[发明专利]气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备的碳纳米管、装置及方法

权利要求书

1.一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、催化剂的给料：利用氮气将碳纳米管催化剂由催化剂加料口吹送到裂解室顶部的超声震动筛，超声振动筛按量均匀的将催化剂从裂解室顶部投下进入裂解室；

（2）、碳氢化合物催化裂解：裂解室外设置有用于加热裂解室的加热炉，向裂解室通入氮气置换氧气，系统氧含量小于2%后，加热炉加热，将碳源气体由裂解室下端碳源进气口通入，步骤（1）的碳纳米管催化剂依次进入第一级气相阻尼圈内、第二级气相阻尼圈内…第N级气相阻尼圈内，碳纳米管催化剂下落速度被气相阻尼圈内的氮气阻尼延缓N次，增加其在裂解室加热时间和与碳源气体接触时间，直至碳源气体与裂解室内的碳纳米管催化剂充分反应，碳氢键裂解，碳原子以碳纳米管催化剂晶核为核沉积生长成碳纳米管；其中，1≤N≤100；

（3）、冷却收集：裂解室内生成的碳纳米管从位于裂解室底端的出料口进入冷却室冷却后由排料口排出，得到碳纳米管。

2.根据权利要求1所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，根据不同碳纳米管催化剂或不同碳源气体，通过控制不同加热炉温度、气相阻尼圈数、超声振动筛催化剂给料量及碳源气体流量，可以制备不同规格碳纳米管。

3.根据权利要求1或2所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，步骤（1）中所述碳纳米管催化剂为镍基催化剂、铁基催化剂、钴基催化剂中的至少一种；所述超声振动筛催化剂给料量为1～300g/min。

4.根据权利要求3所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，所述超声振动筛催化剂给料量为1～2g/min，由超声频率和筛网目数决定。

5.根据权利要求1或2所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，步骤（2）中所述加热炉加热温度为600～800℃。

6.根据权利要求1或2所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，步骤（2）中所述碳源气体为甲烷、丙烯或乙烯中的至少一种；所述碳源气体的流量为1～50m³/h。

7.根据权利要求6所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，所述碳源气体的流量为1～3m³/h。

8.根据权利要求1或2所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，步骤（2）中所述气相阻尼圈数为 10≤N≤80 级。

9.根据权利要求1～2任一项所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，所述碳纳米管催化剂为镍基催化剂；气相阻尼圈数N为 30 级；所述加热炉加热温度为790℃，所述碳源气体为甲烷，所述碳源气体的流量为2.5m³/h，所述超声振动筛催化剂给料量为2g/min，最终得到直径为30～50nm的中空纤维状的碳纳米管。

10.根据权利要求1～2任一项所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，所述碳纳米管催化剂为铁基催化剂；气相阻尼圈数N为12 级；所述加热炉加热温度为660℃，所述碳源气体为丙烯，所述碳源气体的流量为1.7m³/h，所述超声振动筛催化剂给料量为1g/min，最终得到直径为10～15nm的中空纤维状的碳纳米管。

11.根据权利要求1～2任一项所述一种气相阻尼法催化裂解碳氢化合物制备碳纳米管的方法，其特征在于，所述碳纳米管催化剂为钴基催化剂；气相阻尼圈数N为 22 级；所述加热炉加热温度为630℃，所述碳源气体为乙烯，所述碳源气体的流量为1.3m³/h，所述超声振动筛催化剂给料量为1g/min，最终得到直径为5～10nm的中空纤维状的碳纳米管。