[实用新型]一种纯化碳纳米管粉体的装置

说明书

本实用新型公开了一种纯化碳纳米管粉体的装置，包括加料料斗、溢流管和至少一级纯化槽系统，所述纯化槽系统包括电源、纯化槽、搅拌棒、阳极、阴极和隔膜，所述搅拌棒设有螺旋叶片，所述阳极为片状或丝状结构，均匀镶嵌在螺旋叶片上，并通过导线与电源正极连接，所述阴极设置在纯化槽内侧壁，并通过导线与电源负极连接，所述隔膜设置在螺旋叶片和阴极之间，用于将纯化槽中的碳纳米管粉体悬浮液和阴极隔开。本实用新型的装置能有效提高碳纳米管粉体的纯化效果，并能连续规模化生产纯化碳纳米管粉体，具有高效、低成本和无废液等特点，适合规模化推广应用。

技术领域

本实用新型涉及纳米材料制造领域，具体涉及一种纯化碳纳米管粉体的装置和方法。

背景技术

碳纳米管是一种径向尺寸约为2-20纳米、轴向尺寸为微米的一维纳米碳材料。他主要由呈六边形排列的碳原子构成的数层到数十层的同轴圆管，两端基本都处于封口状态。根据材料的组成元素及其独特纳米结构，碳纳米管在导电导热、强度、韧性、尺寸、化学及热稳定性等方面都表现出独特的特点，并在能源材料、电子电力、复合材料、航天航空等领域表现出很好的应用前景。

时至今日，人们已经开发了多种制备碳纳米管粉体的方法，在这些方法中一般要用到含钴、镍和铁等催化剂，以便能提升生产效率，得到外形和性能满足要求的碳纳米管粉体材料。在碳纳米管粉体中，通常存在所使用的催化剂以及其他诸如非碳纳米管碳材料杂质，这些成分的存在将影响碳纳米管粉体的应用性能。为此，人们研究了物理分离、化学氧化、气相氧化等方法来提纯所得到的碳纳米管粉体。

其中，液相氧化法是常用的纯化碳纳米管粉体方法，所利用氧化性酸包括硝酸、硫酸、硫酸/硝酸混合物、硫酸/高锰酸钾等对粉体进行氧化处理，在除掉碳纳米管粉体中一些残余碳物质的同时，也能够酸溶解掉其中残余的金属催化剂颗粒。液相氧化法虽然可以除去副产物，但是由于所使用酸的强氧化性，也很容易改变碳纳米管的表面组成结构，生成酸性含氧功能团，这对碳纳米管分子在电子、力学和材料学等方面的应用非常不利。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的之一在于提供一种纯化碳纳米管粉体的装置，能有效提高碳纳米管粉体的纯化效果，并能连续规模化生产纯化碳纳米管粉体。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种纯化碳纳米管粉体的装置，包括加料料斗、溢流管和至少一级纯化槽系统，所述纯化槽系统包括电源、纯化槽、搅拌棒、阳极、阴极和隔膜，所述纯化槽顶部具有和溢流管连接的溢流口，所述纯化槽底部具有和溢流管或加料料斗连接的加料口，所述搅拌棒外接动力装置，两端分别转动连接在纯化槽的顶面和底面，其上设有螺旋叶片，所述阳极为片状或丝状结构，均匀镶嵌在螺旋叶片上，并通过导线与电源正极连接，所述阴极设置在纯化槽内侧壁，并通过导线与电源负极连接，所述隔膜设置在螺旋叶片和阴极之间，用于将纯化槽中的碳纳米管粉体悬浮液和阴极隔开。

进一步地，所述搅拌棒及其上面的螺旋叶片由耐酸并抗氧化的塑料材料制成。

进一步地，所述电源为脉冲电源，所述阳极由金属铂或表面镀铂的金属材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、电解过程中，螺旋叶片带动阳极不停的搅动碳纳米管粉体悬浮液，能够加速镍、钴、铁等残余物的电解效率，从而提升纯化效果。

2、采用脉冲极化电流，可以施加较大的极化电流，提升对金属元素的氧化溶解作用。

3、采用多级纯化槽系统，可根据纯化要求，灵活配置，实现纯化碳纳米管粉体的规模化、连续化生产。

附图说明

图1为本实用新型的纯化碳纳米管粉体的装置的结构示意图；

附图标记说明：1-加料料斗，2-电源，3-搅拌棒，4-溢流管，5-纯化槽， 6-阴极，7-隔膜。