[实用新型]一种碳纳米笼的制备系统

说明书

本实用新型提供了一种碳纳米笼的制备系统，包括：反应器和碳源储罐；所述反应器顶部设置有出料口和用于投入模板前体的进料口；所述反应器两侧均设置有用于导入碳源的液体进口；所述反应器的反应腔内设置有搅拌组件；所述搅拌组件包括搅拌轴和搅拌翼，所述搅拌翼数量为多个，交错设置在所述搅拌轴上；所述液体进口连接有喷射器，所述喷射器与所述碳源储罐相连；所述碳源储罐内的碳源经所述喷射器注射到所述反应器中。本实用新型的碳纳米笼的制备系统结构简单，能够有效提高碳纳米笼的质量和均一性，有利于碳纳米笼的大批量生产。

技术领域

本实用新型涉及碳纳米笼制备技术领域，具体而言，涉及一种碳纳米笼的制备系统。

背景技术

近年来，碳纳米材料的实际应用价值以及其在应用中的具体表现越来越受到重视，其中碳纳米笼由于具有优良的电学和力学性能，其可望应用于催化、能源、分离、光学器件等诸多领域，具有广阔的应用前景，这就决定了在其制备方面需要达到连续化及规模化的要求，以满足这种需求量。

目前，碳纳米笼的制备主要采用化学气相沉积法，其具体过程是通过模板前体与碳源在高温环境下反应生成。但由于制备过程中原料容易堆积在一起，混合不均匀，制备得到的碳纳米笼质量不一，性能不稳定，整体均一性差，这严重限制了碳纳米笼的大批量生产。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种碳纳米笼的制备系统，该制备系统结构简单，通过设置搅拌组件能够使原料均匀混合，同时使热量分布更加均匀，保证了生成产物的均一性，提高了碳纳米笼的质量，有利于碳纳米笼的大批量生产。

本实用新型的第二目的在于提供一种应用上述制备系统的制备方法，该制备方法操作简单，能够实现碳纳米笼的大批量生产。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种碳纳米笼的制备系统，包括：反应器和碳源储罐；所述反应器顶部设置有出料口和用于投入模板前体的进料口；所述反应器两侧均设置有用于导入碳源的液体进口；所述反应器的反应腔内设置有搅拌组件；所述搅拌组件包括搅拌轴和搅拌翼，所述搅拌翼数量为多个，交错设置在所述搅拌轴上；

所述液体进口连接有喷射器，所述喷射器与所述碳源储罐相连；所述碳源储罐内的碳源经所述喷射器注射到所述反应器中。

现有技术中，由于碳纳米笼生产过程中模板前体原料容易堆积在一起，原料间混合不均匀，制备得到的碳纳米笼质量不一，性能不稳定，整体均一性差，这严重限制了碳纳米笼的大批量生产；另外，在生产碳纳米笼过程中，通常使用苯、吡啶作为碳源，但由于碳源为液体，进入反应器后需要一定时间才能完全气化，且由于分布不均匀，不能完全反应，一些碳源会随尾气排入空气中，造成环境污染。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种碳纳米笼的制备系统，该制备系统通过在反应器内设置搅拌组件，利用搅拌翼对反应器内的物料进行搅动，从而能够使原料均匀分布，有利于保障生成产物的均一性，从而便于碳纳米笼的大批量生产；通过设置喷射器将碳源注射入反应器中，有利于碳源快速、均匀的气化，从而有利于保证碳源充分反应，防止泄露。

优选的，还包括冷却塔；所述反应器的排气口与所述冷却塔相连；所述冷却塔的侧壁设置有油相出口，所述油相出口与所述碳源储罐相连；所述反应器排出的气体经所述冷却塔冷却分离后，分离出的有机物经所述碳源储罐返回所述反应器中。通过设置冷却塔，能够将反应器排出的气体中混杂的有机物进行分离，防止其进入空气中造成污染，同时将其回流至反应器中，有利于原料充分反应，节约成本。

优选的，所述冷却塔底部设置有水相出口，所述水相出口连接有废水储罐，所述废水储罐的出口与所述冷却塔侧壁的循环进口相连；所述废水储罐内储存的废水一部分直接排出，另一部分经所述循环进口进入所述冷却塔中。通过将废水通入冷却塔中再次分离，能够进一步收集废水中的有机物，防止其直接排入环境中造成污染。