[发明专利]一种筒形卧式碳纳米管沉积炉

说明书

本发明公开一种筒形卧式碳纳米管沉积炉，包括反应室、加热室、收集室和驱动装置，添加催化剂时，驱动装置驱动沉积板转动，使催化剂均匀分布在沉积板上，关闭驱动装置，沉积板停止转动，开始沉积碳纳米管操作，碳纳米管沉积在沉积板上后，停止向反应室内通入氢气和碳源气。驱动装置驱动沉积板转动，提升装置带动刮板下移，沉积板表面的碳纳米管随着沉积板转动时，被刮板挡住，流入收集室中，收集完成后，提升装置带动刮板上行，依然通过催化剂料斗向反应室内加入催化剂，重复碳纳米管沉积过程，实现连续生产。本发明的筒形卧式碳纳米管沉积炉，结构简单，操作方便，无需另外的沉积容器，不必将载有沉积产物的容器取出，连续生产自动化程度高。

技术领域

本发明涉及碳纳米管沉积设备技术领域，特别是涉及一种筒形卧式碳纳米管沉积炉。

背景技术

碳纳米管是一维纳米晶体新材料，具有许多优异性能，在很多传统应用领域也已经开始代替炭黑和石墨，尤其在电池领域，代替传统导电炭黑和石墨，作为电池中正负极中的导电添加剂，大幅度提高了电池的各项性能，成为了大多数电池厂的首选导电材料。现在，碳纳米管已在电池行业出现供不应求趋势，原因在于现在正在大规模应用的固定床化学气相沉积设备是管式卧式炉，该设备反应面积小，生产率低，不能满足现有市场对碳纳米管的需求。

催化化学气相沉积工艺是工业化大规模生产碳纳米管的主要方法，预置催化剂化学气相沉积工艺的主要过程包括：1、采用碳源气体作为碳纳米管的生长碳源；2、反应室处于高温、缺氧，提供了碳源气裂解环境；3、预置固体催化剂，促使碳源气裂解，并使碳原子按照碳纳米管一维形状自组装成碳纳米管。

预置固体催化剂化学气相沉积碳纳米管的通用设备之一是卧式化学气相沉积炉，它的主要特点是采用推杆推出装有沉积产物的容器，再在密闭条件下逐个取出容器，在外给容器加装催化剂，再从密封隔离室把容器送入化学气相沉积炉，开始新一轮沉积碳纳米管。该设备工作主要流程是首先给瓷舟容器装催化剂，再把瓷舟容器通过密闭隔离室放入管式反应室的预热室，然后用推杆把装有催化剂的瓷舟逐个地推入到碳纳米管反应室。当在反应室的催化剂失效后，该瓷舟被后面的瓷舟顶出沉积区域，这后面的装有催化剂的瓷舟占据反应室沉积区域，开始沉积碳纳米管，装有碳纳米管的瓷舟逐渐被后面的瓷舟顶到碳纳米管沉积管的产品收集部位，在密闭隔离室取出碳纳米管，再取出空瓷舟。在炉外，给瓷舟装载催化剂，再通过密闭隔离室把瓷舟送入炉膛中的预热段等待被推入反应室。瓷舟运动依靠推杆，当瓷舟运行到碳纳米管反应室的沉积区域时，在瓷舟中开始生长碳纳米管，长满后，瓷舟被推到密闭隔离室，通过手套箱操作取出碳纳米管，该设备操作复杂，反应面积小，单台设备生产率低。工人连续操作时，需要不断把装有催化剂的瓷舟放到碳纳米管反应室中，为了保证碳纳米管沉积管中的设定气氛，必须通过一中间机构，取出产品时，也需要通过一中间机构，使得设备结构复杂，操作繁琐，且单台炉的沉积面积小，碳纳米管生产率低。

另一种通用设备是流化床气相沉积炉，主要特征是反应面积大，生产效率高，由于要使催化剂在反应室流化，所以耗气量大，制备成本相对较高，同时制备的碳纳米管易成团球状，分散性差。

因此，如何改变现有技术中，预置固体催化剂化学气相沉积碳纳米管的生产设备操作繁琐、连续生产自动化程度低，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种筒形卧式碳纳米管沉积炉，以解决上述现有技术存在的问题，简化设备操作流程，提高设备连续生产自动化程度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种筒形卧式碳纳米管沉积炉，包括反应室、加热室、收集室和驱动装置，所述加热室设置于所述反应室的底部，所述收集室与所述反应室相连通，所述反应室与能够储存催化剂的催化剂料斗相连通，所述反应室通过进气管与外部气源相连通，所述反应室还开设与外部相连通的废气出口；