[发明专利]捕集碳纳米管的设备以及制备碳纳米管的系统和方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2006年8月10日提交的韩国专利申请2006-75678的优先权，在此引入该韩国专利申请的全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及碳纳米管制备系统。更具体而言，本发明涉及一种碳纳米管捕集设备和方法以及碳纳米管制备系统和方法。

背景技术

碳纳米管是碳原子的中空圆柱体。其外观是石墨的卷状管，它的壁是六边形碳环，它经常形成为大束。

由于其结构具有金属导电性和半导体导电性，因而碳纳米管目前是多种技术领域的首要候选物，例如电化学储存器件(例如，二次电池或超级电容器)、电磁屏蔽、场发射显示器或气体传感器的电极。

近年来，制备碳纳米管的方法分成五至六类，如激光放电、激光沉积和热解化学气相沉积(热解CVD)。特别地，主要是使用热解CVD。在热解CVD中，碳纳米管在金属催化剂上生长，同时将含碳气体供应到高温反应管中。使用金属催化剂颗粒在600～1000℃的温度下进行热解CVD。使用安装在排放管道上的后部过滤器(back filter)收集在高温反应管中制备的在金属催化剂上生长的碳纳米管。

然而，由于后部过滤器的孔被堵塞，所以使用后部过滤器的碳纳米管收集方法收集性能下降。因此，应该使用气体或振动板周期性地清除后部过滤器的孔堵塞。由于后部过滤器不能在高温下使用，所以应该在后部过滤器前端安装冷却系统，以将包括碳纳米管的排放气体冷却到低于200℃。

发明内容

本发明的示例性实施例提供一种捕集在反应管产生的碳纳米管的碳纳米管捕集设备。在示例性实施例中，所述碳纳米管捕集设备可以包括：包括内部空间的壳体，含有在金属催化剂上生长的碳纳米管的排放气体通过所述内部空间；以及安装在所述壳体上并用于借助于磁力捕集在所述金属催化剂上生长的碳纳米管的磁块。

本发明的示例性实施例提供一种碳纳米管制备系统。在示例性实施例中，所述碳纳米管制备系统可以包括：反应管，其中供应有金属催化剂和含碳气体并通过热解在所述金属催化剂上生长碳纳米管；排放管道，沿所述排放管道从所述反应管排放含有在所述金属催化剂上生长的碳纳米管的气体；以及碳纳米管捕集设备，其安装在所述排放管道上并用于借助于磁力捕集在所述金属催化剂上生长的碳纳米管。

本发明的示例性实施例提供碳纳米管捕集方法。在示例性实施例中，所述碳纳米管制备方法可以包括：排放含有在所述金属催化剂上生长的碳纳米管的排放气体；以及借助于磁力从所述排放气体捕集碳纳米管。

在另一个示例性实施例中，所述碳纳米管制备方法可以包括：在反应管中供应金属催化剂和含碳气体，并通过热解在所述金属催化剂上生长碳纳米管；从所述反应管排放含有在所述金属催化剂上生长的碳纳米管的排放气体；以及在捕集部中借助于磁力从所述排放气体捕集碳纳米管。

附图说明

图1是结构图，显示本发明的碳纳米管制备系统的实施例。

图2是碳纳米管捕集设备的立体图。

图3是图2所示的碳纳米管捕集设备内部的截面图。

图4A和图4B显示磁块的圆周面。

图5和图6显示磁块安装在壳体外部的碳纳米管捕集设备。

图7显示磁块安装在壳体外部的碳纳米管捕集设备的另一实施例。

图8是碳纳米管制备系统的流程图。

具体实施方式

下面参考显示本发明优选实施例的附图，将更完整地描述本发明。然而，可以以许多不同的形式体现本发明，并且不应当认为本发明限制于在此描述的实施例。相反，提供这些实施例将使本发明内容清楚、完整，并向本领域技术人员充分表达本发明的范围。相同的附图标记始终表示相同的元件。

本发明的碳纳米管制备系统10的实施例示于图1。碳纳米管制备系统10使用流化方法，包括碳纳米管制备设备100和碳纳米管捕集设备200。

碳纳米管制备设备100包括反应室110、料源供应部120和排放管道130。液态或气态含碳气体(下文称作“碳源”)和金属催化剂被供应进反应室110。碳源被热解，以连续制备气态的碳纳米管。

反应室110包括由防热材料如石英或石墨制造的反应管112。反应管112可以大致呈垂直圆柱体的形状。加热单元118安装在反应管112外部，用于将反应管112加热到处理温度。加热单元118可以是包围反应管112外壁的热卷。在过程中，反应管112保持在500～5,000℃的高温，并将碳源、金属催化剂和流动气体供应到反应管112。