[实用新型]制备碳纳米管的电弧放电装置

说明书

一、技术领域

本实用新型属于电弧技术领域，特别涉及一种可自由转动的碳纳米管电弧放电装置。

二、背景技术

碳纳米管是一种具有优良物理性能和化学性能的用途广泛的新型纳米材料，目前制备碳纳米管主要有电弧法、催化热解法、化学气相沉积法(CVD)、激光蒸发法，其中电弧法是制备碳纳米管材料的一种重要方法，且这种方法制备的碳纳米管石墨化程度高，物理特性最好，一般以此方法制备的碳纳米管性能作为该材料的标称值。目前，用电弧法制备碳纳米管时，存在着产量少、不能连续工作等缺点，即每次制备的质量均小于一克，每制备一次碳纳米管都要进行电极安装、抽真空、充保护气体等繁琐的步骤，这样不利于在工业上大量制备碳纳米管，不利于降低制备成本，无法满足日益增长的、对碳纳米管的市场需求。

三、发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能提高碳管产量、结构简单操作性强的制备碳纳米管的电弧放电装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是：它包括设置在真空室内的阳极支架、阴极支架，阳极支架通过阳极移动臂与阳极相联接，阴极支架上设置有盘状阴极，其特点是在阳极支架和阴极支架的下端分别设置有阳极转动手柄和阴极转动手柄。

本实用新型的另一特点是：阳极支架和阴极支架也可与电机相联接；阳极支架和阴极支架的下端分别设置有冷却水管。

本实用新型结构简单，工作安全可靠，可实现半连续式工作，制备的碳纳米管产额高，因此，可用于电弧法大量制备碳纳米管。

四、附图说明

附图是本实用新型一个实施例的结构示意图。

五、具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见附图，本实用新型是将阳极支架2、阴极支架6从真空室1的底盘插入并固定于真空室1中，且阳极支加2与阴极支架6可在真空室1内转动，阳极支架2、阴极支架6通过导线连接在电弧电源输出端，在阳极支架2上端装上阳极移动臂3和阳极4，阴极支架6的上端设置有盘状阴极5。在阳极支架2的下端分别设置有阳极转动手柄9和冷却水管7，在阴极支架6的下端分别设置有阴极转动手柄8和冷却水管7，冷却水管7可以使电极在工作过程中不致过热，有利于碳纳米管的生成。本装置通过调整阳极转动手柄9和阴极转动手柄8的位置来调节阳极4、盘状阴极5的位置，使阳极4轴线接近盘状阴极5的中心，阳极4与盘状阴极5的间隙为1～2毫米，阳极支架2和阴极支架6也可通过电机来控制阳极4和盘状阴极5的转动。

本实用新型的工作原理如下：

将真空室抽真空，充保护气体后开启电弧电源，使阳极4、盘状阴极5之间起弧、放电，约5～10分钟即可在盘状阴极5表面形成含碳纳米管的柱状沉积物。切断电弧电源，使放电暂停，转动阴极支架6下方的阴极转动手柄8，使盘状阴极5转动一个角度，开启电弧电源，重新开始放电，经过一段时间放电后，又会在盘状阴极5表面形成一个新的碳纳米管的柱状沉积物，它与上层形成的沉积物相邻。照此方法，每次放电完，使盘状阴极5转动一个角度后再放电，就能在盘状阴极5表面形成一系列碳纳米管的柱状沉积物，它们位于盘状阴极5中心周围的一个圆周上。当一个圆周上都布满了碳纳米管柱状沉积物后，转动阳极支架2下面的阳极转动手柄9，使阳极移动臂3转过一个角度，此时柱状阳极2就转换到另外一个同心圆周上了，再开启电弧电源，重新开始放电，经过一段时间放电后，又会在盘状阴极5表面形成一个新的碳纳米管的柱状沉积物。直至盘状阴极5上布满了放电后形成的碳纳米管柱状沉积物后，即可停止制备，真空系统放气取出盘状阴极5，把上面的碳纳米管柱状沉积物刮下，就可获得了大量的碳纳米管沉积物。