[发明专利]由高分子聚合物废料合成多壁碳纳米管的方法和设备

权利要求书

1.一种用于合成多壁碳纳米管的方法，其包括：

使高分子聚合物废料解聚以获得含碳原料；

用酸预处理由304型不锈钢组成的催化材料阵列以将该催化材料阵列中的铬含量降低至小于12％；

将还原气体引入到含有该催化材料阵列的催化反应器中；

在该还原气体的存在下通过感应加热来加热该催化反应器中的该催化材料阵列，以活化该催化材料阵列的表面上的活性位点；

将该含碳原料进料到该含有该催化材料阵列的催化反应器中，其中该催化材料阵列以水平堆叠的方式布置，在任何两个相邻的催化材料之间具有足以允许多壁碳纳米管在该催化材料的表面上生长并沉积的空间；

在该含碳原料的存在下，通过感应加热来加热该催化材料阵列，以在该催化材料的表面上形成多壁碳纳米管；以及

从该催化材料阵列的表面移除该多壁碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使长链聚合物碳源解聚的步骤包括在惰性气氛中在400℃与480℃之间的温度下加热长链聚合物碳源。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，将该长链聚合物碳源加热30至120分钟之间的时间段。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

将该含碳原料进料到鼓泡器中；以及

在将该含碳原料进料到该反应器中之前，在该鼓泡器中使惰性气体鼓泡通过该含碳原料。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，该惰性气体进入到该鼓泡器中的该鼓泡维持在0.833×10^-3至3×10^-3m³/s的流速。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，将该含碳原料与惰性载体气体一起进料到该催化反应器中。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在该还原气体的存在下并且同时在该含碳原料的存在下加热该催化材料阵列。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，该还原气体包括氢气。

9.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：

在将该含碳原料进料到该催化反应器中之前，将该含碳原料和该惰性载体气体与该还原气体混合。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，该惰性载体气体为氮气并且该还原气体为氢气，并且氮气与氢气的流量比维持在1:4至1:10。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，该催化材料阵列由呈由不锈钢片层组成的板、网或片形式的催化材料组成。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，该催化材料阵列由呈金属棒形式的催化材料组成，该催化材料中的每个包括并排布置以形成板的多个金属棒，并且提供多个所述板以形成该催化材料阵列。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，长链聚合物碳源是选自由以下组成的组的一种或多种：废有机溶剂，用过的植物油和食用油，以及选自由聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、橡胶组成的组的一种或多种长链热塑性聚合物。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，该感应加热使用缠绕在该反应器的外壁附近和周围的感应线圈来进行。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，该感应加热通过向该感应线圈施加频率在1kHz至60kHz的范围内的AC电源输出来进行。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，该感应加热在600℃与1000℃之间的温度下进行。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，该多壁碳纳米管的长度在2μm与30μm之间。