一种碳纳米管制备设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种碳纳米管制备设备，属于碳纳米管技术领域。包括制备腔，所述制备腔一侧设有第一进气口，所述制备腔的内部设有依次相连的输气管道、螺旋管道和导流反应腔，所述第一进气口连接输气管道，所述螺旋管道连接导流反应腔；所述导流反应腔内部设有基座和催化剂反应层；所述催化剂反应层设置在基座上方；所述导流反应腔的一侧设有第一排气口；所述制备腔的另一侧还设有第二排气口和第三排气口；所述制备腔外侧还设有加热装置。本实用新型一种碳纳米管制备设备，能够实现碳纳米管的准直性生长，并且能够实现高效制备碳纳米管。
【专利说明】
一种碳纳米管制备设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种碳纳米管制备设备，属于碳纳米管技术领域。
【背景技术】
[0002]碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。
[0003]碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2-20nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。
[0004]目前，较为常用的碳纳米管制备方法是化学气相沉积法，利用含碳气体作为碳气源，在硅或沸石基座上生长出多壁或单壁碳纳米管。但是现有的碳纳米管制备设备存在一个问题，就是制备出的碳纳米管准直性不好。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的就是针对现有技术存在的问题，提出一种碳纳米管制备设备，能够实现碳纳米管的准直性生长，并且能够实现高效制备碳纳米管。
[0006]本实用新型技术方案如下:一种碳纳米管制备设备，包括制备腔，所述制备腔一侧设有第一进气口，所述制备腔的内部设有依次相连的输气管道、螺旋管道和导流反应腔，所述第一进气口连接输气管道，所述螺旋管道连接导流反应腔;所述导流反应腔内部设有基座和催化剂反应层;所述催化剂反应层设置在基座上方;所述导流反应腔的一侧设有第一排气口；所述制备腔的另一侧还设有第二排气口和第三排气口；所述制备腔外侧还设有加热装置。
[0007]所述螺旋管道的一端与输气管道相连，另一端为第二进气口，所述第二进气口与导流反应腔相连。
[0008]所述第二排气口与第一排气口位于同一水平线上;所述第三排气口位于第二排气口的上方。
[0009]所述导流反应腔上还设有与第二进气口相连的导流管网。
[0010]所述加热装置有三个，包括设置在制备腔顶部的第一加热装置和分别设置在制备腔两侧的第二加热装置和第三加热装置。
[0011]本实用新型的有益效果:本实用新型一种碳纳米管制备设备，采用水平输气管道和螺旋管道的配合，使得进气气流稳定，并同时采用导流反应腔改变了碳纳米管生长所需的反应气流，使得流向平行于碳纳米管的生长方向，使得最终制备得到的碳纳米管具有较好的准直性;本实用新型导流反应腔设置了导流管网，能够将从第二进气口传输的气体稳定的输送到催化剂反应层的上方，保证了气流的稳定性;本实用新型采用了四周环绕式的加热装置，在制备腔的顶部和两侧均设有加热装置，保证了额反应过程中温度的稳定性和整体温度的平衡性，使得反应效果好，制备效率高。【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的结构示意图。[〇〇13]图中:卜制备腔;2-第一进气口； 3-输气管道;4-螺旋管道;5-第二进气口； 6-导流反应腔;7-基座;8-催化剂反应层;9-第一排气口； 10-第二排气口； 11-第三排气口； 12-第一加热装置;13-第二加热装置;14-第三加热装置;15-导流管网。【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本实用新型一种碳纳米管制备设备，包括制备腔1，所述制备腔1 一侧设有第一进气口 2,所述制备腔1的内部设有依次相连的输气管道3、螺旋管道4和导流反应腔6，所述第一进气口 2连接输气管道3，所述螺旋管道4连接导流反应腔6;所述导流反应腔6 内部设有基座7和催化剂反应层8;所述催化剂反应层8设置在基座7上方;所述导流反应腔6 的一侧设有第一排气口 9;所述制备腔1的另一侧还设有第二排气口 10和第三排气口 11;所述制备腔1外侧还设有加热装置。
[0015]本实用新型所述螺旋管道4的一端与输气管道3相连，另一端为第二进气口 5,所述第二进气口 5与导流反应腔6相连。所述第二排气口 10与第一排气口 9位于同一水平线上;所述第三排气口 11位于第二排气口 10的上方。所述导流反应腔6上还设有与第二进气口 10相连的导流管网15。所述加热装置有三个，包括设置在制备腔1顶部的第一加热装置12和分别设置在制备腔1两侧的第二加热装置13和第三加热装置14。
[0016]本实用新型工作过程如下:先从第一进气口通过载气气体，然后依次通过输气管道、螺旋管道最终到达导流反应腔，垂直吹向基座，载气气体可选氢气、氮气、氨气和其它惰性气体。然后打开三个加热装置对催化剂反应层进行加热，带催化剂反应层温度身高到预定温度后，从第一进气口通入反应气体，反应气体可选甲烷、乙烷、乙烯等碳源气，然后气体依次通过输气管道、螺旋管道最终到达导流反应腔，垂直吹向基座，由于催化剂反应层的作用，最终生长出碳纳米管。最后反应产生的废气，先通过第一排气口排到制备腔中，然后通过第二排气口和第三排气口排出。
[0017]本实用新型一种碳纳米管制备设备，采用水平输气管道和螺旋管道的配合，使得进气气流稳定，并同时采用导流反应腔改变了碳纳米管生长所需的反应气流，使得流向平行于碳纳米管的生长方向，使得最终制备得到的碳纳米管具有较好的准直性;本实用新型导流反应腔设置了导流管网，能够将从第二进气口传输的气体稳定的输送到催化剂反应层的上方，保证了气流的稳定性;本实用新型采用了四周环绕式的加热装置，在制备腔的顶部和两侧均设有加热装置，保证了额反应过程中温度的稳定性和整体温度的平衡性，使得反应效果好，制备效率尚。
【主权项】
1.一种碳纳米管制备设备，包括制备腔(1)，其特征在于:所述制备腔(1) 一侧设有第一 进气口(2)，所述制备腔(1)的内部设有依次相连的输气管道(3)、螺旋管道(4)和导流反应 腔(6)，所述第一进气口(2)连接输气管道(3)，所述螺旋管道(4)连接导流反应腔(6);所述 导流反应腔(6)内部设有基座(7)和催化剂反应层(8);所述催化剂反应层(8)设置在基座 (7)上方;所述导流反应腔(6)的一侧设有第一排气口(9);所述制备腔(1)的另一侧还设有 第二排气口( 1 〇)和第三排气口( 11);所述制备腔(1)外侧还设有加热装置。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管制备设备，其特征在于:所述螺旋管道(4)的一 端与输气管道(3)相连，另一端为第二进气口(5)，所述第二进气口(5)与导流反应腔(6)相 连。3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管制备设备，其特征在于:所述第二排气口( 10)与 第一排气口(9)位于同一水平线上;所述第三排气口( 11)位于第二排气口( 10)的上方。4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管制备设备，其特征在于:所述导流反应腔(6)上 还设有与第二进气口(10)相连的导流管网(15)。5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管制备设备，其特征在于:所述加热装置有三个， 包括设置在制备腔(1)顶部的第一加热装置(12)和分别设置在制备腔(1)两侧的第二加热 装置(13)和第三加热装置(14)。
【文档编号】B82Y30/00GK205590297SQ201620435708
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】田美灵, 王晋宝, 唐志波
【申请人】浙江海洋大学