[实用新型]一种连续可控制备单壁碳纳米管电弧放电设备

说明书

本实用新型涉及一种连续可控制备单壁碳纳米管电弧放电设备，包括腔室，与所述腔室连通的真空泵，转动设置在所述真空泵上部、且一段插入所述腔室内的阳极棒自动传送装置，设置在所述腔室内部的磁场诱导装置，设置在所述腔室下部的粉体收集装置，以及转动设置在所述腔室内的石墨阴极阵列旋转装置。通过在阴阳电极间施加一定电压，引起电弧放电，通过步进电机将阳极棒持续推进，与石墨阴极保持相对稳定的电极间隙。利用磁场诱导装置产生垂直于电流方向的磁场，并通过旋转机构控制磁场旋转的方向，从而实现电弧等离子体喷射方向和单壁碳纳米管直径分布的调控，从而实现半自动单壁碳纳米管生产。

技术领域

本实用新型涉及碳纳米管制造技术领域，具体涉及一种连续可控制备单壁碳纳米管电弧放电设备。

背景技术

碳纳米管(Carbon nanotube；CNT)由于其具有优良的机械性能和可调制的电学性能，使得碳纳米管在纳电子器件、场发射技术、生物载药、储氢技术等等诸多领域具有显著的应用潜力。当前，单壁碳纳米管的制造设备通常原理是在充有一定惰性气体或含有活化气体的反应腔室中，在一定的电压下两石墨电极间发生电弧放电，碳原子在一定的温度和催化剂作用下重排形成中空管状产物，即单壁碳纳米管。

但是，目前的电弧放电设备存在单批次产率低、所制备的单壁碳纳米管直径不可控、无法满足批量生产需求，在一定程度上阻碍了单壁碳纳米管以上各领域的广泛应用。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种连续可控制备单壁碳纳米管电弧放电设备，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种连续可控制备单壁碳纳米管电弧放电设备，包括腔室，与所述腔室连通的真空泵，转动设置在所述真空泵上部、且一段插入所述腔室内的阳极棒自动传送装置，设置在所述腔室内部的磁场诱导装置，设置在所述腔室下部的粉体收集装置，以及转动设置在所述腔室内的石墨阴极阵列旋转装置。

在进一步的实施例中，所述阳极棒自动传送装置进一步包括螺旋杆支架，设置在所述螺旋杆支架内、且可自由转动的阳极棒本体，以及安装在所述螺旋杆支架一侧、且与所述阳极棒本体的一端同轴连接的步进电机，通过步进电机将纯石墨棒阳极传送到反应腔室中。

在进一步的实施例中，所述阳极棒本体包括棒体，所述棒体外围设有与所述螺旋杆支架内的螺纹匹配的外螺纹，棒体直径为60至120 mm，长度为400至1000mm；所述步进电机的输出轴与所述阳极棒本体同轴连接，并带动其沿着所述螺旋杆支架推进。

在进一步的实施例中，所述石墨阴极阵列旋转装置进一步包括转动设置在所述腔室内一端的石墨转盘，圆周阵列在所述石墨转盘上的多个石墨阴极，以及与所述石墨转盘连接的驱动电机，通过驱动电机带动石墨阴极转动与阳极棒对准放电。

在进一步的实施例中，所述石墨阴极嵌在石墨转盘表面，数量为6至10个；石墨转盘每转动完整一圈，每个石墨阴极都与所述阳极棒本体的一端对准并放电一次。

在进一步的实施例中，所述磁场诱导装置包括旋转机构和强磁体，所述磁场诱导装置在所述腔室内产生垂直于电流方向的磁场，所述旋转机构改变磁场方向，磁场诱导装置可手动或自动调节磁场方向。

在进一步的实施例中，所述腔室的一侧连通有通气阀门。所述粉体收集装置包括一个呈漏斗状的粉体收集盒，与所述腔室连通的一端为自由端，原理腔室的一端为收紧端，从收紧端到自由端逐渐扩张。真空泵将水冷电弧腔室内抽成真空状态，并根据阳极棒内的催化剂选择通入气体的种类，并从通气阀门通入腔室内。