反應(yīng)器及生長(zhǎng)碳納米管的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種反應(yīng)器，其包括：一反應(yīng)室，所述反應(yīng)室包括一進(jìn)氣口及一與所述進(jìn)氣口間隔設(shè)置的出氣口，其中，反應(yīng)器進(jìn)一步包括一碳納米管層設(shè)置于反應(yīng)室內(nèi)部，并圍繞一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種利用所述反應(yīng)室生長(zhǎng)碳納米管的方法。
【專利說(shuō)明】反應(yīng)器及生長(zhǎng)碳納米管的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器，以及所述采用所述反應(yīng)器生長(zhǎng)碳納米管的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳納米管是九十年代初才發(fā)現(xiàn)的一種新型一維納米材料。碳納米管的特殊結(jié)構(gòu)決定了其具有特殊的性質(zhì)，如高抗張強(qiáng)度和高熱穩(wěn)定性；隨著碳納米管螺旋方式的變化，碳納米管可呈現(xiàn)出金屬性或半導(dǎo)體性等。
[0003]由于碳納米管具有理想的一維結(jié)構(gòu)以及在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等領(lǐng)域優(yōu)良的性質(zhì)，其在材料科學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等交叉學(xué)科領(lǐng)域已展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，在科學(xué)研究以及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上也受到越來(lái)越多的關(guān)注。目前以碳納米管結(jié)構(gòu)作為生長(zhǎng)基底，應(yīng)用于反應(yīng)器中生長(zhǎng)新的結(jié)構(gòu)逐漸成為新的研究熱點(diǎn)，逐漸引起了廣泛關(guān)注。
[0004]然而，由于碳納米管結(jié)構(gòu)中碳納米管自身?xiàng)l件限制，如尺寸較小等，如何設(shè)置所述碳納米管結(jié)構(gòu)并其作為生長(zhǎng)基底并在表面生長(zhǎng)出新的結(jié)構(gòu)一直是難以克服的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，確有必要提供一種碳納米管作為生長(zhǎng)基底的的反應(yīng)器。
[0006]一種反應(yīng)器，其包括:一反應(yīng)室，所述反應(yīng)室包括一進(jìn)氣口及一出氣口，反應(yīng)氣體從所述進(jìn)氣口通入流向所述出氣口，其中，進(jìn)一步包括一碳納米管催化劑復(fù)合層可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于反應(yīng)室內(nèi)部，該碳納米管催化劑復(fù)合層具有多個(gè)微孔，通過(guò)所述碳納米管催化劑復(fù)合層的旋轉(zhuǎn)使所述反應(yīng)氣體在反應(yīng)室內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)所述碳納米管催化劑復(fù)合層的多個(gè)微孔。
[0007]—種采用所述反應(yīng)器生長(zhǎng)碳納米管的方法，主要包括以下步驟:提供一所述反應(yīng)器；向所述反應(yīng)室內(nèi)通入碳源氣體與載氣的混合氣體；旋轉(zhuǎn)所述碳納米管催化劑復(fù)合層并加熱所述碳納米管催化劑復(fù)合層以生長(zhǎng)碳納米管。
[0008]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本案中所述反應(yīng)器中采用碳納米管層作為生長(zhǎng)基底，由于所述碳納米管層中的碳納米管均勻分布且具有較大的比表面積，且所述碳納米管層具有多個(gè)空隙，因此催化劑顆粒可以牢固的固定沉積于所述碳納米管層表面或嵌入所述碳納米管層中，并使反應(yīng)氣體貫穿所述碳納米管層，從而能夠有效的防止其團(tuán)聚，并提高的反應(yīng)效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的提供的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為圖1所示反應(yīng)器中碳納米管催化劑復(fù)合層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例中所 述反應(yīng)器中碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。
[0012]圖4為圖3所示的碳納米管拉膜中碳納米管片段的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖5為本發(fā)明所述的反應(yīng)器中包括多層碳納米管膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖6為本發(fā)明所述反應(yīng)器中非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的結(jié)構(gòu)示意圖。[0015]圖7為本發(fā)明所述反應(yīng)器中扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖8為應(yīng)用圖1所述反應(yīng)器生長(zhǎng)碳納米管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的反應(yīng)器生長(zhǎng)碳納米管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]主要元件符號(hào)說(shuō)明
【權(quán)利要求】
1.一種反應(yīng)器，其包括: 一反應(yīng)室，所述反應(yīng)室包括一進(jìn)氣口及一出氣口，反應(yīng)氣體從所述進(jìn)氣口通入流向所述出氣口，其特征在于，進(jìn)一步包括一碳納米管催化劑復(fù)合層可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于反應(yīng)室內(nèi)部，該碳納米管催化劑復(fù)合層具有多個(gè)微孔，通過(guò)所述碳納米管催化劑復(fù)合層的旋轉(zhuǎn)使所述反應(yīng)氣體在反應(yīng)室內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)所述碳納米管催化劑復(fù)合層的多個(gè)微孔。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述碳納米管催化劑復(fù)合層為一自支撐結(jié)構(gòu)，包括一碳納米管層及均勻分散于碳納米管層表面的催化劑顆粒。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述碳納米管催化劑層包括多個(gè)催化劑顆粒固定于所述碳納米管層中碳納米管的表面。
4.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述碳納米管催化劑層包括多個(gè)催化劑顆粒嵌入微孔中。
5.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述催化劑顆粒的尺寸為5納米~10納米。
6.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述多個(gè)微孔沿所述碳納米管催化劑復(fù)合層的厚度方向貫穿所述碳納米管催化劑復(fù)合層。
7.如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述微孔的尺寸為5納米至10微米。
8.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述碳納米管催化劑復(fù)合層包括至少一碳納米管膜，所述碳納米管膜中包括多個(gè)沿同一方向延伸的碳納米管。
9.如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述碳納米管催化劑復(fù)合層包括至少兩層重疊設(shè)置的碳納米管膜，相鄰兩層碳納米管膜中，碳納米管的延伸方向形成一夾角，所述夾角大于零度小于等于90度。
10.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述碳納米管催化劑復(fù)合層旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸垂直于氣流方向。
11.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器進(jìn)一步包括一驅(qū)動(dòng)桿，所述碳納米管催化劑復(fù)合層固定于所述驅(qū)動(dòng)桿，驅(qū)動(dòng)桿的自轉(zhuǎn)帶動(dòng)所述碳納米管催化劑復(fù)合層旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)一步包括一固定框，所述碳納米管催化劑復(fù)合層固定于所述固定框，并通過(guò)所述固定框懸空設(shè)置。
13.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)碳納米管催化劑復(fù)合層沿反應(yīng)氣體的流動(dòng)方向相互間隔設(shè)置于所述反應(yīng)室中，每一碳納米管催化劑復(fù)合層圍繞一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
14.如權(quán)利要求13所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述多個(gè)碳納米管催化劑復(fù)合層旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸相互平行。
15.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)一步包括一第一電極及第二電極間隔設(shè)置且與所述碳納米管催化劑復(fù)合層電連接。
16.一種采用所述反應(yīng)器生長(zhǎng)碳納米管的方法，主要包括以下步驟: 提供一如權(quán)利要求1至15中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)器； 向所述反應(yīng)室內(nèi)通入碳源氣體與載氣的混合氣體； 旋轉(zhuǎn)所述碳納米管催化劑復(fù)合層并加熱所述碳納米管催化劑復(fù)合層以生長(zhǎng)碳納米管。
17.如權(quán)利要求16所述的采用所述反應(yīng)器生長(zhǎng)碳納米管的方法，其特征在于，通過(guò)向所述碳納米管催化劑復(fù)合層通入電流的方式加熱所述碳納米管催化劑復(fù)合層。
18.如權(quán)利要求16所述的采用所述反應(yīng)器生長(zhǎng)碳納米管的方法，其特征在于，所述反應(yīng)室包括多個(gè)碳納米管催化劑復(fù)合層間隔設(shè)置，每一碳納米管催化劑復(fù)合層圍繞一驅(qū)動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)，所述多個(gè)碳納米管催化劑復(fù)合層并聯(lián)設(shè)置于一第一電極及一第二電極之間，通過(guò)向所述第一電極及第二電極施加一電壓加熱所述多個(gè)碳納米管催化劑復(fù)合層。
19.如權(quán)利要求16所述的采用反應(yīng)器生長(zhǎng)碳納米管的方法，其特征在于，所述催化劑層通過(guò)電子束蒸發(fā)法、熱沉積或?yàn)R射法的方法形成。
【文檔編號(hào)】C01B31/02GK103896243SQ201210587684
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月29日
【發(fā)明者】吳揚(yáng), 柳鵬, 魏洋, 王佳平, 姜開(kāi)利, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司