專利名稱：一種碳納米管的生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種碳納米管的生產(chǎn)裝置，特別是涉及一種以催化化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管的生產(chǎn)裝置。
背景技術(shù)：
碳納米管是1991年發(fā)現(xiàn)的一種新型碳結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的機(jī)械、力學(xué)、電子、光學(xué)、 熱學(xué)和儲(chǔ)能性能，在電子、化學(xué)、微機(jī)械、能源等多個(gè)領(lǐng)域具有潛在的廣泛應(yīng)用。利用其優(yōu)異 的機(jī)械、力學(xué)性能和電學(xué)性能，將其添加到各種金屬、非金屬或高分子材料中，可以增強(qiáng)材 料的各種性能，并提高其導(dǎo)電性；利用其優(yōu)異的發(fā)射電子性能，可以獲得低驅(qū)動(dòng)電壓的場(chǎng)發(fā) 射平板顯示器；利用其納米尺寸和導(dǎo)電性能，可以進(jìn)行微型機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；利用其獨(dú)特的 空腔結(jié)構(gòu)作為反應(yīng)器，能夠研究多種物質(zhì)在納米尺寸的行為；利用其空腔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的高比 表面積，能夠用作鎳氫電池、鋰離子電池或燃料電池的電極材料。目前，碳納米管的主要制備方法有電弧放電法、激光蒸發(fā)法和催化化學(xué)氣相沉積 法等方法。電弧放電法主要用于制備單壁碳納米管，反應(yīng)溫度高達(dá)3000°C以上；激光蒸發(fā) 法是利用激光的高溫使得石墨中的碳原子揮發(fā)進(jìn)行重構(gòu)，要求的實(shí)驗(yàn)條件較高；催化化學(xué) 氣相沉積法是以易分解的甲烷或其它碳?xì)錃怏w為碳源，在600 1000°C溫度范圍內(nèi)和過渡 金屬元素催化劑的作用下，使碳源分解生成碳納米管。以催化裂解含碳?xì)怏w來(lái)制備碳納米 管的方法反應(yīng)條件簡(jiǎn)單、反應(yīng)溫度較低，反應(yīng)參數(shù)易于控制，而且，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，碳納米管 的生產(chǎn)成本低廉，特別適用于大規(guī)模的生產(chǎn)。用催化化學(xué)氣相沉積法生產(chǎn)碳納米管大多采用臥式生產(chǎn)設(shè)備，通常包含一個(gè)臥式 結(jié)構(gòu)的反應(yīng)腔，在反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有一根石英反應(yīng)管，石英反應(yīng)管內(nèi)設(shè)有一個(gè)放置催化劑的石 英舟，在反應(yīng)腔外設(shè)置有電阻加熱裝置和溫控柜、一組用于調(diào)節(jié)甲烷或其它碳?xì)錃怏w、氫氣 和氮?dú)獾馁|(zhì)量流量控制器和氣體混合器，以及一組廢氣回收處理器。在這種臥式結(jié)構(gòu)的反應(yīng)腔中，通常結(jié)構(gòu)只設(shè)置一根石英反應(yīng)管和一個(gè)石英舟，使 碳納米管的產(chǎn)量受到了很大的限制，也造成高溫反應(yīng)時(shí)加熱能源的大量浪費(fèi)，增加了碳納 米管的生產(chǎn)成本；同時(shí)，由于石英反應(yīng)管長(zhǎng)期工作在高溫條件下，直接將石英反應(yīng)管置于反 應(yīng)腔的腔體中，很難保證其高溫穩(wěn)定性和使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種有利于提高使用壽命，降低能耗，提高產(chǎn)量的碳納 米管的生產(chǎn)裝置。本實(shí)用新型的碳納米管的生產(chǎn)裝置，包括臥式反應(yīng)腔、置于反應(yīng)腔內(nèi)的石英反應(yīng) 管、石英舟、設(shè)在反應(yīng)腔外的加熱裝置和溫控柜、與石英反應(yīng)管連通的碳?xì)錃怏w儲(chǔ)罐、氫氣 儲(chǔ)罐和氮?dú)鈨?chǔ)罐、一組用于調(diào)節(jié)各氣體質(zhì)量流量的控制器、氣體混合器和廢氣回收處理器， 其特征是石英反應(yīng)管有N個(gè)，N >1，每根石英反應(yīng)管中置有一個(gè)石英舟，每根石英反應(yīng)管的 底部有耐熱鋼或耐熱合金襯墊，并利用耐火磚架固定在反應(yīng)腔內(nèi)。[0008]上述耐熱鋼或耐熱合金襯墊的耐熱溫度> 1100°C。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.在臥式結(jié)構(gòu)反應(yīng)腔中，設(shè)置N根石英反應(yīng)管，N ^ 1，每根石英反應(yīng)管內(nèi)設(shè)有一個(gè)放置催化劑的石英舟，由此使放置催化劑的石英舟數(shù)量提高了 N倍，碳納米管的產(chǎn)量由 此也提高N倍。2.每根石英反應(yīng)管同時(shí)加溫，大幅度地減少能源耗費(fèi)，使加熱能源節(jié)省了約N倍。3.在每根石英反應(yīng)管的底部設(shè)置耐熱鋼或耐熱合金襯墊，可提高石英反應(yīng)管的高 溫穩(wěn)定性并延長(zhǎng)其使用壽命。

圖1是本實(shí)用新型的碳納米管生產(chǎn)裝置示意圖；圖中1-反應(yīng)腔，2-石英反應(yīng)管，3-耐火磚架，4-石英舟，6-加熱裝置，7_溫控柜， 8_碳?xì)錃怏w儲(chǔ)罐，9-氫氣儲(chǔ)罐，10-氮?dú)鈨?chǔ)罐，11，12，13-質(zhì)量流量控制器，14-氣體混合器， 16-廢氣回收處理器，17-耐熱鋼或耐熱合金襯墊。圖2是在反應(yīng)腔中設(shè)置有三根石英反應(yīng)管和三個(gè)石英舟的示意圖。圖3是在反應(yīng)腔中設(shè)置有四根石英反應(yīng)管和四個(gè)石英舟的示意圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的碳納米管的生產(chǎn)裝置，包括臥式結(jié)構(gòu)的反應(yīng)腔1，反應(yīng)腔 內(nèi)有N根石英反應(yīng)管2，N> 1、在每根石英反應(yīng)管的底部有耐熱鋼襯墊17，并固定在耐火磚 架3上，每根石英反應(yīng)管內(nèi)置有一個(gè)用于放置催化劑的石英舟4，在反應(yīng)腔外設(shè)置有加熱裝 置6和溫控柜7，碳?xì)錃怏w儲(chǔ)罐8、氫氣儲(chǔ)罐9和氮?dú)鈨?chǔ)罐10分別通過氣體質(zhì)量流量控制器 11、12、13經(jīng)氣體混合器14和石英反應(yīng)管連通，石英反應(yīng)管廢氣排出口與廢氣回收處理器 16相連。圖2所示，在臥式反應(yīng)腔1內(nèi)設(shè)置有3根石英反應(yīng)管2，即N = 3，每根石英反應(yīng)管 內(nèi)有一個(gè)用于放置催化劑的石英舟4，在每根石英反應(yīng)管的底部有耐熱鋼襯墊17。圖3所示，在臥式反應(yīng)腔1內(nèi)設(shè)置有4根石英反應(yīng)管2，即N = 4，每根石英反應(yīng)管 內(nèi)有一個(gè)用于放置催化劑的石英舟4，在每根石英反應(yīng)管的底部有耐熱鋼襯墊17。
權(quán)利要求一種碳納米管的生產(chǎn)裝置，包括臥式反應(yīng)腔(1)、置于反應(yīng)腔內(nèi)的石英反應(yīng)管(2)、石英舟(4)、設(shè)在反應(yīng)腔外的加熱裝置(6)和溫控柜(7)、與石英反應(yīng)管(2)連通的碳?xì)錃怏w儲(chǔ)罐(8)、氫氣儲(chǔ)罐(9)和氮?dú)鈨?chǔ)罐(10)，一組用于調(diào)節(jié)各氣體質(zhì)量流量的控制器(11)、(12)、(13)，氣體混合器(14)和廢氣回收處理器(16)，其特征是石英反應(yīng)管(2)有N個(gè)，N≥1，每根石英反應(yīng)管中置有一個(gè)石英舟，每根石英反應(yīng)管的底部有耐熱鋼或耐熱合金襯墊(17)，并利用耐火磚架(3)固定在反應(yīng)腔內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型公開的碳納米管生產(chǎn)裝置，包括臥式結(jié)構(gòu)的反應(yīng)腔，反應(yīng)腔內(nèi)有N根石英反應(yīng)管，N≥1、在每根石英反應(yīng)管的底部有耐熱鋼或耐熱合金襯墊，并利用耐火磚架固定在反應(yīng)腔內(nèi)，每根石英反應(yīng)管內(nèi)置有一個(gè)用于放置催化劑的石英舟，在反應(yīng)腔外設(shè)置有加熱裝置和溫控柜，碳?xì)錃怏w儲(chǔ)罐、氫氣儲(chǔ)罐和氮?dú)鈨?chǔ)罐分別通過氣體質(zhì)量流量控制器經(jīng)氣體混合器和石英反應(yīng)管連通，石英反應(yīng)管廢氣排出口與廢氣回收處理器相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，可大幅度地提高碳納米管的產(chǎn)量，節(jié)省能耗和生產(chǎn)成本，同時(shí)也可以提高石英反應(yīng)管的高溫穩(wěn)定性和使用壽命。
文檔編號(hào)C01B31/02GK201567235SQ200920201439
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者黃德歡 申請(qǐng)人:黃德歡