[发明专利]管式反应器装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种管式反应器装置及其使用方法,管式反应器装置包括：立式管、卧式管、储存装置和产物收集箱，立式管的底端与产物收集箱的顶端连通，产物收集箱上形成有一尾气出口，卧式管的一端与立式管的侧壁连通，另一端形成有第二输入口，在立式管和卧式管的周围均安装有加热装置，用于对立式管和卧式管进行加热；立式管的顶端为密闭且形成有第一输入口；储存装置为一密闭罐体，在储存装置外安装有用于对该储存装置加热的第一加热层，第二输入口通过管道与储存装置连通，在储存装置上形成有一第三输入口。本发明的管式反应器装置以及基于该管式反应器装置的碳纳米管/氧化物复合材料的制备方法能够提高碳纳米管/氧化物复合材料的均匀性。

技术领域

本发明属于材料制备装置技术领域，具体来说涉及一种管式反应器装置及其使用方法。

背景技术

碳纳米管(CNTs)具高强、高导电和多功能特性。将碳管与具有功能特性的氧化物与碳管复合，制备出具有功能特性的复合材料，可作为储能、光电、敏感材料等。目前碳管氧化物复合，均以已制备的碳管与碳管复合。碳管难于分散，难于实现均匀复合，急需一种能够提高复合均匀性的设备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种管式反应器装置。

本发明的另一目的是提供管式反应器装置的使用方法。

本发明的另一目的在于提供一种气相法制备碳纳米管/氧化物复合材料的制备方法，该制备方法采用管式反应器装置，基于浮动催化法，对浮动在气相中生长的碳管进行一步法复合，实现了均匀复合，该制备方法具有一步、不需要后续处理分散碳管的特点。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种管式反应器装置，包括：立式管、卧式管、储存装置和产物收集箱，所述立式管竖直设置，所述卧式管水平设置，所述立式管的底端与所述产物收集箱的顶端连通，所述产物收集箱上形成有一尾气出口，所述卧式管的一端与所述立式管的侧壁连通，另一端形成有第二输入口，在所述立式管和卧式管的周围均安装有加热装置，用于对所述立式管和卧式管进行加热；

所述立式管的顶端为密闭且形成有第一输入口；

所述储存装置为一密闭罐体，在所述储存装置外安装有用于对该储存装置加热的第一加热层，所述第二输入口通过管道与所述储存装置连通，在所述储存装置上形成有一第三输入口。

在上述技术方案中，还包括：第一丁字管，所述第一丁字管由一第一竖管和第一横管组成，所述第一横管的一端与所述第一竖管的侧壁连通，以使所述第一丁字管具有三个相互连通的端口，所述第一丁字管的一个端口与所述第一输入口连通。

在上述技术方案中，还包括：与所述第一丁字管结构相同的第二丁字管，所述第二丁字管的一个端口与所述第三输入口连通。

在上述技术方案中，在所述立式管周围安装的加热装置为第二加热层。

在上述技术方案中，在所述卧式管周围安装的加热装置为第三加热层。

上述管式反应器装置的使用方法，包括以下步骤：

1)在储存装置中放入第一反应物，加热装置升温，以使所述立式管的温度和所述卧式管分别升温；

2)开启尾气出口，通过所述第一输入口同时输入第二反应物和第一载气；所述第一加热层加热对所述储存装置加热，通过所述第三输入口向所述储存装置内输入第二载气。

一种碳纳米管/氧化物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)在管式反应器装置的储存装置中放入氧化物前驱体，加热装置升温，以使所述立式管的温度升至1100～1350℃且所述卧式管的温度升至800～900℃，其中，所述氧化物前驱体为前驱体反应物与水的混合物，按体积份数计，所述前驱体反应物与水的比为(0.1～8)：1；