[发明专利]碳纳米管批量连续化生产设备及其制备方法

说明书

本发明属于碳纳米管技术领域，尤其涉及碳纳米管批量连续化生产设备包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置；碳源裂解装置包括：碳源裂解腔体，第一加热组件、碳源进气口和碳源出气口，碳纳米管生长装置包括：碳纳米管生长腔体、传送组件、第二加热组件、进气口和出气口；传送组件用于连续传送碳纳米管生长基片，碳源出气口与碳纳米管生长装置的进气口导通；第一加热组件为碳源裂解腔体提供裂解温度，第二加热组件为所述碳纳米管生长腔体提供碳纳米管生长温度。本发明通过碳源裂解装置和碳纳米管生长装置的配合，实现碳纳米管的批量生产，碳纳米管生长速率快且效率高，质量稳定，缺陷小。

技术领域

本发明属于碳纳米管技术领域，尤其涉及一种碳纳米管批量连续化生产设备，一种碳纳米管的制备方法。

背景技术

碳纳米管(CNTs)是一种管状体结构，管壁为六边形排列的碳原子结构连续形成，可以理解为将石墨烯卷曲形成的管状结构，单层石墨烯卷曲形成的管状结构为单壁碳纳米管，两层以上石墨烯卷曲形成的管状结构为多壁碳纳米管。碳纳米管具有非常大的长径比，直径通常在1-100nm之间，长度从数微米可达数百微米，正是由于碳纳米管大的长径比，使其在力学、电学、导电导热性能方面都表现非常优异。具有独特结构和优异性能的碳纳米管，在化工材料、光电材料、储能材料、新能源材料、催化剂载体材料、复合材料等诸多科学技术领域显示出巨大的潜在应用价值，应用前景广阔，是目前国内外材料研究的热点材料之一。

目前，碳纳米管制备方法主要有：电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法、聚合反应合成法等。其中，化学气相沉积法因稳定性好、成本低，是生长碳纳米管阵列的优选方法。化学气相沉积法制备碳纳米管制备，以烯烃，烷烃，醇类等低碳或甲苯，环己烷等大分子为主要的碳源，但是制备工艺复杂，制备的碳纳米管纯度较低。在化学气相沉积法中，流化床反应器是批量化、连续化生产碳纳米管的现阶段多数采取的常用方法。然而，现有流化床对催化剂要求较高，在制备碳纳米管前需要对催化剂进行活化处理，不能实现真正意义上的连续化制备；同时，流化床反应器因温度分布、烃类气体裂解反应吸热等因素，反应器上容易堆积或粘附碳纳米管，原料利用率低，不能高产量的生产碳纳米管；并且生长的碳纳米管密度小，杂质多，长径比低，结构上存在较多缺陷，且收集方法不利于碳纳米管后续加工成膜和丝。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种碳纳米管批量连续化生产设备，旨在解决现有碳纳米管批量连续化生产设备因温度分布、碳源裂解吸热等因素，导致连续化程度不高，原料利用率低，产率低，生产的碳纳米管质量差等技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种碳纳米管的制备方法。

解决问题的手段

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种碳纳米管批量连续化生产设备，所述碳纳米管批量连续化生产设备包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置；

所述碳源裂解装置包括：碳源裂解腔体，第一加热组件、碳源进气口和碳源出气口，

所述碳纳米管生长装置包括：碳纳米管生长腔体、传送组件、第二加热组件、进气口和出气口；

其中，所述传送组件用于连续传送碳纳米管生长基片，所述碳源出气口与所述碳纳米管生长装置的进气口导通；

所述第一加热组件为所述碳源裂解腔体提供裂解温度，所述第二加热组件为所述碳纳米管生长腔体提供碳纳米管生长温度。

优选地，在所述碳纳米管生长腔体内，所述传送组件从腔体的一端向相对的另一端延伸设置，所述传送组件从工作顺序依次包括进样单位、传送单位、回收单位。