本技术提供了一种单壁碳纳米管的制备装置，涉及碳纳米管技术领域。具体而言：该制备装置包括依次相连接的如下各功能单元：等离子体发生单元、反应物运输单元、放电单元、反应单元和收集单元；其中，所述等离子体发生单元设置有等离子电源、电极阳极、电极阴极和绝缘介质。本技术的制备装置通过改进等离子的作用机制，实现了以介质阻挡放电条件下气体放电并形成等离子体，实现在低温或常温下调控催化剂纳米颗粒的尺寸，进而实现获得均匀的单壁碳纳米管；本技术的制备装置结构简单，操作方法简单，成本低廉，可以实现装置的批量化生产与应用。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及碳纳米管，具体而言，涉及一种单壁碳纳米管的制备装置。
技术介绍
1、单壁碳纳米管由于特殊的结构和优异的性能，在电化学储能、半导体器件、精密传感器和催化剂载体等多个领域有潜在应用。电弧放电法是单壁碳纳米管的重要制备方法，其基本原理是基于电弧放电过程，采用两个固定的载有催化剂的电极放电制备单壁碳纳米管；一般采用过渡金属催化剂或者催化剂与高纯石墨按比例充分混合后制得阳极棒，阴极采用纯石墨棒，通过控制阴阳两极间的放电电流、放电电压和反应物浓度，即可制得直径可控的单壁碳纳米管。但总体而言，该过程制备产物成分复杂，并且产率较低，难于满足单壁碳纳米管的应用要求。
2、作为电弧放电法的改进，等离子体辅助过程是将物理过程与化学过程相结合，利用等离子体的能量形成纳米化的催化剂，分解碳源，制备碳纳米管。等离子体辅助与化学气相沉积过程的结合有利于加速碳纳米管的催化生长过程，是有希望实现碳纳米管宏量制备的技术路线。然而大多采用等离子体辅助反应装置制备产物为多壁碳纳米管，并夹杂有大量的杂质；这主要是由于放电过程的不均匀性对催化剂纳米颗粒尺寸的影响造成的。
3、有鉴于此，特提出本技术。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种单壁碳纳米管的制备装置，用于解决现行工艺中等离子放电制备碳纳米管的装置无法实现高纯度单壁碳纳米管的制备的缺陷。
2、为了实现本技术的上述目的，特采用以下技术方案：
3、一种单壁碳纳米管的制备装置，包括依次相连接的如下各功能单元：</p>4、等离子体发生单元、反应物运输单元、放电单元、反应单元和收集单元；
5、其中，所述等离子体发生单元设置有等离子电源、电极阳极、电极阴极和绝缘介质。
6、优选地，所述等离子电源分别与所述电极阳极和所述电极阴极相连接，所述电极阳极和所述电极阴极之间设置有所述绝缘介质。
7、优选地，所述电极阴极设置于所述放电单元的内部，所述电极阳极设置于所述放电单元的外部。
8、优选地，所述电极阳极采用管状构型，且所述电极阳极呈环形状设置；所述电极阳极的直径为2cm～50cm，所述电极阳极的长度为5cm～50cm。
9、优选地，所述电极阴极采用棒状构型，且所述电极阴极设置于所述放电单元的中心位置，所述电极阳极与所述电极阴极采用同轴设置；所述电极阴极的直径为2cm～50cm，所述电极阴极的长度为5cm～50cm。
10、优选地，所述绝缘介质采用中空式管状结构，且所述绝缘介质呈环形状设置；所述绝缘介质的材质包括石英、刚玉或氧化锆中的至少一种；所述绝缘介质的长度为5cm～50cm，所述绝缘介质的内径为1cm～40cm，所述绝缘介质的外径为1.4cm～40.4cm。
11、优选地，所述反应物运输单元包括送粉组件、载气管路、送气管路和混合腔；所述送粉组件与所述载气管路相连接，所述载气管路和所述送气管路分别与所述混合腔相连接，所述混合腔与所述放电单元相连接。
12、优选地，所述反应单元采用中空式管状结构；所述反应单元的直径为3cm～500cm，所述反应单元的高度为0.5m～3.0m。
13、优选地，所述收集单元包括气固分离组件、尾气收集容器和碳纳米管收集容器；所述气固分离组件的入口与所述反应单元的出口相连接；所述尾气收集容器与所述气固分离组件的气体出口相连接，所述碳纳米管收集容器与所述气固分离组件的固体出口相连接。
14、优选地，所述反应物运输单元、所述放电单元和所述反应单元内独立地设置有加热组件和控温组件。
15、与现有技术相比，本技术的有益效果为：
16、本技术的单壁碳纳米管的制备装置通过改进等离子的作用机制，实现了以介质阻挡放电条件下使得气体放电并形成等离子体，实现在低温或常温下调控催化剂纳米颗粒的尺寸，进而实现获得均匀的单壁碳纳米管；通过本技术的制备装置所获得的单壁碳纳米管具有收率高、纯度高等优势，且本技术的制备装置本身结构简单，操作方法简单，成本低廉，可以实现装置的批量化生产与应用。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，包括依次相连接的如下各功能单元：
2.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述等离子电源分别与所述电极阳极和所述电极阴极相连接，所述电极阳极和所述电极阴极之间设置有所述绝缘介质。
3.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述电极阴极设置于所述放电单元的内部，所述电极阳极设置于所述放电单元的外部。
4.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述电极阳极采用管状构型，且所述电极阳极呈环形状设置；
5.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述电极阴极采用棒状构型，且所述电极阴极设置于所述放电单元的中心位置，所述电极阳极与所述电极阴极为同轴设置；
6.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述绝缘介质采用中空式管状结构，且所述绝缘介质呈环形状设置；
7.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述反应物运输单元包括送粉组件、载气管路、送气管路和混合腔；
>8.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述反应单元采用中空式管状结构；9.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述收集单元包括气固分离组件、尾气收集容器和碳纳米管收集容器；
10.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述反应物运输单元、所述放电单元和所述反应单元内独立地设置有加热组件和控温组件。
...
【技术特征摘要】
1.一种单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，包括依次相连接的如下各功能单元：
2.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述等离子电源分别与所述电极阳极和所述电极阴极相连接，所述电极阳极和所述电极阴极之间设置有所述绝缘介质。
3.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述电极阴极设置于所述放电单元的内部，所述电极阳极设置于所述放电单元的外部。
4.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述电极阳极采用管状构型，且所述电极阳极呈环形状设置；
5.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备装置，其特征在于，所述电极阴极采用棒状构型，且所述电极阴极设置于所述放电单元的中心位置，所述电极阳极与...
【专利技术属性】
技术研发人员：常家兴，郎轩，高旭，
申请(专利权)人：天津威石科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。