[发明专利]一种单壁碳纳米管的制备装置和方法

权利要求书

1.一种单壁碳纳米管的制备装置，所述制备装置包括：催化剂蒸发腔、化学气相沉积腔、气固分离腔和辅助单元，

其中，所述催化剂蒸发腔、化学气相沉积腔和气固分离腔依次连接，所述辅助单元与所述催化剂蒸发腔、化学气相沉积腔和气固分离腔连接，其特征在于，所述制备装置还包括催化剂筛选器，所述催化剂筛选器设置在所述催化剂蒸发腔和化学气相沉积腔之间，且所述催化剂筛选器的内部设有用于对催化剂进行阻挡筛选的过滤流道。

2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述催化剂筛选器的一端与化学气相沉积腔连接，且靠近连接处一端的所述化学气相沉积腔上设置有有机碳源混合气入口；

所述催化剂蒸发腔的另一端设有载气入口，垂直方向设有高温蒸发喷枪；所述催化剂筛选器和化学气相沉积腔均设有电加热单元。

3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述催化剂筛选器包括主体、上隔板、下隔板和加热单元，

其中，若干所述上隔板和下隔板采用交替错位布置方式设置在所述主体的顶部和底部，且所述上隔板的下端与下隔板的上端部分重叠，且上隔板和下隔板大小相同，所述重叠部分占隔板面积的5-40%；

所述上隔板和下隔板之间的间距5毫米-5厘米，层数至少3层；

所述加热单元设置在所述主体的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的制备装置，其特征在于，所述上隔板和下隔板均为耐高温金属板或石墨板。

5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述的单壁碳纳米管制备装置制备单壁碳纳米管的方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：

S1）将催化剂置于催化剂蒸发腔内，将催化剂蒸发腔内的空气进行排空，通入载气；

S2）开启催化剂筛选器和化学气相沉积腔进行加热升温，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进行蒸发形成金属蒸气，所述金属蒸气随着载气流进催化剂筛选器的过滤流道进行过滤，被过滤后的金属蒸气进入化学气相沉积腔；

S4）有机碳源气体混合气引入化学气相沉积腔中，与过滤后的金属蒸气进行反应，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。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述S1）中催化剂为金属催化剂。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述载气为氮气、氩气或氦气的任意一种，流量为5-60升/分钟。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述S2）中的催化剂筛选器加热温度为500-1200℃，化学气相沉积腔的加热温度为800-1500℃。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述S4）中有机碳源气体混合气包括机碳源气体、惰性载气、氢气、水蒸气；其中，所述机碳源气体的体积为5-50%；氢气体积为10-50%，水蒸气0.1-5%，其余为惰性载气；且所述有机碳源气体混合气的流量为10-90升/分钟。

10.一种单壁碳纳米管，其特征在于，所述单壁碳纳米管采用如权利要求5-9任意一项所述的方法制备得到。