DOI: 10.1016/j.powtec.2022.118164

本研究首次通过不同金属丝的联合电爆炸制备出由Ni与Cu（6-27 at.%）和Al（6-24 at.%）组成的纳米粒子。NiCu和NiAl的比表面积范围分别为7.7至12.8m2/g和3.6至7.1m2/g。纳米颗粒的晶体结构对应于固溶体。研究了样品在促使C2-C4烃类催化裂解以生成碳纳米纤维（CNFs）方面的性能。结果表明，添加浓度高达20 at.%的Al和Cu会使镍基催化剂的产率大幅度提高。NiAl系列CNF（YC）的比产率提高了近4倍（从8.7增加至32g/gNi，样品Ni91Al9），添加Cu使碳产量值提高了14倍（YC=123g/gNi，样品Ni85Cu15）。

图1.镍和铜丝联合电爆炸的时间相关性I（t）（a）和E/∑Es（b）特征。

图2.NiCu纳米颗粒的显微照片（a,c,e）、粒度分布（b）和合金颗粒内的金属分布（d,f）。样品#1（c,d）；样品#5（e,f）。

图3.基于NiCu纳米颗粒的粉末的X射线衍射分析数据。

图4.镍和铝丝联合电爆炸的时间相关性I（t）（a）和E/∑Es（b）特征。

图5.NiAl纳米颗粒的显微照片（a,c,e）、粒度分布（b）和合金颗粒内的金属分布（d,f）。样品#1（c,d）；样品#5（e,f）。

图6.基于NiAl纳米颗粒的粉末的X射线衍射分析数据。

图7.催化测试装置示意图。（a）石英板上的NiM合金试样；（b）水平流石英反应器；（c）通过C2-C4分解产生的CNF样品。1—石英板；2—合金试样；3—气体容器；4—管式石英反应器；5—加热元件；6—反应混合物入口（C2-C4/H2/Ar）；7—气体产物出口；8—生成的CNM样品。

图8.原始Ni88Al12合金的形态和二级结构，SEM数据。

图9.650℃下，Ni88Al12（a-c）和Ni95Cu5（d-f）合金通过分解C2-C4/H2混合物在30分钟内获得的碳产物的SEM图像。

图10.650℃下，Ni76Al24（a-c）和Ni78Cu22（d-f）合金通过分解C2-C4/H2混合物在30分钟内获得的碳产物的SEM图像（背散射电子模式）。

图11.在合金上获得的CNF材料的TEM数据：（a-c）Ni88Al12，（d-f）Ni95Cu5。