一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置的制作方法

本申请涉及一种碳纳米管加工装置，特别涉及一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置。

背景技术：

纳米碳管(CNT)，是一种管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，每层的C是SP2杂化，形成六边形平面的圆柱面。

碳纳米管具有超大的比表面积、较轻的质量但超强的机械强度、优异的导电性、较好的物理和化学稳定性，是一种世人瞩目的新型材料，在锂离子电池导电剂、催化剂载体、药物载体、增强共混材料、电子器件等领域具有广泛的应用前景。

但获得高纯的纳米碳管非常困难，这严重阻碍了碳纳米管在一些对金属杂质要求较高行业的应用，例如在锂离子电池导电剂 和精密电子器件方面的应用，限制了碳纳米管的应用，因此，如何对碳纳米管提纯成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供可有效去除金属杂质，从而获得高纯碳纳米管的装置。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，包括内设加热装置的第一炉体、内设加热装置的第二炉体，所述第一炉体的出口和第二炉体的出口均通过管道与过滤装置的进口连接，所述过滤装置的出口设有抽真空装置。所述第一炉体上设有第一冷却装置，所述第二炉体上设有第二冷却装置，第一冷却装置与第二冷却装置之间设有相互连通的热交换装置。

优选的，所述第一冷却装置包括螺旋围绕在第一炉体上的冷却水管和设置在第一炉体顶部的第一集水箱，第一集水箱上设有冷水进管，围绕在第一炉体上的冷却水管与第一集水箱连接。所述第二冷却装置包括螺旋围绕在第二炉体上冷却水管和设置在第二炉体顶部的第二集水箱，第二集水箱上设有冷水进管，围绕在第二炉体上的冷却水管与第二集水箱连接。

优选的，所述第一炉体的外侧壁上设有红外测温装置和真空测量装置；所述第二炉体外侧壁上设有红外测温装置和真空测量装置。

优选的，所述第一炉体包括设于第一炉体底部的且与第一炉体侧壁铰接的第一炉门，以及用于关闭第一炉门的第一锁闭机构，以及设于第一炉体的侧壁上的第二炉门。

优选的，所述第二炉体包括设于第二炉体底部的且与第二炉体侧壁铰接的第三炉门，以及用于关闭第三炉门的第二锁闭机构，以及设于第二炉体的侧壁上的第四炉门。

优选的，所述第一炉体与过滤装置的连接管道上还设有第一柔性连接器和第一阀门。

优选的，所述第二炉体与过滤装置的连接管道上还设有第二柔性连接器和第二阀门。

优选的，所述第一炉门设有覆盖第一炉门冷却水管，冷却水管与第一冷却装置上的第一集水箱连通；所述第二炉门上设有覆盖第二炉门的冷却水管，冷却水管与第一冷却装置上的第一集水箱连通。

优选的，所述第三炉门设有覆盖第三炉门冷却水管，冷却水管与第二冷却装置上的第二集水箱连通。在第四炉门上设有覆盖第四炉门的冷却水管，冷却水管与第二冷却装置上的第二集水箱连通。

优选的，所述第一炉门和第三炉门上均设有安全释放阀。

优选的，所述热交换装置包括设于热交换装置与第一炉体的连接管道上的第一连通阀与第一输水泵，以及设于热交换装置与第二炉体的连接管道上的第二连通阀与第二输水泵。

本实用新型提供的一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，利用高温加热的第一炉体和第二炉体，加上抽真空装置，使得碳纳米管在真空高温的环境下气化杂质，可有效去除混杂于碳纳米管中的过渡金属(Fe、Co、Ni、Mo)催化剂及金属氧化物载体(氧化铝、氧化镁、氧化硅)，特别是被碳层包覆的过渡金属催化剂。操作简便，纯化效率高，处理过程对碳纳米管无损伤、无损耗，且环保无污染，不会破坏环境，不会产生有害其他物质。既适用于多壁碳纳米管，也适用于单壁碳纳米管。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为具有热交换功能的碳纳米管提纯装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1所示，本实施方式提供的技术方案如下：

一种具有热交换功能的碳纳米管提纯装置，包括内设加热装置的第一炉体1和内设加热装置的第二炉体2，所述第一炉体1的出口和第二炉体2的出口均通过管道与过滤装置3的进口连接，所述过滤装置3的出口设有抽真空装置4。在第一炉体1上设有第一冷却装置5，所述第二炉体2上设有第二冷却装置6，第一冷却装置5与第二冷却装置6之间设有相互连通的热交换装置9。

本实施方式的工作原理如下：

将需要提纯的碳纳米管放入第一炉体1和第二炉体2内，然后开启抽真空装置4，将第一炉体1和第二炉体2内的大气尽可能抽出。当真空值到达设定值后，对第一炉体1和第二炉体2加热，加热的方式可以采用感应加热或者其他加热方式，此时，抽真空装置4继续运行，碳纳米管遇到高温后，杂质开始气化，进入到过滤装置内，过滤装置3用来过滤杂质，防止气化了的杂质进入到抽真空装置内。当提纯工作完成后，停止加热和抽真空，待冷却后，取出碳纳米管。

为了加速降温过程，可以用第一冷却装置5对第一炉体1进行降温。冷却装置5为外部提供的冷水，进入到冷却水管后，吸取热量后，然后排出去。源源不断进行循环。

同理，可以用第二冷却装置6对第二炉体2进行降温。

为了提高工作效率，可以在第一炉体1加热的时候，冷却第二炉体2，加热第二炉体2的时候，冷却第一炉体1，两个炉体交替工作，节约了时间，提高了工作效率。

此时，可以利用相互连通第一冷却装置5与第二冷却装置6的热交换装置9来进行热能交换。具体为：当冷却第一炉体1的时候，此时需要加热第二炉体2，因为第一炉体1的温度非常高，有时高达3000度，而第二炉体2的温度非常低，接近常温，因此可以将冷却第一炉体1的高温热量通过换热装置输送给第二炉体2，进行加热。当温度基本一致后，切断热交换装置9，继续冷却第一炉体1。而第二炉体2启动加热装置进行加热。这样就大量节省了能量的损耗。同理，当第二炉体2冷却的时候，也可以采用交换装置9来进行能量转换。

通过本实施方式，利用高温加热的第一炉体1和第二炉体2，加上抽真空装置4，使得碳纳米管在真空高温的环境下气化杂质，可有效去除混杂于产品中的过渡金属(Fe、Co、Ni、Mo)催化剂及金属氧化物载体(氧化铝、氧化镁、氧化硅)，特别是被碳层包覆的过渡金属催化剂。操作简便，纯化效率高，处理过程对碳纳米管无损伤、无损耗，且环保无污染，不会破坏环境，不会产生有害其他物质。既适用于多壁碳纳米管，也适用于单壁碳纳米管。且一边加热的时候，可以另一边冷却，装入和取出碳纳米管，因此节约了工作时间，提高了效率。

作为本实施方式的进一步优选，所述第一冷却装置5包括螺旋围绕在第一炉体1上的冷却水管和设置在第一炉体1顶部的第一集水箱，第一集水箱上设有冷水进管，围绕在第一炉体1上的冷却水管与第一集水箱连接。

当热量转换工作完成后，为了继续加速降温过程，可以用第一冷却装置5对第一炉体1进行降温。冷却装置5为外部提供的冷水，进入到冷却水管后，吸取热量后，然后排出去。源源不断进行循环。

同理，为了加速第二炉体2的冷却，所述第二冷却装置6包括螺旋围绕在第二炉体2上冷却水管和设置在第二炉体2顶部的第二集水箱，第二集水箱上设有冷水进管，围绕在第二炉体2上的冷却水管与第二集水箱连接。通过源源不断供入的冷水，将第二炉体2上的热量带走。

作为本实施方式的进一步优选，所述第一炉体1的外侧壁上设有红外测温装置11和真空测量装置。所述第二炉体2外侧壁上设有红外测温装置21和真空测量装置。用来实时检测查看第一炉体1和第二炉体2内的温度值和真空值。

作为本实施方式的进一步优选，所述第一炉体1可以包括设于第一炉体1底部的且与第一炉体1侧壁铰接的第一炉门13，用于打开第一炉体1的炉腔，方便维护维修或者检测。还包括用于关闭第一炉门13的第一锁闭机构14，以及设于第一炉体1的侧壁上的第二炉门。第一锁闭机构14，用于锁定第一炉门13。通过第二炉门可以放入碳纳米管。

同理，所述第二炉体2也可以包括设于第二炉体2底部的且与第二炉体2侧壁铰接的第三炉门23，以及用于关闭第三炉门23的第二锁闭机构24，以及设于第二炉体2的侧壁上的第四炉门。

作为本实施方式的进一步优选，所述第一炉体1与过滤装置3的连接管道上可以设置第一柔性连接器12和第一阀门7。第一阀门7用于切断第一炉体1与过滤装置3的连接。柔性连接器12防止第一炉体1与过滤装置3的热源传递和震动传递。

同理，在第二炉体2与过滤装置3的连接管道上也可以设置第二柔性连接器22和第二阀门8。

作为本实施方式的进一步优选，所述第一炉门13可以设置覆盖第一炉门13冷却水管来加速冷却，冷却水管与第一冷却装置5上的第一集水箱连通；所述第二炉门上设有覆盖第二炉门的冷却水管，冷却水管与第一冷却装置5上的第一集水箱连通。

同理，所述第三炉门23也可以覆盖第三炉门23冷却水管，冷却水管与第二冷却装置6上的第二集水箱连通；所述第四炉门上设有覆盖第四炉门的冷却水管，冷却水管与第二冷却装置6上的第二集水箱连通。

进一步的，所述第一炉门13和第三炉门23上均设有安全释放阀，用于当第一炉体1和第二炉体2出现异常状态时，紧急释放内部压力。

作为本实施方式的进一步优选，所述热交换装置9包括设于热交换装置9与第一炉体1的连接管道上的第一连通阀91与第一输水泵93，以及设于热交换装置9与第二炉体2的连接管道上的第二连通阀92与第二输水泵94。

当第一炉体1需要加热的时候，打开第一连通阀91和第二连通阀92，并开启第二输水泵94的时候，即可将第二炉体2上的热量输送给第二炉体2。而第二炉体2则达到了降温的目的。当第二炉体2需要加热的时候，则打开第一连通阀91和第二连通阀92，并开启第一输水泵93即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。