[实用新型]一种用于掺氮纳米碳管的合成装置

说明书

本实用新型公开了一种用于掺氮纳米碳管的合成装置，其特征在于包括三通球阀、加热带、鼓泡器、石英管、石英舟、管式炉、循环水浴泵、气体管路，石英管串联前后两个管式炉。本实用新型通过在后置管式炉前面配合设置前置管式炉和自制鼓泡器，通过气体夹带的方式实现将低沸点的固、液有机物作为碳氮源用于合成掺氮纳米碳管的化学气相沉积装置，所述的鼓泡器和前置管式炉通过调变温度，从而改变碳氮源的浓度实现可控合成不同结构、组成的产品。本发明结构布局合理、操作使用方便、可重复性强、适用范围广，可以满足合成不同性能的材料要求。

技术领域

本实用新型属于纳米材料的合成领域，具体涉及一种掺氮纳米碳管的合成装置。

背景技术

纳米碳材料是一种新型的无机纳米材料，在很多领域里都有潜在应用。近年来，以纳米碳管和石墨烯为代表的纳米碳材料一直都是纳米科学与技术领域的研究焦点之一。研究人员发现，纳米碳管因其独特的电学、力学、热学和光学性质以及巨大的比表面积等性能，迅速成为化学、物理学以及材料学领域的研究热点，并且在催化、能量存储以及符合材料等领域有着广泛的应用前景。研究表明，纳米碳材料的优异催化性能主要来源于它的表面缺陷和氧、氮等杂原子基团，因此，纳米碳材料的掺杂处理是提高其性能的有效途径之一。其中，氮原子由于电负性比碳原子大，掺杂以后可以明显增加碳材料的电荷密度，但是传统的掺氮方法（NH₃处理、单碳氮源化学沉积法等）往往不能得到结构稳定、掺氮量高的纳米碳管。现有掺氮纳米碳管的合成装置，一般是由简单的管式炉、注射泵、气体管路等组成，此种结构的装置结构复杂，碳氮源浓度不稳定、可重复性差，且推广性差，适应范围狭窄，生产效率低下等问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于设计提供一种结构简单、操作使用方便、可重复强、适用性广的掺氮纳米碳管的合成装置。

本实用新型通过以下技术方案加以实现。

所述的一种用于掺氮纳米碳管的合成装置，其特征在于包括前置管式炉、后置管式炉、循环水浴泵、水浴容器、设置在水浴容器内的鼓泡器、进气管，所述水浴容器的下端设置有进水口，上端设置有出水口，所述进水口和出水口均与循环水浴泵相连，所述前置管式炉和后置管式炉通过石英管串联设置，所述进气管通过三通球阀分别连接第一出气管和第二出气管，所述第一出气管的另一端延伸到鼓泡器内，所述第二出气管的另一端延伸到石英管内，所示第二出气管上设置有分支管，所述分支管的另一端延伸到鼓泡器内，位于前置管式炉内的石英管内设置有前置石英舟，位于后置管式炉内的石英管内设置有后置石英舟。

所述的一种用于掺氮纳米碳管的合成装置，其特征在于所述分支管的外壁上缠绕设置有加热带，所述加热带的温度高于水浴的温度。

所述的一种用于掺氮纳米碳管的合成装置，其特征在于所述石英管的末端设置有废气收集瓶。

所述的一种用于掺氮纳米碳管的合成装置，其特征在于所述废气收集瓶上设置有排气管。

本实用新型结构简单、操作方便，碳氮源丰富、稳定，可重复性强，适用性广；鼓泡器和串联管式炉方便在实际操作中根据不同种类、不同沸点的碳氮源，通过调变水浴、管式炉的温度，气体的流量，实现可控制备不同结构、不同组成的掺氮纳米碳管。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图中，1-前置管式炉，2-后置管式炉，3-循环水浴泵，4-水浴容器，5-鼓泡器，6-进气管，7-进水口，8-出水口，9-石英管，10-三通球阀，11-第一出气管，12-第二出气管，13-分支管，14-前置石英舟，15-后置石英舟，16-加热带，17-废气收集瓶，18-排气管。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做进一步详细说明，并给出具体实施方式。