专利名称：一种产生碳纳米管及碳富勒烯的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明是关于碳纳米管和碳富勒烯的产生方法及设备，更具体的说是用非相干光 聚焦在石墨板和镍粉上产生碳纳米管和碳富勒烯并且把它们提取出来的方法。
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背景技术：
1985年英国科学家HWKroto和美国化学家R。E。Smalley用激光轰击含有金属催 化剂的石墨靶使之气化且用高压氦气使之冷却，在炉外的水冷铜收集器上发现了巴基球， 这种方法很难得到量产的纳米材料。而且设备成本很高。1990年德国科学家Kraschmmer和美国科学家Huffman发明了用电弧法制备碳纳 米材料的方法。这种方法虽然可得到量产的纳米颗粒但它是与金属催化剂的颗粒以及碳电 极的颗粒混在一起的提纯很困难，电孤放电本身也是不稳定的过程工艺条件难掌握。此外‘还有几种化学气相沉积法(CVD法)，有基板法和流动法二类。
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发明内容
本发明的目的是以较低的成本实现碳纳米材料的量产且把它们提取出来。本发明 的技术方案概述如下一根1. 5KW的卤钨灯放在椭园聚光腔的一个焦点上，卤钨灯产生的光通过聚光腔 和密封石英盒上面的透明石英窗聚焦到高纯石墨盘上，石墨盘的上是面位于椭园聚光腔的 另一个焦点上。石墨盘的下表面由九支1. 25KW的卤钨灯加热使石墨盘的温度升到1250C， 催化剂镍粉与石墨粉混合物均勻撒在石墨板上，石英盒里通氦气或氩气为保护气体。石墨 盘上表面5毫米处装有一块透明石英玻璃板用来收集碳纳米颗粒，聚光腔和商钨灯装在 一块滑板上，滑板可在导轨上水平方向滑动，一个有减速器的调速电机通过丝扛带动滑板 移动，聚焦线沿着石墨盘的上表面扫过聚焦线上的温度可达1450C以上，当温度达到1455C 时催化剂镍粉熔化，石墨板上的碳向镍中扩散，随着聚焦线的移动这部份镍粉的温度降低， 碳在镍中的固溶度降低，催化剂中的炭被部份挤出，形成纳米颗粒。在聚焦光的作用下这些 碳纳米颗粒向上运动附着在上面的透明石英板上而较大和较重的催化剂镍颗粒和碳颗粒 则不能。因为聚焦灯的功率石墨板的温度是精确可控的，聚焦线的移动速度是精确可控的 因而整个工艺过程是可控且可重复的。
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图1是系统的示意，图2是石墨盘图，图3是石英收集板示意图。图1中1是活动 门2是法兰盘3是石英盒4是水冷聚光腔5是摄像头6是光学系统7是超高功率卤钨灯8 是滑板9是支架10是丝扛螺母座11是丝扛12是光电信号盘13是调速电机14是1. 25KW 卤钨灯15是高純度石墨盘16是石英玻璃收集板17是水冷反光板18是石英玻璃支架19 是显不器。4.具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步描述在图中，1是活动门，它固定在可以前后滑动的导板上，石英玻璃支架18固定在门上，矩形石墨 盘15放在石英支架上。石英收集板16放在石墨盘上，石英板两面抛光，下表面距石墨盘5 毫米，高纯石墨粉与催化剂镍粉按4 1的重量比混合并研磨均勻，均勻的撒在石墨盘上， 1. 5kw卤钨灯7装在精椭园聚光腔4的一个焦点上，椭园聚光腔的参数是长轴加10厘米 短轴2b 8. 6厘米，焦距2C 5厘米。聚光腔的另一个焦点在石墨盘的上表面也就是放石墨 粉的表面上.由卤钨灯发出的光聚焦在石墨粉与催化剂的混合物上，形成一条聚焦线，石 英盒3上面为一块光学抛光的石英板，使聚焦光无畸变通过，石英盒下面为双面磨毛的石 英板。石英盒下面由九支1，25KW的管形卤钨灯及反光板17产生的近红外光通过石英盒磨 毛的石英板均勻加热石墨盘达到1250c。聚光腔4的上面装有光学系统6光学系统的物镜 焦点在聚焦线上，目镜的焦点在C⑶摄像头的靶面上，聚焦线上的图像通过显示器19显示。 聚光腔4固定在滑板8上，滑板可沿水平方向滑动，调速电机13带动光电信号盘12和丝 杠11转动，通过丝杠螺母架10和支架9带动聚光腔4在水平方向单向或往复运动。随着 扫描次数增加石英收集板上的碳富勒烯增多石英收集板的透光性能变差，
关机后取出石英收集板用刀片刮下碳富勒烯收集起来。用甲笨清洗石英板，使其 完全透明。烘干后下一次实验用。
权利要求
1.一种碳纳米管和碳富勒烯产生的方法及设备，其特征是用卤钨灯7放在椭园聚光腔 4的一个焦点上，卤钨灯产生的光通过聚光腔和密封石英盒上面的透明石英窗和石英收集 板聚焦到高纯石墨盘上，石墨粉与催化剂镍粉按4 1的重量比混合并研磨均勻，均勻撒在石墨盘上。
2.根椐权利耍求1所述的碳纳米管和碳富勒烯产生的方法其特征是石墨盘下面由九 支1. 25kw的卤钨灯加热到1250C.
3.根椐权利要求1所述的碳纳米管和碳富勒烯产生的方法及设备其特征是在石墨盘 上表面5毫米放有一块石英收集板，在聚焦光的作用下碳纳米颗粒向上运动附着在石英收 集板上其它颗粒则不能，实现了碳纳米颗粒与其它颗粒的分离.
4.根椐权利要求1所述的碳纳米管和碳富勒烯产生的方法及没备其特征是聚光腔在 调速电机和丝杠带动下，沿水平方向滑动，聚焦线沿着石墨盘的上表面扫描。
全文摘要
本发明公开了一种碳纳米管及碳富勒烯的产生方法和设备，更具体的说是用非相干光聚焦在石墨盘上产生碳纳米管和碳富勒烯并把它们提取出来的方法和没备，利用本方法可以直接得到高纯的碳纳米管和碳富勒烯，可用于碳纳米管和碳富勒烯的研究和小批量产，可用于碳富勒烯金属包合物的研究，多层碳富勒烯的研究。
文档编号C01B31/00GK102145881SQ20101918501
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者贺令渝, 贺宁 申请人:北京东之星应用物理研究所