[实用新型]浮动催化剂化学气相沉积法制备多壁碳纳米管膜的装置

说明书

本实用新型涉及碳纳米管膜的制备与收集技术，具体为一种浮动催化剂化学气相沉积法制备多壁碳纳米管膜的装置。该装置包括：催化剂注入装置、浮动催化剂化学气相沉积反应腔、电刷吹气装置、成膜机，浮动催化剂化学气相沉积反应腔穿设于管式炉，浮动催化剂化学气相沉积反应腔内设置电刷吹气装置，电刷吹气装置为电刷主杆上均匀分布毛细管构成，均匀分布的毛细管形成毛细管刷，电刷主杆、毛细管均为管状通孔结构，毛细管与电刷主杆相连通，电刷主杆通过线路与内置有马达的电刷控制器连接。本实用新型克服了当前浮动催化剂化学气相沉积法生长的多壁碳纳米管无法浮动流出恒温反应区的问题，突破了本领域在该方面的技术瓶颈。

技术领域

本实用新型涉及碳纳米管膜的制备与收集技术，具体为一种浮动催化剂化学气相沉积法制备多壁碳纳米管膜的装置。

背景技术

碳纳米管相互搭接可组装形成二维网络膜，是一种新型的功能材料。碳纳米管膜的宏观性能随着膜厚度而变化，例如，当膜中碳纳米管的厚度在10～100 nm 范围内时，碳纳米管薄膜则显示出较高的透光性以及良好导电性，可用做透明导电薄膜材料。当碳纳米管薄膜的厚度达到微米级别以上时，常用它作为超级电容器、燃料电池等的电极、加热元件等。

碳纳米管薄膜（厚度在微米级以下）的制备方法主要有以下三种：1）湿法成膜[文献1，Jo JW, Jun JW, Lee JU, Jo WH, ACS Nano, 2010, 4(9), 5382-5388；文献2，Tenent RC, Barnes TM, Bergeson JD, Ferguson AJ, To B, Gedvilas LM, Heben MJ,Blackburn, JL, Advanced Materials, 2009, 21(31), 3210-3216 ]；2）超顺排碳纳米管阵列拉膜[文献3，Zhang M, Fang S, Zakhidov AA, Lee SB, Aliev AE, Williams CD,Atkinson KR, Baughman RH, Science, 2005, 309(5738), 1215-1219；文献4，Feng C,Liu K,Wu JS, Liu L, Cheng JS, Zhang YY, Sun YH, Li QQ, Fan SS, Jiang KL,Advanced Functional Materials, 2010, 20(6), 885-891]；3）浮动催化剂化学气相沉积干法成膜[文献5，Nasibulin AG，Kaskela A, Mustonen K, Anisimov AS, Ruiz V,Kivisto S, Rackauskas S, Timmermans MY, Pudas M, Aitchison B, Kauppinen M,Brown DP, Okhotnikov OG, Kauppinen EI, ACS Nano, 2011, 5(4), 3214-3221]。其中，湿法成膜存在一个明显的缺点，即分散过程会破坏碳纳米管的本征结构，而薄膜上吸附的分散剂（绝缘体）很难完全去除，这使得薄膜的光电性能显著劣化。超顺排阵列拉膜则成本高、难以工业化生产。浮动催化剂化学气相沉积干法成膜具有可连续、易于扩大等优点，但目前制备的多为单壁碳纳米管薄膜（CN104261384B、CN101665247A、CN105271163A），尚缺少浮动催化剂化学气相沉积法制备多壁碳纳米管厚膜的关键技术与设备。其主要原因是因为多壁碳纳米管的密度较单壁/双壁/少壁碳纳米管的要高，长度较短，因而不易于随载气流出反应区而进行干法成膜。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种浮动催化剂化学气相沉积法制备多壁碳纳米管膜的装置，采用浮动催化剂化学气相沉积直接干法收集多壁碳纳米管厚膜，提高浮动催化剂化学气相沉积法生长多壁碳纳米管浮动性，实现多壁碳纳米管厚膜的连续收集与转移，克服了当前浮动催化剂化学气相沉积法生长的多壁碳纳米管无法浮动流出恒温反应区的问题，突破了本领域在该方面的技术瓶颈。

本实用新型的技术方案是：