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裂解甲烷可以同时合成新型炭材料—纳米碳纤维(CNFs)和无一氧化碳的氢气，是一种具有较高潜在应用价值的工艺。目前，CNFs的结构控制以及过程速率的提高是这一工艺获得工业应用的关键。
论文在尿素法制备的Ni(20％)γ-Al2O3催化剂上，在不同的温度(500～700℃)、甲烷分压(29KPa～72KPa)及氢气分压(0～29KPa)条件下利用四极质谱仪考察过程速率的变化；采用BET、XRD、TEM和Raman等手段研究了合成所得CNFs的结构性质，并考察了过程速率与CNFs结构性质的关系；研究了催化剂焙烧温度以及金属助剂对催化剂结构、性能的影响。并建立了过程的微观动力学模型。
研究发现尿素法制备的催化剂较氨水法、浸渍法有较高的活性和CNFs产量。较高的裂解温度下CNFs初始生长速率大，催化剂失活快，所得CNFs具有较高的石墨化程度。反应气体中氢气的加入有利于延长催化剂寿命，随氢气分压的增大，CNFs直径变大。CNFs微观结构与初始生长速率存在密切关系，随过程初始速率的增加，CNFs石墨层取向与轴夹角减小。在本文研究范围内，K助剂能够改善Ni催化剂的活性，其它金属的加入均使得催化剂活性降低。