化裂解合成碳纳米管(CNT)的反应性能。结果表明:非晶态催化剂具有更大的比表面积和更多的活性位点;在反应温度为700℃、催化剂装载量为1.5 g、乙烷进气量为90 mL/min的反应条件下,Fe/Al摩尔比为1/2的非晶态催化剂的碳纳米管产率可达27.7 g CNT/g CAT;非晶态催化剂合成的碳纳米管纯度高,管径集中分布在14~22 nm,石墨化程度高;相比于晶态催化剂,非晶态催化剂的无定形结构促进了活性组分的均匀分散,可在更大范围内调节金属原子组成,拥有更多的活性中心,具有更高的反应活性和碳纳米管产率。