[实用新型]一种连续化制备纳米碳材料的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及纳米碳材料制备技术领域，尤其是一种连续化制备纳米碳材料的装置。

背景技术

碳元素是世界上最丰富的元素之一，也是组成生命体的基本元素。在研究学者们不断的探索与研究下，碳的多种同素异形体的结构、性能与应用价值逐渐被丰富，例如纳米碳管、石墨烯及纳米洋葱碳等，因此纳米碳材料的研究与发展得到了众多学者人士的重视。高度石墨化的碳材料如纳米洋葱碳、纳米碳管、纳米碳球等，具有良好的机械、电子性能，化学惰性，生物相容性，被广泛地应用于工程、电子、化工、生物等领域。纳米洋葱碳，也被称为洋葱状富勒烯，是一种能量最为稳定的碳的同素异形体，其体积小、比表面积大、导电性好，在超级电容器、锂离子电池、固体润滑剂等领域具有广阔的应用前景。

纳米碳材料的制备方法一般有电弧放电法、电子束辐射法、热解法和化学气相沉积法等。目前采用化学气相沉积法工业化生产纳米碳材料的设备在实现在线制备纳米碳材料方面有很大优势，达到了产量化生产的目标，但其多采用间歇式管式反应器，在纳米碳材料的制备过程中难以在线取碳，无法实现连续化生产。

实用新型内容

本实用新型提供一种连续化制备纳米碳材料的装置，以解决现有技术中纳米碳材料的生产设备在制备过程中难以在线取碳，无法实现连续化生产的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种连续化制备纳米碳材料的装置，包括：管式反应器，其始端设有进气管和进料管，其末端设有排气管和排料管；进气管、排气管与排料管上均设有截止阀；螺旋输送器，设于管式反应器的中心轴位置；用于驱动螺旋输送器旋转的第一电机，与螺旋输送器电连接；为管式反应器加热的加热炉，设于管式反应器的反应区位置；储料仓，与进料管相连接；螺旋给料器，设于储料仓内，进料管与螺旋给料器之间密封连接；用于驱动螺旋给料器旋转的第二电机，与螺旋给料器电连接；集料器，与排料管相连。

本实用新型的有益效果：

本实用新型解决了纳米碳材料在制备过程中的在线收集问题，实现了纳米碳材料的连续生产，避免了纳米碳材料的单独收集工序，提高了管式反应器的工作效率，同时降低了管式反应器冷却、升温重复率，降低了能耗，增加了管式反应器的使用寿命，降低了生产成本和时间成本；该装置布置简单，使用和维护方便且安全可靠；适用于纳米碳材料及具有相似制备生产工艺的纳米材料的连续化生产。

附图说明

图1为实施例中连续化制备纳米碳材料的装置的结构示意图；

图2为实施例1中纳米洋葱状富勒烯的SEM图；

图3为实施例2中制备的纳米碳材料的SEM图。

图中：1、管式反应器；2、螺旋输送器；3、加热炉；4、储料仓；5、螺旋给料器；6、进料管；7、第一进气管；8、第二进气管；9、第一截止阀；10、第二截止阀；11、第一电机；12、第二电机；13、排气管；14、排料管；15、第三截止阀；16、集料器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种连续化制备纳米碳材料的装置，包括：管式反应器1、螺旋输送器2、用于驱动螺旋输送器2旋转的第一电机11、为管式反应器1加热的加热炉3、储料仓4、螺旋给料器5、用于驱动螺旋给料器5旋转的第二电机12和集料器16；其中，

管式反应器1的始端100设有进气管和进料管6，其末端200设有排气管13和排料管14；进气管、排气管13与排料管14上均设有截止阀；螺旋输送器2设于管式反应器1的中心轴位置；第一电机11与螺旋输送器2电连接；加热炉3设于管式反应器1的反应区位置；储料仓4与进料管6相连接；螺旋给料器5设于储料仓4内，进料管6与螺旋给料器5之间密封连接；第二电机12与螺旋给料器5电连接；集料器16与排料管14相连。

实施例中，管式反应器1的两端均需做气密处理；进料管6与螺旋给料器5之间的密封采用现有技术，即密封螺旋进料的现有技术，如间歇式进料，进料管6设有密封阀；优选地，加热炉3为开启式，其通过电加热或可燃尾气加热。

由于纳米碳材料的制备过程中，前后两个阶段需要向反应体系中通入两种不同的气体，优选地，实施例中进气管包括第一进气管7和第二进气管8，分别对应设置有第一截止阀9、第二截止阀10，两者与管式反应器1分别连通。排料管14上设有第三截止阀15。