[实用新型]一种连续化制备碳基纳米笼的反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种连续化制备碳基纳米笼的反应装置，属于化工设备领域。

背景技术

碳是自然界中分布最普遍、与人类最密切相关的元素之一，具有丰富的结构和形态。碳材料优良的导电性和稳定性、低廉的价格、环境友好的特点，特别是碳材料丰富可调的纳米结构，使其在航天、航海、能源、交通、环保等领域都具有广泛的应用。纳米碳材料（如：介孔碳、碳纳米管、石墨烯、碳纳米笼等）具有传统碳材料（活性炭、石墨等）所不具备的优异性能，应用范围非常广泛，发展前景十分广阔。最近，我们通过化学气相沉积的方法（ZL200810023448.X）制备了具有多级结构和大比表面的新型碳基纳米笼材料，发现其作为超级电容器及锂离子电池的电极材料显示出十分优异的性能。鉴于先进碳基纳米笼能源纳米材料在超级电容器及锂离子电池等相关新兴产业领域的重要作用，其大量制备技术的突破对于推动科技、经济和社会发展均具有重大意义。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种连续化制备碳基纳米笼的反应装置，实现碳基纳米笼的连续化、大批量制备，得到具有大比表面、独特孔结构、良好结晶性的碳基纳米笼。

本实用新型的技术方案是：一种连续化制备碳基纳米笼的反应装置，包括通过管道依次连接的进料器、第一反应器、第二反应器和产品收集装置，在进料器和第一反应器之间的管道上设有尾气出口，尾气出口与尾气处理装置相连；在第一反应器下方的管道上设有进气口；在第一反应器和第二反应器之间设有物料输送装置。

本实用新型的反应装置中，在进料器上设有控制进料量的装置，所述控制进料量的装置优选为搅拌器，通过搅拌器的转速大小来实现对进料量和进料速度的控制。

所述第一反应器和第二反应器分别为立式和横式反应炉，通过控制反应温度可以控制产物的比表面、孔径和结晶度等。

所述物料输送装置起到将第一反应器中出来的物料输送到第二反应器的作用，现有技术中一切可以起到输送物料的装置都可以设计在这里，例如，可以是输送带等。

本实用新型的有益效果：本实用新型的反应装置可以实现碳基纳米笼的连续化、大批量制备，结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

1-进料器，2-第一反应器，3-第二反应器，4-产品收集装置，5-尾气出口，6-进气口，7-控制进料量的装置，8-物料输送装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的连续化制备碳基纳米笼的反应装置，包括通过管道依次连接的进料器1、第一反应器2、第二反应器3和产品收集装置4，在进料器和第一反应器之间的管道上设有尾气出口5，尾气出口5与尾气处理装置相连，在第一反应器下方的管道上设有进气口6，在第一反应器和第二反应器之间设有物料输送装置8，进料器1上设有控制进料量的装置7，本具体实施方式中，控制进料量的装置7为搅拌器，通过搅拌器的转速大小可以实现对进料量和进料速度的控制，所述第一反应器2和第二反应器3分别为立式和横式反应炉，通过控制反应温度可以控制产物的比表面、孔径和结晶度，本具体实施方式中，物料输送装置8为输送带，起到将第一反应器中出来的物料输送到第二反应器的作用。

使用本实用新型的反应装置来制备碳基纳米笼时，首先将粉末反应原料放置于进料器1中，通过进气口6在Ar或N2气的保护下将第一反应器2加热到反应温度700-1000 ℃，同时将第二反应器3加热到800-1000 ℃，然后启动进料器1上的搅拌器，在一定的进料速度下将粉末反应原料送入第一反应器2，同时将碳源（先将碳源气化）在一定流量下通过进气口6引入第一反应器。反应一段时间后，得黑色粉末状样品，启动物料输送装置8，将所得粉末经第二反应器3进一步退火提高结晶度，即得碳基纳米笼样品，最后，将样品通过物料输送装置8送入产品收集装置4。