[实用新型]一种用于制备杂化碳纳米管纤维的CVD反应装置

说明书

本实用新型涉及一种用于制备杂化碳纳米管纤维的CVD反应装置，包括雾化器、气源、多管联排CVD反应器、管式炉和薄膜收集装置，多管联排CVD反应器直接安装在所述管式炉内，该多管联排CVD反应器内的每个小反应管进口端分别独立连接一个雾化器，雾化器包括雾化腔体以及设置在雾化腔体内部顶端的雾化喷头，该雾化喷头通过输液管道连接溶液储罐，在雾化腔体一侧设置的载气入口通过进气管道连接气源，其另一侧的设置的载气出口通过出气管道连接小反应管进口端，通过人工将形成杂化碳纳米管管束引导至薄膜收集装置内；本实用新型结构简单，通过调节溶液的组分、雾化液滴的大小和气体流量，可一次性制备具有不同结构的高性能杂化碳纳米管薄膜。

技术领域

本实用新型涉及一种用于制备杂化碳纳米管纤维的CVD反应装置。

背景技术

自从2004年英国剑桥大学首次报道使用CVD方法制备碳纳米管薄膜以来，碳纳米管薄膜不但继承了碳纳米管在力学、导电和导热领域的优异性能，同时还具有化学性能稳定和轻薄的优势。因此，碳纳米管薄膜在航空航天、国防军事等领域具有重要的应用价值。

目前，工业界已使用CVD法批量制备碳纳米管薄膜，具有操作简单和成本低的优势。然而，碳纳米管薄膜的生产效率较低，产品一致性性较差。为了解决这些问题，我们在之前的专利中提出使用多管联排CVD反应器（CN201922228249），不但提高碳纳米管薄膜的生产效率，还能提升其电导率的稳定性。然而，CVD法制备的碳纳米管薄膜仅由一种碳纳米管所构成，组成和性能都较为单一，在后期面对不同的应用领域时，还需要进行各种不同的优化措施，如掺杂金属颗粒或给电子基团以增强导电性，或者增强力学性能等，无形中增加了碳纳米管薄膜市场化的难度和时间。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提出一种用于制备杂化碳纳米管纤维的CVD反应装置，可以通过调节溶液的组分、雾化液滴的大小和气体流量，可一次性制备具有不同结构的高性能杂化碳纳米管薄膜，同时也可以通过调节溶液的组分的浓度、雾化液滴的大小和气体流量，可以一次性制备具有不同组成比例的高性能杂化碳纳米管薄膜。

本实用新型解决以上技术问题的技术方案：提供一种用于制备杂化碳纳米管纤维的CVD反应装置，包括雾化器、气源、多管联排CVD反应器、管式炉和薄膜收集装置，所述多管联排CVD反应器直接安装在所述管式炉内，该多管联排CVD反应器包括大保护管、支撑管以及小反应管，所述小反应管以轴对称的堆积方式安置于大保护管内，并且环绕设置在所述大保护管中部设置的支撑管外围，每个小反应管进口端分别独立连接一个所述雾化器，所述雾化器包括雾化腔体和雾化头，所述雾化头设置在所述雾化腔体内部顶端，并且该雾化头通过输液管道连接溶液储罐，在所述雾化腔体一侧设置有载气入口，并且通过进气管道连接气源，与载气入口相对一侧的雾化空腔上设置有载气出口，该载气出口通过出气管道连接小反应管进口端，并且多个小反应管的出口端汇合形成杂化碳纳米管管束，并且通过人工将形成杂化碳纳米管管束送入到薄膜收集装置内。

本实用新型进一步限定的技术方案为：

前述的管式炉采用硅碳棒或者硅钼棒加热方式的水平管式炉。

前述的气源由氢气钢瓶和高精度流量计所组成。

前述的相邻的所述小反应管之间的缝隙以及小反应管和所述支撑管之间的缝隙内填充导热和缓冲材料。

前述的雾化喷头采用超声波喷头、压电喷头、二流体喷头或高速离心喷头中一种，可根据需要选择合适的雾化喷头。

前述的薄膜收集装置由收集箱体和辊筒组成。