專利名稱：一種碳納米管的生產(chǎn)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種碳納米管的生產(chǎn)裝置，特別是涉及一種以催化化學氣相沉積法制備碳納米管的生產(chǎn)裝置。
背景技術：
碳納米管是1991年發(fā)現(xiàn)的一種新型碳結(jié)構，具有優(yōu)異的機械、力學、電子、光學、 熱學和儲能性能，在電子、化學、微機械、能源等多個領域具有潛在的廣泛應用。利用其優(yōu)異 的機械、力學性能和電學性能，將其添加到各種金屬、非金屬或高分子材料中，可以增強材 料的各種性能，并提高其導電性；利用其優(yōu)異的發(fā)射電子性能，可以獲得低驅(qū)動電壓的場發(fā) 射平板顯示器；利用其納米尺寸和導電性能，可以進行微型機電系統(tǒng)設計；利用其獨特的 空腔結(jié)構作為反應器，能夠研究多種物質(zhì)在納米尺寸的行為；利用其空腔結(jié)構產(chǎn)生的高比 表面積，能夠用作鎳氫電池、鋰離子電池或燃料電池的電極材料。目前，碳納米管的主要制備方法有電弧放電法、激光蒸發(fā)法和催化化學氣相沉積 法等方法。電弧放電法主要用于制備單壁碳納米管，反應溫度高達3000°C以上；激光蒸發(fā) 法是利用激光的高溫使得石墨中的碳原子揮發(fā)進行重構，要求的實驗條件較高；催化化學 氣相沉積法是以易分解的甲烷或其它碳氫氣體為碳源，在600 1000°C溫度范圍內(nèi)和過渡 金屬元素催化劑的作用下，使碳源分解生成碳納米管。以催化裂解含碳氣體來制備碳納米 管的方法反應條件簡單、反應溫度較低，反應參數(shù)易于控制，而且，生產(chǎn)設備簡單，碳納米管 的生產(chǎn)成本低廉，特別適用于大規(guī)模的生產(chǎn)。用催化化學氣相沉積法生產(chǎn)碳納米管大多采用臥式生產(chǎn)設備，通常包含一個臥式 結(jié)構的反應腔，在反應腔內(nèi)設有一根石英反應管，石英反應管內(nèi)設有一個放置催化劑的石 英舟，在反應腔外設置有電阻加熱裝置和溫控柜、一組用于調(diào)節(jié)甲烷或其它碳氫氣體、氫氣 和氮氣的質(zhì)量流量控制器和氣體混合器，以及一組廢氣回收處理器。在這種臥式結(jié)構的反應腔中，通常結(jié)構只設置一根石英反應管和一個石英舟，使 碳納米管的產(chǎn)量受到了很大的限制，也造成高溫反應時加熱能源的大量浪費，增加了碳納 米管的生產(chǎn)成本；同時，由于石英反應管長期工作在高溫條件下，直接將石英反應管置于反 應腔的腔體中，很難保證其高溫穩(wěn)定性和使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種有利于提高使用壽命，降低能耗，提高產(chǎn)量的碳納 米管的生產(chǎn)裝置。本實用新型的碳納米管的生產(chǎn)裝置，包括臥式反應腔、置于反應腔內(nèi)的石英反應 管、石英舟、設在反應腔外的加熱裝置和溫控柜、與石英反應管連通的碳氫氣體儲罐、氫氣 儲罐和氮氣儲罐、一組用于調(diào)節(jié)各氣體質(zhì)量流量的控制器、氣體混合器和廢氣回收處理器， 其特征是石英反應管有N個，N >1，每根石英反應管中置有一個石英舟，每根石英反應管的 底部有耐熱鋼或耐熱合金襯墊，并利用耐火磚架固定在反應腔內(nèi)。[0008]上述耐熱鋼或耐熱合金襯墊的耐熱溫度> 1100°C。本實用新型具有以下優(yōu)點1.在臥式結(jié)構反應腔中，設置N根石英反應管，N ^ 1，每根石英反應管內(nèi)設有一個放置催化劑的石英舟，由此使放置催化劑的石英舟數(shù)量提高了 N倍，碳納米管的產(chǎn)量由 此也提高N倍。2.每根石英反應管同時加溫，大幅度地減少能源耗費，使加熱能源節(jié)省了約N倍。3.在每根石英反應管的底部設置耐熱鋼或耐熱合金襯墊，可提高石英反應管的高 溫穩(wěn)定性并延長其使用壽命。

圖1是本實用新型的碳納米管生產(chǎn)裝置示意圖；圖中1-反應腔，2-石英反應管，3-耐火磚架，4-石英舟，6-加熱裝置，7_溫控柜， 8_碳氫氣體儲罐，9-氫氣儲罐，10-氮氣儲罐，11，12，13-質(zhì)量流量控制器，14-氣體混合器， 16-廢氣回收處理器，17-耐熱鋼或耐熱合金襯墊。圖2是在反應腔中設置有三根石英反應管和三個石英舟的示意圖。圖3是在反應腔中設置有四根石英反應管和四個石英舟的示意圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型的碳納米管的生產(chǎn)裝置，包括臥式結(jié)構的反應腔1，反應腔 內(nèi)有N根石英反應管2，N> 1、在每根石英反應管的底部有耐熱鋼襯墊17，并固定在耐火磚 架3上，每根石英反應管內(nèi)置有一個用于放置催化劑的石英舟4，在反應腔外設置有加熱裝 置6和溫控柜7，碳氫氣體儲罐8、氫氣儲罐9和氮氣儲罐10分別通過氣體質(zhì)量流量控制器 11、12、13經(jīng)氣體混合器14和石英反應管連通，石英反應管廢氣排出口與廢氣回收處理器 16相連。圖2所示，在臥式反應腔1內(nèi)設置有3根石英反應管2，即N = 3，每根石英反應管 內(nèi)有一個用于放置催化劑的石英舟4，在每根石英反應管的底部有耐熱鋼襯墊17。圖3所示，在臥式反應腔1內(nèi)設置有4根石英反應管2，即N = 4，每根石英反應管 內(nèi)有一個用于放置催化劑的石英舟4，在每根石英反應管的底部有耐熱鋼襯墊17。
權利要求一種碳納米管的生產(chǎn)裝置，包括臥式反應腔(1)、置于反應腔內(nèi)的石英反應管(2)、石英舟(4)、設在反應腔外的加熱裝置(6)和溫控柜(7)、與石英反應管(2)連通的碳氫氣體儲罐(8)、氫氣儲罐(9)和氮氣儲罐(10)，一組用于調(diào)節(jié)各氣體質(zhì)量流量的控制器(11)、(12)、(13)，氣體混合器(14)和廢氣回收處理器(16)，其特征是石英反應管(2)有N個，N≥1，每根石英反應管中置有一個石英舟，每根石英反應管的底部有耐熱鋼或耐熱合金襯墊(17)，并利用耐火磚架(3)固定在反應腔內(nèi)。
專利摘要本實用新型公開的碳納米管生產(chǎn)裝置，包括臥式結(jié)構的反應腔，反應腔內(nèi)有N根石英反應管，N≥1、在每根石英反應管的底部有耐熱鋼或耐熱合金襯墊，并利用耐火磚架固定在反應腔內(nèi)，每根石英反應管內(nèi)置有一個用于放置催化劑的石英舟，在反應腔外設置有加熱裝置和溫控柜，碳氫氣體儲罐、氫氣儲罐和氮氣儲罐分別通過氣體質(zhì)量流量控制器經(jīng)氣體混合器和石英反應管連通，石英反應管廢氣排出口與廢氣回收處理器相連。本實用新型結(jié)構簡單，操作容易，可大幅度地提高碳納米管的產(chǎn)量，節(jié)省能耗和生產(chǎn)成本，同時也可以提高石英反應管的高溫穩(wěn)定性和使用壽命。
文檔編號C01B31/02GK201567235SQ200920201439
公開日2010年9月1日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權日2009年11月30日
發(fā)明者黃德歡 申請人:黃德歡