一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚的制作方法

1.本实用新型属于碳基材料生产装备技术领域，涉及一种纯化坩埚，具体为一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚。


背景技术：

2.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。碳纳米管作为可充放电电池正极中的导电剂和柔性触摸屏材料被广泛使用。目前工业生产碳纳米管的主流技术是化学气相沉积法，但是化学气相沉积生成的碳纳米管的石墨化程度最低，物理性能差。理论上碳纳米管是十分优秀的纳米材料，具有很好的机械性能、导电性能、导热性能，所以为了提高化学气相沉积法生产的碳纳米管的物理性能，需要对这类碳纳米管进行提纯处理。
3.目前市面上主流的碳纳米管提纯方法为酸洗提纯法，但是酸洗法提纯后的废液处理繁琐，对于环保有很高的要求，另一种提纯方法是使用高温提纯法进行碳纳米管提纯，但是目前碳纳米管的纯化普遍采用的是使用普通石墨坩埚对碳纳米管进行高温提纯，但是在普通石墨坩埚提纯的碳纳米管存在坩埚中心部位的温度低，外部高温不容易传导进去，纯化的工艺气体也很难进入碳纳米管芯部，并且里面的气化杂质排除也很困难，导致纯化碳纳米管一致性较差，纯度不高，生产周期长。


技术实现要素：

4.本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，解决石墨坩埚中心温度与边缘温度不均匀和气化杂质排除困难的问题，以提高纯化碳纳米管纯度等级，保证纯化后的碳纳米管满足新能源电池所需要的纯度要求。
5.为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。
6.一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，包括坩埚本体和中心通气管，所述坩埚本体的底部设置有连接孔；所述中心通气管通过连接孔与坩埚本体相连接；所述中心通气管设置在坩埚本体内；所述中心通气管的管壁设置有若干的通气孔；所述坩埚本体的顶部连接有坩埚顶盖；所述坩埚本体、中心通气管以及坩埚顶盖的材质均为多孔石墨。
7.进一步的，所述连接孔设置有内螺纹结构，所述中心通气管底部设置有外螺纹结构；所述坩埚本体与中心通气管可拆卸连接。
8.进一步的，所述连接孔设置在坩埚本体的底部中心。
9.进一步的，所述中心通气管的管壁均匀设置有若干通气孔。
10.进一步的，所述中心通气管在坩埚本体内通长设置。
11.进一步的，中心通气管与坩埚本体连接处设置有间隙。
12.本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为：
13.本实用新型所述的坩埚中间采用中空形式，这样中空内壁的石墨坩埚相当一个传导热源，能够充分的吸收热场的温度，增大了坩埚表面积，使原来普通坩埚从外部向内部导
热，转换成内外部都可以向中间导热，缩短了碳纳米管的加热路径，使其在短时间内迅速升温，提高了碳纳米管的纯化周期，使用这种结构还可以缩短纯化气体与坩埚内部碳纳米管的输送行程，使得纯化气体与碳纳米管接触更频繁，有效的提高纯化效果。在中心通气管管壁分布的均匀分布的圆孔，当纯化气路从底部中间进入后，通过在中心通气管的气孔进入到坩埚内部与碳纳米管接触反应。坩埚顶盖同样也为多孔石墨，挥发的杂质可以通过石墨气孔排除到坩埚外部，达到纯化粉体的目的。
14.本实用新型解决了石墨坩埚中心温度与边缘温度不均匀和气化杂质排除困难的问题，提高了纯化碳纳米管纯度等级，保证纯化后的碳纳米管满足新能源电池所需要的纯度要求。
附图说明
15.图1为本实用新型所述纯化用坩埚的剖面图。
16.图2为本实用新型所述纯化用坩埚内部气体流向示意图。
17.图中，1-坩埚本体、2-中心通气管、3-碳纳米管、4-坩埚顶盖、5-通气孔。
具体实施方式
18.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例及附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。
19.如图1所示，本实施例提供了一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，包括坩埚本体1和两端开口的中心通气管2；坩埚本体1由底部带连接孔的坩埚底座和坩埚侧壁组成，连接孔设置在坩埚本体1坩埚底座的中心位置。连接孔设置有内螺纹结构，所述中心通气管2底部设置有外螺纹结构；坩埚本体1与中心通气管2通过连接孔可拆卸连接，使中心通气管2通长设置在坩埚本体1内部中心位置。坩埚本体1与中心通气管2是小间隙配合，保证石墨坩埚在加热过程中不会应为热膨胀将石墨坩埚涨裂。
20.在中心通气管2的管壁上均匀设置有若干的通气孔5；通气孔5的内径为1mm，防止坩埚本体1内部填装的碳纳米管3从通气孔5中漏出；所述坩埚本体1的顶部连接有坩埚顶盖4；所述坩埚本体1、中心通气管2以及坩埚顶盖4的材质均为多孔石墨。所述的多孔石墨为现有材料。多孔石墨可以使挥发的杂质通过石墨自身的气孔排除到坩埚外部，实现杂质排除的功能。
21.高温纯化前，将带有底部连接孔的坩埚本体1与中心通气管2组合，坩埚本体1与中心通气管2是小间隙配合，保证石墨坩埚在加热过程中不会应为热膨胀将石墨坩埚涨裂。在坩埚本体1与中心通气管2之间放入需要纯化的碳纳米管3，装满后顶部盖上石墨坩埚顶盖4。由于这种新型石墨坩埚中间采用中空形式，这样中空内壁的石墨材料也相当一个传导热源，能够充分的吸收热场的温度，增大了坩埚表面积，使原来普通坩埚从外部向内部导热，转换成内外部都可以向中间导热，这些就缩短了碳纳米管的加热路径，使其在短时间内迅速升温，提高了碳纳米管的纯化周期，使用这种结构还可以缩短纯化气体与坩埚内部碳纳米管的输送行程，使得纯化气体与碳纳米管接触更频繁，有效的提高纯化效果。在中心通气
管2表面上打了许多均匀分布直径1mm的圆孔，当纯化气路从底部中间进入后，通过在中心通气管2表面的气孔进入到坩埚内部与碳纳米管接触反应。坩埚顶盖4为多孔石墨，挥发的杂质可以通过石墨气孔排除到坩埚外部，达到纯化粉体的目的。使纯化后的碳纳米管满足新能源电池所需要的的纯度要求。
22.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。


技术特征：
1.一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，其特征在于，包括坩埚本体（1）和两端开口的中心通气管（2），所述坩埚本体（1）的底部设置有连接孔；所述中心通气管（2）通过连接孔与坩埚本体（1）相连接；所述中心通气管（2）设置在坩埚本体（1）内；所述中心通气管（2）的管壁设置有若干的通气孔（5）；所述坩埚本体（1）的顶部连接有坩埚顶盖（4）；所述坩埚本体（1）、中心通气管（2）以及坩埚顶盖（4）的材质均为多孔石墨。2.根据权利要求1所述的一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，其特征在于，所述连接孔设置有内螺纹结构，所述中心通气管（2）底部设置有外螺纹结构；所述坩埚本体（1）与中心通气管（2）可拆卸连接。3.根据权利要求1所述的一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，其特征在于，所述连接孔设置在坩埚本体（1）的底部中心。4.根据权利要求1所述的一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，其特征在于，所述中心通气管（2）的管壁均匀设置有若干通气孔（5）。5.根据权利要求1所述的一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，其特征在于，所述中心通气管（2）在坩埚本体（1）内通长设置。6.根据权利要求1所述的一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，其特征在于，中心通气管（2）与坩埚本体（1）连接处设置有间隙。

技术总结
本实用新型公开了一种生产高纯度碳纳米管材料的纯化用坩埚，属于碳基材料生产装备技术领域；包括坩埚本体和中心通气管，所述坩埚本体的底部设置有连接孔；所述中心通气管通过连接孔与坩埚本体相连接；所述中心通气管设置在坩埚本体内；所述中心通气管的管壁设置有若干的通气孔；所述坩埚本体的顶部连接有坩埚顶盖；所述坩埚本体、中心通气管以及坩埚顶盖的材质均为多孔石墨；本实用新型解决了石墨坩埚中心温度与边缘温度不均匀和气化杂质排除困难的问题，提高了纯化碳纳米管纯度等级，保证纯化后的碳纳米管满足新能源电池所需要的纯度要求。度要求。度要求。


技术研发人员：吴忠举 白枭 田冬龙 王起飞 白杨丰 郝文俊 成洋洋
受保护的技术使用者：山西中电科新能源技术有限公司
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/3/30