專利名稱：一種生產(chǎn)納米碳管的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備納米碳管的方法和為實(shí)施該方法而設(shè)計(jì)的裝置。
納米碳管是伴隨著C60研究的不斷深入而發(fā)現(xiàn)的，由于納米碳管具有特別的電學(xué)性能，力學(xué)性能，當(dāng)前對(duì)納米碳管的研究日新月異，需求量不斷增加?，F(xiàn)在制備納米碳管的方法有兩種，一種是石墨電弧法在惰性氣體中，采用石墨或其它碳材料作為電極，連續(xù)的電弧放電，碳從陽(yáng)極揮發(fā)沉淀在陰極，在陰極的產(chǎn)物中就包含了納米碳管，用該方法制備的納米碳管石墨化程度高，管體直，管徑均勻，位產(chǎn)率十分低。另一種是催化裂解法在鐵、鈷、鎳基催化劑作用下，利用從碳?xì)浠衔镏辛呀獬鰜?lái)的自由碳原子的沉積合成納米碳管，雖產(chǎn)量較高，但制得的納米碳質(zhì)量較差，石墨化程度較低，并有變形產(chǎn)生，造成納米碳管的力學(xué)性能較差。
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、能大量生產(chǎn)高質(zhì)量的納米碳管的方法及裝置。
本發(fā)明提供的制備納米碳管的方法，其特征是以碳?xì)錃鉃樘枷闰?qū)體，氮?dú)鉃檩d流氣體，鐵、鈷、鎳的納米顆?；蚣{米氧化物顆粒作為催化劑，用氮?dú)夂吞細(xì)錃獾幕旌蠚怏w將催化劑吹入反應(yīng)器中，氮?dú)狻锰細(xì)錃狻么呋瘎┑牧髁勘葹?000～500毫升/分鐘∶500～100毫升/分鐘∶1克/分鐘，反應(yīng)溫度600～800℃，反應(yīng)時(shí)間為20～25分鐘，納米碳管生長(zhǎng)完成，由收集器收集。
上述的碳?xì)錃饪梢允且胰不蛞夯蜌饣蛱烊粴狻?br> 用本發(fā)明方法制備納米碳管的裝置，包括爐體，置于爐體內(nèi)的反應(yīng)器，反應(yīng)器的一端具有進(jìn)氣口和催化劑進(jìn)料口，另一端設(shè)有收集器和出氣口，收集器可以是具有多孔吸頭的氣泵。
本發(fā)明與常規(guī)方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1)生長(zhǎng)連續(xù)由于本發(fā)明采用氣動(dòng)方式完成原料和納米碳管成品的輸運(yùn)，大大提高了生產(chǎn)效率；2)采用氣動(dòng)方式可以使納米級(jí)催化劑分散輸運(yùn)，較少燒結(jié)，利于催化劑與碳?xì)夥粘浞纸佑|，提高納米碳管產(chǎn)率；3)本發(fā)明生產(chǎn)的納米碳管石墨化程度高，管壁與管軸方向平行(見(jiàn)圖2所示)；4)原料來(lái)源豐富，生產(chǎn)成本低，裝置較為簡(jiǎn)單，投資省。
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明的制備納米碳管的裝置；圖2是用本發(fā)明方法制得的納米碳管的電鏡高分辨照片。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供的制備納米碳管的裝置，包括爐體1，置于爐體內(nèi)的反應(yīng)器2，反應(yīng)器可以是石英管或內(nèi)層鍍鉬的鋼管，在反應(yīng)器的一端具有進(jìn)氣口3和催化劑進(jìn)料口4，另一端設(shè)有收集器5和出氣口6，使用時(shí)，碳?xì)錃夂偷獨(dú)獾幕旌蠚怏w將催化劑連續(xù)吹入反應(yīng)器，反應(yīng)生成的納米碳管產(chǎn)物由收集器進(jìn)行收集。
實(shí)施例1以乙炔為碳先驅(qū)體，氮?dú)鉃檩d流氣體，鈷納米氧化物為催化劑制備納米碳管。氮?dú)夂鸵胰驳幕旌蠚怏w從反應(yīng)器進(jìn)口通入，將納米級(jí)固相催化劑吹入750℃反應(yīng)區(qū)，氮?dú)狻靡胰病么呋瘎┑牧髁勘葹?000毫升/分鐘∶300毫升/分鐘∶1克/分鐘，在催化劑與反應(yīng)氣氛的作用下連續(xù)生長(zhǎng)納米碳管，納米碳管的生長(zhǎng)時(shí)間由進(jìn)入反應(yīng)區(qū)開(kāi)始計(jì)算，25分鐘反應(yīng)結(jié)束，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的納米碳管積聚到一定量(約100克)，由收集器多孔吸頭將納米碳管收集到收集器中。
實(shí)施例2以液化石油氣為碳先驅(qū)體，氮?dú)鉃檩d流氣體，鈷納米氧化物為催化劑制備納米碳管。生產(chǎn)過(guò)程同上例，氮?dú)狻靡夯蜌狻么呋瘎┑牧髁勘葹?200毫升/分鐘∶400毫升/分鐘∶1克/分鐘，反應(yīng)溫度為700℃。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)納米碳管的方法，其特征是以碳?xì)錃鉃樘枷闰?qū)體，氮?dú)鉃檩d流氣體，鐵、鈷、鎳的納米顆?；蚣{米氧化物顆粒作為催化劑，用氮?dú)夂吞細(xì)錃獾幕旌蠚怏w將催化劑吹入反應(yīng)器中，氮?dú)狻锰細(xì)錃狻么呋瘎┑牧髁勘葹?000～500毫升/分鐘∶500～100毫升/分鐘∶1克/分鐘，反應(yīng)溫度600～800℃，反應(yīng)時(shí)間為20～25分鐘，納米碳管生長(zhǎng)完成，由收集器收集。
2.按權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)納米碳管的方法，其特征是所說(shuō)的碳?xì)錃馐且胰不蛞夯蜌饣蛱烊粴狻?br> 3.用權(quán)利要求1所述方法生產(chǎn)納米碳管的裝置，其特征是它包括爐體[1]，置于爐體內(nèi)的反應(yīng)器[2]，在反應(yīng)器的一端具有進(jìn)氣口[3]和催化劑進(jìn)料口[4]，另一端設(shè)有收集器[5]和出氣口[6]。
全文摘要
本發(fā)明以碳?xì)錃鉃樘枷闰?qū)體,氮?dú)鉃檩d流氣體,鐵、鈷、鎳的納米顆粒或納米氧化物顆粒作為催化劑,用氮?dú)夂吞細(xì)錃獾幕旌蠚怏w將催化劑吹入反應(yīng)器中,氮?dú)?碳?xì)錃?催化劑的流量比為2000～500毫升/分鐘:500～100毫升/分鐘:1克/分鐘,反應(yīng)溫度600～800℃,反應(yīng)時(shí)間為20～25分鐘,納米碳管生長(zhǎng)完成,由收集器收集。本發(fā)明原料來(lái)源豐富,成本低,生產(chǎn)的納米碳管質(zhì)量高,采用氣動(dòng)方式輸運(yùn)可大大提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C01B31/02GK1378974SQ0111228
公開(kāi)日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2001年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者張孝彬, 孫沿林 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)