一种碳纳米管生长装置的制作方法

本实用新型属于纳米材料制备装置领域，具体涉及一种碳纳米管生长装置。

背景技术：

自二十世纪九十年代碳纳米管被发现了以来，由于具有超高的抵抗张强度和较好的导电能力，其越来越多的被运用与生产生活和科学研究中，碳纳米管的生产工艺也日益完善。在现有技术中，通常采用化学气相沉积法来制备碳纳米管，其原理是碳源气体在一定温度下与金属细颗粒相接触，通过金属颗粒的催化作用直接生成，在生产过程中，使用不同的金属催化剂，可以得到单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和其余多种不同的纳米管。

在碳纳米管的生产制造过程中也存在着诸多的问题，例如，碳纳米管的生长不连续且生长效率低；对反应后的气体没有作进一步的处理，反应后的气体中包含未完全反应的金属细颗粒与碳源气体，易造成环境污染。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种碳纳米管生长装置，包括：

雾化室，其一端设置有超声雾化器，另一端通过输气管道连接有反应室，所述雾化室顶部设置有加料口，底部设置有载气接入口，所述输气管道上设置有管道加热器；

反应室，其内部的顶端设置有环形罩，所述环形罩与输气管道相连，所述环形罩下方的反应室内壁上设置有喷头，所述喷头与碳源气体输送管道相连，所述反应室内部的底端设置有输送机构，所述输送机构一端设置有收料罐，所述收料罐旁的反应室上设置有气密门，所述反应室的底端外设置有废气处理装置。

优选的是，所述管道加热器为电加热器。

优选的是，所述反应室的外壁上设置有保温层。

优选的是，所述喷头为四个半圆形喷头，对称分布在反应室四个内表面上，且所述喷头的半圆面上设置有通气孔。

优选的是，所述输送机构一端设置有电机，所述电机设置于反应室外，其转轴穿过反应室连接有第一转动辊，另一端设置有第二转动辊，所述第一转动辊和第二转动辊上设置有输送带。

其中，所述转轴与反应室通过填料密封的方式连接。

优选的是，所述气密门为长方形，所述气密门的尺寸大于所述收料罐的尺寸。

优选的是，所述气密门上设置有玻璃观察窗。

优选的是，所述玻璃观察窗中的玻璃为耐压耐热玻璃。

优选的是，所述废气处理装置包括废气处理罐，所述废气处理罐中设置有废气处理液；吸气泵，其进气端与反应室相连，其出气端与废气处理罐相连，所述吸气泵的进气端设置于输送机构的下端，所述出气端设置在废气处理液的液面以下。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1、同时进行雾化、加热和生长过程，并增大碳源气体体与金属颗粒的接触面积，提高生长的效率，还可以实现碳纳米管的连续生长。

2、对废气进行收集处理处理，绿色环保，能减少对环境的污染。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本实用新型提供的装置结构示意图；

图2为本实用新型提供的反应室侧视图；

图3为本实用新型提供的反应室俯视截面图；

图4为本实用新型提供的废气处理装置示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1：

如图1所示，本实用新型提供的一种碳纳米管生长装置，包括：

雾化室1，其一端设置有超声雾化器2，另一端通过输气管道3连接有反应室4，所述雾化室1顶部设置有加料口11，底部设置有载气接入口12，所述输气管道3上设置有管道加热器31；

反应室4，其内部的顶端设置有环形罩41，所述环形罩41与输气管道3相连，所述环形罩41下方的反应室内壁上设置有喷头42，所述喷头42与碳源气体输送管道43相连，所述反应室内部的底端设置有输送机构5，所述输送机构5一端设置有收料罐51，所述收料罐51旁的反应室4上设置有气密门6，所述反应室4的底端外设置有废气处理装置7。

工作原理：在生产过程中，从加料口11加入原料，所述原料为细金属粉末溶解于特定溶液所得到的母液，在超声雾化器2的高能分解机制下，使母液雾化，从载气接入口12通入载气(氮气)，载气将雾化后的雾气带入到反应室4中，在进入反应室4前，雾气被管道加热器31加热并保持一定的反应温度；在反应室4中，已经加热完成的雾气通过环形罩41流出，与之反应的碳源气体(乙炔)从喷头42喷出，两者接触从而产生反应，在雾气中金属粉末的催化作用下，通过碳源气体体得到碳纳米管，在反应过程中，装置内的包含金属原料的雾气与碳源气体体持续不断的供应，以达到碳纳米管的连续生长。输送机构5在电机(未示出)的带动下旋转，将掉落在其表面上的碳纳米管输送到收料罐51中，将收集好的碳纳米管从气密门取出即可，在整个过程中，废气处理装置7对未完全反应的金属和碳源气体体进行处理，避免污染环境。

在上述技术方案中，如图1所示，所述管道加热器31为电加热器。采用这种方式，因为电加热器适用于流动的液态、气态介质的升温和保温，且其体积小，热响应快，寿命强，节能效果显著，可以对通过的雾气进行快速加热，保证后续的反应条件。

在上述技术方案中，如图1所示，所述反应室4的外壁上设置有保温层44。采用这种方式，在反应室4外设置保温层44，可以有效地减少热量的散失，避免金属催化剂与碳源气体体反应时达不到反应温度。

在上述技术方案中，如图3所示，所述喷头42为四个半圆形喷头，对称分布在反应室四个内表面上，且所述喷头的半圆面上设置有通气孔421。采用这种方式，将碳源气体体的出口处设置为半圆形喷头且对称分布，有利于增大金属催化剂与碳源气体体的接触面积，可以增加碳纳米管的生长效率。

在上述技术方案中，如图1所示，所述输送机构5一端设置有电机(未示出)，所述电机(未示出)设置于反应室4外，其转轴穿过反应室连接有第一转动辊52，另一端设置有第二转动辊53，所述第一转动辊52和第二转动辊53上设置有输送带54，其中，所述转轴(未示出)与反应室4通过填料密封的方式连接。采用这种方式，将电机(未示出)设置于反应室4外，有利于电机的散热，增加其使用的寿命；电机转轴与反应室的连接方式为填料密封的方式，可以保证密封性，避免其漏气；传送带一直处于运动当中，将掉落在其表面的碳纳米管运送至收料罐51中。

在上述技术方案中，如图2所示，所述气密门6为长方形，所述气密门6的尺寸大于所述收料罐51的尺寸。采用这种方式，当需要更换收料罐51时，需要打开气密门6，拿出收料罐51并放入新的，气密门的尺寸大，更利于操作。

在上述技术方案中，如图3所示，所述气密门6上设置有玻璃观察窗61。采用这种方式，设置玻璃观察窗61可以观察到反映室内的反应情况，并根据得到的情况进行调整，保证生产的连续。

在上述技术方案中，如图2所示，所述玻璃观察窗61中的玻璃为耐压耐热玻璃。采用这种方式，将玻璃设置为耐热玻璃，避免玻璃因温度过高而发生破裂，导致生产的终断。

在上述技术方案中，如图4所示，所述废气处理装置7包括废气处理罐71，所述废气处理罐中设置有废气处理液72；吸气泵73，其进气端731与反应室4相连，其出气端732与废气处理罐71相连，所述吸气泵73的进气端731设置于输送机构5的下端，所述出气端732设置在废气处理液72的液面以下。采用这种方式，在生产过程中，存在未完全反应的金属颗粒和碳源气体，在装置中，吸气泵73将废气从反应室中吸到废气处理罐71中，可以去除这些污染物，避免环境的污染，更加环保。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的碳纳米管生长装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。