[发明专利]碳纳米管制备系统

说明书

本发明涉及一种碳纳米管制备系统，包括预生长管，用于碳纳米管生成前原料的前期预备反应。雾化器用于将碳纳米管原料雾化后喷入预生长管内。雾化器设置在预生长管的前端，雾化器具有喷雾输出管，喷雾输出管延伸至预生长管内。生长管，用于碳纳米管的生成，和对生成的碳纳米管进行延续生长。生长管的前端密封连接于预生长管的后端。以及气幕发生器，用于在喷雾输出管的出口周围形成包裹雾化气流的气幕，气幕沿平行预生长管延伸方向延伸。气幕发生器设置在所述预生长管内。本发明的系统在喷雾输出管的周围形成气幕。一方面通过气幕在预生长管中形成层流，稳定气流，另一方面避免杂质或碳纳米管的粘黏，保证碳纳米管的延续性生长。

技术领域

本发明涉及碳纳米管制备设备，特别是涉及一种碳纳米管制备系统。

背景技术

作为典型的一维纳米材料，碳纳米管材料具有优异的力学、热学和电学性能，其应用领域广泛。国内外的很多高校、研究机构和公司都在研究如何能够合成宏观上性能更加优异的碳纳米管材料。

目前较为普遍的碳纳米管合成方法是基于化学气相沉积(CVD)法制备宏观碳纳米管材料，如碳纳米管薄膜和碳纳米管纤维。但是实验室阶段的研究和产业化大规模生产之间是有很大区别的，尤其是CVD工艺，随着设备尺寸的放大，不稳定因素的影响也在增大，很多实验室阶段没有显现的问题，在产业化时都会对碳纳米管材料的合成和品质带来显著的影响。因此，如何提高工艺的稳定性和生产的连续性，成为碳纳米管产业化中的重要问题。

现有技术中，有通过设置电场或磁场的方式，来引导和牵引碳纳米管生长方向和连续生长的方法。但是在产业化过程中，增加了设备的复杂性和控制难度，难以成熟的应用。因此，如何简易可行地提高工艺的稳定性和连续性仍是有待解决的问题。

发明内容

基于此，针对如何实现碳纳米管生产的稳定性和连续性的问题，有必要提供一种碳纳米管合成系统，让该系统能够保证工艺中的气流的稳定性，保证碳纳米管连续稳定合成，来促进碳纳米管材料生产的产业化。

本发明提供，一种碳纳米管制备系统，其特征在于，包括：

预生长管，用于碳纳米管生成前，原料的前期预备反应；

雾化器，用于将碳纳米管原料雾化后喷入所述预生长管内；所述雾化器设置在所述预生长管的前端，所述雾化器具有喷雾输出管，所述喷雾输出管延伸至所述预生长管内；

生长管，用于碳纳米管的生成，和对生成的碳纳米管进行延续生长；所述生长管的前端密封连接于所述预生长管的后端；

以及气幕发生器，用于在所述喷雾输出管的出口周围形成包裹雾化气流的气幕，所述气幕沿平行所述预生长管延伸方向延伸；所述气幕发生器设置在所述预生长管内。

上述碳纳米管制备系统，在雾化器的喷雾输出管的周围形成气幕。一方面通过气幕在预生长管中形成层流，稳定气流，另一方面避免杂质或碳纳米管的粘黏，保证碳纳米管的延续性生长。

在其中一个实施例中，所述气幕发生器包括至少一个气幕形成板，所述气幕形成板上开设有多个气孔。

在其中一个实施例中，所述气幕形成板呈环形，所述喷雾输出管位于在所述气幕形成板的中心镂空处；所述气孔在所述气幕形成板上呈辐射状分布。

在其中一个实施例中，所述气幕形成板的边缘轮廓与所述预生长管的内壁相匹配，至少部分所述气孔位于所述气幕形成板的边缘区域，以形成紧贴所述预生长管内壁的气幕流。

在其中一个实施例中，所述气幕发生器还包括至少一个用于将载气输入所述预生长管的进气口，所述进气口位于所述预生长管的前端。

在其中一个实施例中，所述预生长管与所述生长管之间通过管状第一绝热件连接。

在其中一个实施例中，所述预生长管内的温度为200-950摄氏度；