[发明专利]一种碳纳米管制备装置及方法

权利要求书

1.一种碳纳米管制备方法，其特征在于，该方法所采用的制备装置包括催化剂蒸发腔、化学气相沉积腔和气固分离腔，催化剂蒸发腔通过管道化学气相沉积腔密封连接，实现高温物理蒸发与化学气相沉积联用，同时气路系统将化学气相沉积腔通入，使催化剂与高温裂解的有机碳源发生反应，生成碳纳米管，进而通过气固分离腔分离收集；碳纳米管制备装置结构为：所述催化剂蒸发腔、化学气相沉积腔和气固分离腔从左到右依次密封连接；所述催化剂蒸发腔和化学气相沉积腔的连接处设置有有机碳源混合气入口；所述催化剂蒸发腔另一端设有载气入口和高温蒸发喷枪；真空系统与所述气固分离腔连接；所述气路系统分别与所述有机碳源混合气入口和载气入口连接；冷却系统设置在所述化学气相沉积腔的侧壁上，电源系统提供电源；所述高温蒸发喷枪最高温度2000℃，功率10kW；该制备具体包括以下步骤：

S1)将催化剂置于催化剂蒸发腔内，启动真空系统将催化剂蒸发腔内的空气排出后，启动气路系统切换通入惰性气体载气；

S2)开启化学气相沉积腔加热升温，将温度升至指定温度；

S3)随后开启高温蒸发喷枪将催化剂蒸发腔内的催化剂蒸发出来，通过管路连接随载气进入化学气相沉积腔；

S4)接着在化学气相沉积腔中引入有机碳源气体混合气，生成的产物通过连接管道，随载气进入气固分离腔，分离后获得最终产物；

所述有机碳源气体混合气包括有机碳源气体、惰性载气和氢气；其中，所述有机碳源气体的体积为5-80％；氢气体积为0.1-10％，其余为惰性载气；所述催化剂为铁。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高温物理蒸发方式为高温电弧、高温射频等离子体或高温微波等离子体；所述催化剂蒸发腔为内衬高温隔热层的双层水冷不锈钢壳体，内衬高温保温层为多孔陶瓷、陶瓷纤维毡、石墨或石墨毡。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述化学气相沉积腔为石英管式炉；所述气固分离腔采用的分离方式为：离心分离、旋风分离和过滤分离方式的任意一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述载气是氮气、氩气和氦气的任意一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S2)中的温度为500-1500℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机碳源气体为甲烷、乙烷、乙烯、乙醇、甲醇中的一种或多种。