[发明专利]制造碳纳米管的流化床设备、碳纳米管制造装置及方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年12月31日提交的韩国专利申请No. 10-2007-0141259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

本发明涉及一种碳纳米管制造装置，更具体而言，涉及一种用于使 金属催化剂颗粒流化以制造碳纳米管的设备，以及一种碳纳米管制造装 置和方法。

背景技术

碳纳米管是通过使三个相邻的碳原子与一个碳原子键合来形成六边 形环状而制成的，这些六边形环键合形成六角蜂窝形的平面晶格，然后 将其卷成圆柱状或管状。

根据其设计方法，碳纳米管是具有以下特征的材料，它表现出金属 导电性或半导体导电性，可广泛应用于许多技术领域，并且可能会成为 未来的新材料。例如，碳纳米管可以应用于诸如二次电池、燃料电池和 超级电容器等电化学存储器件的端子，还可以应用于电磁辐射屏蔽装置、 场发射显示器和气体传感器。

制造碳纳米管的方法多种多样，包括放电法、激光沉积法和热解气 相沉积。随着近年来碳纳米管的大量制造成为问题，利用有助于大规模 集成的流化床反应器的技术受到关注。利用流化床反应器的技术涉及到 在高温反应器中使金属催化剂颗粒和烃类气体扩散并发生反应而产生碳 纳米管的方法。即，通过在反应器内部使金属催化剂悬浮在源气体中并 热解源气体，而在金属催化剂上生长碳纳米管。

然而，这种利用流化床反应器的制造技术是一种仍处于初期阶段的 技术，仅有一些研究机构开始研究，因此，其在大量制造应用中的用途 目前还难于实施。

发明内容

本发明提供一种能够大量制造碳纳米管的设备以及碳纳米管大量制 造装置和方法。

本发明还提供一种能够防止对反应室内壁的反应引起的粘附的制造 碳纳米管的设备以及碳纳米管大量制造装置和方法。

本发明还提供一种提高金属催化剂流通的制造碳纳米管的设备以及 碳纳米管大量制造装置和方法。

本发明还提供一种能够连续制造的制造碳纳米管的设备以及碳纳米 管大量制造装置和方法。

本发明还提供一种能够提高产率的制造碳纳米管的设备以及碳纳米 管大量制造装置和方法。

本发明的目的不限于此，以下说明将向本领域技术人员充分传达未 明确提及的本发明所包括的其他目的。

本发明的实施例提供制造碳纳米管的设备，所述设备包括：提供在 其内金属催化剂和源气体相互反应以制造碳纳米管的反应空间的反应 室；以及增进金属催化剂在所述反应空间中的流化并防止金属催化剂粘 附到所述反应室的侧壁上的旋转件。

在一些实施例中，所述旋转件可包括在所述反应空间的边缘处转动 以增进流化的旋转架。

在其他实施例中，所述旋转件可包括：向下翼，用于产生从所述反 应空间的上部到下部的向下流动，以防止小的金属催化剂颗粒从所述反 应空间的上部逃离；以及向上翼，用于产生从所述反应空间的下部到上 部的向上流动，以防止大的金属催化剂颗粒沉降到所述反应空间的下部。

在其他实施例中，所述旋转件可包括：驱动器；旋转轴，它安装在 所述反应室的反应空间中，并从所述驱动器接收旋转力；以及旋转架， 它安装在所述旋转轴上，并沿着所述反应空间的边缘转动。

在其他实施例中，所述旋转架可包括：与所述旋转轴连接的支撑件； 以及与所述支撑件连接的叶片，它配置成最接近于所述反应室的侧壁， 用于物理地除去粘附在所述反应室的侧壁上的金属催化剂。

在其他实施例中，所述旋转件可在其上沿着所述反应空间的长度安 装有至少两个所述旋转架。

在其他实施例中，所述旋转件还可包括安装在所述旋转架的上端上 的向下翼，用于产生从所述反应空间的上部到下部的向下流动，以及安 装在所述旋转架的下端上的向上翼，用于产生从所述反应空间的下部到 上部的向上流动。

在其他实施例中，所述反应室还可包括将源气体扩散进所述反应空 间中的扩散板，所述旋转件还可包括配置成最接近于所述扩散板并用于 清扫在所述扩散板上积聚的金属催化剂并防止在所述扩散板积聚的金属 催化剂造成的沟通作用的底面叶片。

在其他实施例中，所述反应室还可包括将所述反应空间与在源气体 进入所述反应空间之前预热源气体的预热空间隔开的扩散板，所述扩散 板可设有用于将源气体扩散进所述反应空间中的扩散孔。