[发明专利]连续生产晶须状碳纳米管的合成装置

说明书

技术领域   

本发明属纳米材料合成技术领域，涉及碳纳米管的合成装置。

背景技术    

碳纳米管是一种高性能的纳米材料，具有优异的机械性能和电学性能。在锂离子电池、光电功能材料、场发射显示器、电磁屏蔽、吸波材料、高性能复合材料等领域已得到应用。但由于目前碳纳米管合成的碳纳米管非常弯曲，并相互缠绕，使得分散碳纳米管成为应用的主要障碍。

发明内容    

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种连续生产晶须状碳纳米管的合成装置。

本发明所述的合成装置由喷雾加料器（1）、竖直合成炉（3）、加热装置（4）、液压驱动的环形活塞（2）、阀门等组成。

 竖直合成炉（3）的上部为合成仓，中间为真空仓（8），下部为收集仓（7），雾化加料器（1）安装在合成炉顶端盖板（10）上，盖板（10）固定在合成炉（3）顶端，加热装置（4）沿竖直合成炉（3）的合成仓部位的外部安装，第一阀门（5）安装在合成仓与真空仓（8）之间，第二阀门（6）安装在真空仓（8）与收集仓（7）之间，两个阀门分别由自带的液压缸开启和关闭。真空仓（8）设有一排气孔（9），排气孔（9）连接到真空泵。合成仓合成的碳纳米管由环形活塞（2）自带的液压系统推动环形活塞（2）下行，将碳纳米管推入真空仓（9），然后再进入收集仓（7）。

环形活塞（2）、第一阀门（5）和第二阀门（6）分别连接到自带的液压缸。

工作时，顶部排布的五个雾化加料器（1）向竖炉内喷入催化剂和提供碳源的碳氢化合物液体，生产一定时间后，生产碳纳米管由环形活塞（2）推入底部真空仓（8），关闭第一仓阀门（5），开始抽真空，可燃气体由排气孔（9）排出，打开真空仓（8）的第二阀门（6），然后再产品进入收集仓（7），取出碳纳米管，然后关闭阀门（6）。环形活塞（2）由自带的液压系统推动其下行和上行，第一阀门（5）和第二阀门（6）分别由自带的液压缸开启和关闭，整个过程可使用程序控制或手动控制。

本发明的碳纳米管合成装置可生产非常直的晶须状碳纳米管，使碳纳米管的分散易于进行，从而为工业化应用碳纳米管开辟道路。

附图说明

图1为本发明合成装置示意图。其中1为雾化加料器，2为环形活塞，3为竖直合成炉，4为加热装置，5为第一阀门，6为第二阀门，7为收集仓，8为真空仓，9为排气孔，10为盖板（雾化器安装板）。

图2为本发明合成装置顶端盖板示意图。其中1为雾化加料器，10为盖板。

图3为本发明合成装置环形活塞俯视图。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

本实施例所述的竖直合成炉3的上部为合成仓，中间为真空仓8，下部为收集仓7，雾化加料器1安装在合成炉顶端盖板10上，盖板10固定在竖直合成炉3顶端，加热装置4沿竖直合成炉3的合成仓部位的外部安装，第一阀门5安装在合成仓与真空仓8之间，第二阀门6安装在真空仓8与收集仓7之间，两个阀门分别由自带的液压缸开启和关闭。真空仓8设有一排气孔9，排气孔9连接到真空泵。合成仓合成的碳纳米管由环形活塞2自带的液压系统推动环形活塞2下行，将碳纳米管推入真空仓9，然后再进入收集仓7。

参照图1。加热装置4通电加热到指定温度（1200℃）。通过雾化加料器1，通入氮气排出竖直合成炉3内空气，然后改由雾化加料器1通入氮和氢混合气体，同时由定量泵经雾化加料器1将按比列配置的催化剂和碳氢化合物液体溶液导入雾化加料器1，在气体的作用下，溶液雾化后喷入合成仓内。持续一段时间后，环形活塞2向下运动将碳纳米管推入真空仓9，环形活塞2回位，第一阀门5关闭，开始第二循环生产。第二阀门6处在关闭状态。开始抽真空，将真空仓9内气体由排气孔9排空，第二阀门6开启，碳纳米管落入收集仓7。然后第二阀门6关闭，抽真空，排空气体后，第一阀门5开启，进入下一出料循环。