铁．硫协同作用对甲苯热解产物的影响.pdfVIP

维普资讯 第22卷 第2期 新 型 炭 材 料 V01．22 No．2 NEW CARBON MATERIALS Jun．20o7 2007年 6月 文章编号： 1007·8827(2007)02-0126-05 铁．硫协 同作用对 甲苯热解产物的影响 马海龙 一， 靳 国强 ， 王英勇 ， 郭向云 (1．中国科学院炭材料重点实验室 中国科学院山西煤炭化学研究所 ，山西 太原 030001； 2．中国科学 院 研究生院，北京 100039) 摘 要： 以甲苯为碳源，二茂铁为催化剂前躯体，噻吩为生长促进剂，在不同条件下通过甲苯催化热解反应得到 不同的炭产物。借助TEM和XRD考察了催化剂和促进剂对热解产物形貌和结构的影响。研究发现，不使用任何 催化剂和促进剂时，甲苯热解产物为纳米级球状炭颗粒，且部分颗粒之间会发生各向异性排列，形成链状物。单独 使用二茂铁时，产物为球状炭包裹铁纳米颗粒。而二茂铁和噻吩同时使用时，产物的形貌随噻吩浓度的不同而变 化。结果表明，铁和硫的协同作用对 甲苯热解的反应过程和产物形貌影响很大。 关键词 ： 协同作用；甲苯；热解 中图分类号： TQ 127．1 1 文献标识码 ： A 1 前言 明显的促进作用 。 为了进一步考察二茂铁和噻吩在甲苯热解反应 烃类的热解反应 ，或称为化学气相沉积是一种 过程中作用的实质，在更普遍 的意义上总结催化剂 简便实用的制备新型炭材料的方法 。金刚石薄 和生长促进剂对于烃类热解反应和热解产物的影 膜…、洋葱状富勒烯l2j、炭包裹金属纳米颗粒 J、气 响，笔者以甲苯热解作为模型反应，二茂铁作为催化 相生长炭纤维 J、以及纳米碳管 ’等都可 以通过 剂前驱体，噻吩为生长促进剂，系统考察了二者对热 烃类的热裂解反应制备。为了得到 目标产物，除需 解产物形貌和结构的影响。 要精确控制反应温度、反应气、载气的种类和流量等 实验条件外，还需要选择合适的催化剂和生长促进 2 实验 剂。 实验装 置和实验过程与 以前制备炭树时相 笔者课题组 曾利用甲苯的催化热解反应制备出 同 J。采用水平式石英管反应器 (内径 40mm)， 树状多分枝炭纤维(简称为炭树) 。这种产物只 加热体为碳硅管。热 电偶 (外套刚玉套管，管外径 能在石英管反应器 中的热 电偶套管的末端形成，形 1cm)从石英管左侧插入 ，测量并控制反应区的温 貌类似 自然界中的树木，呈现向三维空间生长的多 度。以甲苯 (分析纯，天津市东丽区天大化学试剂 分枝结构 。其分枝直径约为数微米 ，长度可达数厘 厂)为碳源 ，二茂铁(纯度 98％，国药集 团化学试剂 米。这种分枝状炭树有望作为复合材料的添加剂， 有限公司)为催化剂前驱体，噻吩(分析纯，天津市 以提高基体材料的力学和电学性能 ¨。但是实验 发现，单独使用二茂铁作催化剂时，炭树产量很低 ， 东丽区天