[发明专利]一种制备碳纳米管的系统及方法

权利要求书

1.一种制备碳纳米管的系统，其特征在于，所述系统为九宫格火焰反应器(5)，反应器的主体结构对称，横截面形状为九宫格；位于正中央格子的是中心火焰通道(2)，位于四个角上的是四条完全相同且呈中心对称的外围火焰通道(1)；每两条相邻的外围火焰通道(1)之间，布置有四条完全相同且呈中心对称的制备反应通道(3)；中心火焰通道(2)与外围火焰通道(1)的上端出口处均位于制备反应通道(3)高度的5％～50％之处，并且火焰通道与制备反应通道(3)之间的相对高度可根据需要进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种制备碳纳米管的系统，其特征在于，在反应器顶端的四个角上各安装有一片肋片(4)。

3.利用权利要求1-2任一项所述的系统制备碳纳米管的方法，其特征在于，燃料气体与空气从中心火焰通道(2)和四条外围火焰通道(1)的下端输入，在上端出口处被点燃，形成竖直向上的中心火焰和外围火焰；

反应气体从四条制备反应通道(3)的下端输入，未完全反应的残余碳源气体及其它可燃的反应气体在上端出口处被点燃；在中心火焰与外围火焰的双重加热作用下，反应气体中的碳源气体在制备反应通道(3)内发生化学反应，先是分解出大量的碳原子，然后碳原子经历一连串复杂的过程后，在活性催化剂颗粒的表面析出并石墨化，进而成核生长为碳纳米管；

碳源气体分解出大量的碳原子的过程在制备反应通道(3)的下半部进行，碳原子结合为碳纳米管的过程在制备反应通道(3)的上半部进行。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述燃料气体为乙炔。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述反应气体为CO、H₂和He，其中CO为所述的碳源气体，H₂为可燃的反应气体。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用非接触式温度计来测量碳原子解离反应区与碳纳米管制备反应区的温度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述非接触式温度计为热电偶。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用气体质量流量控制器对气体的质量流量进行测量和控制，并通过配套的数字显示仪表来观察与记录气体的质量流量。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于已制备的碳纳米管，取样方式为：由取样基板从制备反应通道(3)的上端出口附近取样，或将取样探针伸入制备反应通道(3)的内部取样。