[实用新型]一种碳纳米管的生产装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及碳纳米管生产技术领域，尤其涉及一种碳纳米管的生产装置。

背景技术

仅仅在二十几年前，人们一般认为晶态碳的同素异形体只有两种：石墨和金刚石。1985年英国Sussex大学的Kroto教授和Rice大学的Smalley教授进行合作研究，用激光轰击石墨靶以尝试用人工方法合成一些宇宙中的长碳链分子。在所得产物中他们意外发现了碳原子的一种新颖的排列方式。60个碳原子排列于一个截角二十面体的60个顶点，构成一个与现代足球形状完全相同的中空球，这种直径仅为0.7nm的球状分子即被称为碳60分子，此即为碳晶体的第三种形式，即碳纳米管。

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2～20nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。目前，碳纳米管的主要制备方法有电弧放电法、激光蒸发法和催化化学气相沉积法等方法。电弧放电法主要用于制备单壁碳纳米管，反应温度高达3000℃以上；激光蒸发法是利用激光的高温使得石墨中的碳原子挥发进行重构，要求的实验条件较高；催化化学气相沉积法是以易分解的甲烷或其它碳氢气体为碳源，在600～1000℃温度范围内和过渡金属元素催化剂的作用下，使碳源分解生成碳纳米管。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种碳纳米管的生产装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种碳纳米管的生产装置，包括卧式反应腔、石英反应管、石英舟、加热装置、温控柜，所述石英反应管位于所述卧式反应腔内，所述加热装置位于所述卧式反应腔的上方，所述温控柜位于所述卧式反应腔的下方，该生产装置还包括超声振荡器、微孔过滤器、氢氟酸洗池、高锰酸钾反应器，所述超声振荡器与所述卧式反应腔相连，所述超声振荡器与所述微孔过滤器相连，所述微孔过滤器与所述氢氟酸洗池相连，所述氢氟酸洗池与所述高锰酸钾反应器相连，所述高锰酸钾反应器与所述干燥器相连。

作为本实用新型的优选技术方案，还包括碳氢气体储罐、氢气储罐、氮气储罐、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器，所述碳氢气体储罐与所述第一流量控制器相连，所述氢气储罐与所述第二流量控制器相连，所述氮气储罐与所述第三流量控制器相连。

作为本实用新型的优选技术方案，还包括气体混合器，所述气体混合器与所述第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器相连。

超声振荡器用于将碳纳米管中直径大于500nm的石墨粒子进行沉淀，微孔过滤器用于对超声振荡器的滤出物和滤液都进行了反复的过滤，氢氟酸洗池内选用40％的氢氟酸对含金属催化剂杂质的碳纳米管进行72h的浸泡；所述高锰酸钾反应器用于去除催化剂杂质；所述干燥器用于对在所述高锰酸钾反应器进行反应处理后进行干燥和粉碎处理以得到碳纳米管粉末。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的碳纳米管生产装置，能够大幅度地减少能源耗费，并对生产后的碳纳米管进行纯化处理，提高生产效率，节约成本，且生产出来的碳纳米管纯度较高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型的结构示意图。