[发明专利]一种碳纳米管的制备方法

说明书

一、技术领域：

本发明属于化工领域的一种制备方法，主要用于一种碳纳米管的制备。

二、背景技术：

碳纳米管是一种高强度碳素材料，该材料具有出色的电学、光学、导电、导热特性，可以广泛用于吸波材料、抗静电涂层、电磁屏蔽涂层、导电导热塑料、锂离子电池的电极材料、照明、场发射式显示器、分子器件、传导材料等领域。国内目前碳纳米管还处于研发阶段，国内碳纳米管目前主要依靠进口，急需要一种成熟可靠的碳纳米管制备方法问世，以生产出高质量的碳纳米管，满足市场需求。

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种碳纳米管的制备方法，制造出高性能、低成本的碳纳米管，为吸波材料、抗静电涂层、电磁屏蔽涂层、导电导热塑料、锂离子电池的电极材料等行业提供质优价廉的原料。

该制备方法主要是采用C₂H₂作为原料，采用纳米催化剂分布在真空槽的顶部和侧部，控制真空槽的温度、压力，C₂H₂以一定流量进入真空槽并在纳米催化剂的作用下分解生成碳纳米管，当反应时间达到设定值时，用净化好的空气对真空槽进行降温，降温至30-45℃时，将生成的碳纳米管从真空槽底部脱出进入收集器，反应尾气通过真空槽槽门排出。制得的碳纳米管管径整齐，形状规则，纯度＞96％，外径1-3nm，内径0.8-1.7nm，长度6-30um，比表面积＞385m²/g，真实密度≥2.16g/cm³，导电率＞120s/cm。

所述纳米催化剂为纳米Fe₂O₃/ZnO-TiO₂。

所述纳米催化剂按同心圆状排列，通过该种分布顺序，使C₂H₂通入过程中按阶梯顺序生长成碳纳米管，制得的碳纳米管管径整齐，形状规则。

本方法的主要有益效果是通过采用纳米催化剂纳米Fe₂O₃/ZnO-TiO₂，同时纳米催化剂按照一定的顺序排列，使得原料气C₂H₂在其上分解成碳纳米管，所得的碳纳米管管径整齐、形状规则。碳纳米管长到一定尺寸后在重力的作用下降落至真空槽底部。

四、具体实施方式：

该制备方法具体如下：采用C₂H₂作为原料，经净化机除去杂质后打入气罐中，保证气罐压力在0.5-0.65MPa范围内。采用纳米催化剂按一定顺序排列，分布在真空槽的顶部和侧部，控制真空槽的温度在1000-1200℃范围内，槽内压力低于0.0001Pa，打开气罐出气阀门，C₂H₂以2m³/s的流量进入真空槽并在纳米催化剂的作用下分解生成碳纳米管，碳纳米管落入真空槽底部，当反应时间达到设定值时，关闭气罐出气阀门并用净化好的空气对真空槽进行降温，当真空槽温度至30-45℃时，打开真空槽槽门，将生成的碳纳米管从真空槽底部脱出进入收集器，反应尾气通过真空槽槽门排出，将制好的碳纳米管产品经检测后，用纸板桶真空包装入库。

本发明一种碳纳米管的制备方法主要工艺条件，见表一