CN106185872A - 一种带升降基底的反应装置及碳纳米管制备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带升降基底的反应装置及碳纳米管制备的方法，其包括：一反应室，反应室包括进气口及出气口，生长基底，生长基底设置于反应室内，位于所述进气口及出气口之间，生长基底包括一圆柱框架和包裹在圆柱框架上的碳纳米管催化剂复合层，圆柱框架可旋转的设置于反应室内部，圆柱框架的中心转轴垂直于气流方向，碳纳米管催化剂复合层上具有多个微孔，微孔在碳纳米管催化剂复合层上呈螺旋线状排列，通过碳纳米管催化剂复合层的旋转使反应气体在反应室内流动过程中穿过碳纳米管催化剂复合层的多个微孔，圆柱框架顶部连接有升降装置，通过圆柱状的碳纳米管催化剂复合层和螺旋状布置的微孔可以使碳纳米管随着旋转过程中得到更好的生长环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种带升降基底的反应装置，及其准备碳纳米管的方法。
背景技术
碳纳米管是九十年代初才发现的一种新型一维纳米材料。碳纳米管的特殊结构决定了其具有特殊的性质，如高抗张强度和高热稳定性；随着碳纳米管螺旋方式的变化，碳纳米管可呈现出金属性或半导体性等。
由于碳纳米管具有理想的一维结构以及在力学、电学、热学等领域优良的性质，其在材料科学、化学、物理学等交叉学科领域已展现出广阔的应用前景，在科学研究以及产业应用上也受到越来越多的关注。目前以碳纳米管结构作为生长基底，应用于反应器中生长新的结构逐渐成为新的研究热点，逐渐引起了广泛关注。
然而，由于碳纳米管结构中碳纳米管自身条件限制，如尺寸较小等，如何设置所述碳纳米管结构并其作为生长基底并在表面生长出新的结构一直是难以克服的难题。
现有技术中201210587684.0提供了一种反应器，其包括： 一反应室，所述反应室包括一进气口及一出气口，反应气体从所述进气口 通入流向所述出气口，进一步包括一碳纳米管催化剂复合层 可旋转地设置于反应室内部，该碳纳米管催化剂复合层具有多个微孔，通过所述碳纳米管催化剂复合层的旋转使所述反应气体在反应室内流动过 程中穿过所述碳纳米管催化剂复合层的多个微孔，通过采用碳纳米管层作为生长基底，由于所述碳纳米管层中的碳纳米管均匀分布且具有较大的比表面积，且所述碳纳米管层具有多个空隙，因此催化剂颗粒可以牢固的固定沉积于所述碳纳米管层表面或嵌入所述碳纳米管层中，并使反应气体贯穿所述碳纳米管层，从而能够有效的防止其团聚，并提高的反应效率。但是由于上述结构的碳纳米管催化剂复合层呈单一的几何形状，所在旋转过程中不能均匀的和充入反映室内的碳源气体发生反应，所以造成了个位置的碳纳米管长成的形态差异大，不符合工业生产的需求。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供了一种带升降基底的反应装置和生长碳纳米管的方法，以得到形态差异小的碳纳米管材料，具体方案如下：
一种带升降基底的反应装置，其包括：一反应室，所述反应室包括一进气口及一出气口，一生长基底，所述生长基底设置于反应室内，位于所述进气口及出气口之间，所述生长基底包括一圆柱框架和包裹在圆柱框架上的一碳纳米管催化剂复合层，所述圆柱框架可旋转的设置于反应室内部，所述圆柱框架的中心转轴垂直于气流方向，所述碳纳米管催化剂复合层上具有多个微孔，所述微孔在碳纳米管催化剂复合层上呈螺旋线状排列，通过所述碳纳米管催化剂复合层的旋转使所述反应气体在反应室内流动过程中穿过所述碳纳米管催化剂复合层的多个微孔，所述圆柱框架顶部连接有升降装置。
进一步所述碳纳米管催化剂复合层包括碳纳米管层和催化剂颗粒，所述催化剂颗粒均匀分散于所述碳纳米管层表面。
进一步所述催化剂颗粒嵌入碳纳米管层的微孔中。
进一步所述圆柱框架沿顺时针方向旋转。
进一步所述圆柱框架材料为铝陶瓷。
进一步包括第一电极和第二电极间隔设置且与所述碳纳米管催化剂复合层电连接。
更进一步采用所述带升降基底的反应装置制备碳纳米管的方法，主要包括以下步骤 ：提供一如所述的带升降基底的反应装置；向所述带升降基底的反应装置内通入碳源气体与载气的混合气体；旋转所述碳纳米管催化剂复合层并加热所述碳纳米管催化剂复合层以生长碳纳米管。
相对于现有技术，本发明中的圆柱形碳纳米管催化剂复合层可以在旋转过程在均匀的和充入反应室中的气体结合，对于各位置的碳纳米管的生长提供较为统一的环境，以达到生成形态接近的碳纳米管材料。
进一步通过设置一升降装置，在碳纳米管生长过程中使碳纳米管生长尖端保持在一预定区域内，以防止碳纳米管停止生长，其可实现超长碳纳米管的制备。
进一步的利用呈螺旋状排列的微孔，在旋转时能够带动充入反应室的气体呈螺旋状围绕在碳纳米管催化剂复合层上，起到充分与气体相结合的有益效果。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为圆柱框架结构图；
图3为多个设置在反应室中的生长基底的结构图。
附图标记；1、反应室；2、进气口；3、出气口；4、生长基底；5、碳纳米管催化剂复合层；6、微孔；7、第一电极；8、第二电极；9、圆柱框架；10、升降装置。
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明一种带升降基底的反应装置及碳纳米管制备的方法进一步详细说明。
这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相邻”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，也可以是电连接 ；可以是直接相邻，也可以通过中间媒介间接相邻，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，所示一种带升降基底的反应装置，其包括：一反应室1，所述反应室1包括一进气口2及一出气口3，一生长基底4，所述生长基底4设置于反应室内1，位于所述进气口2及出气口3之间，所述生长基底4包括一圆柱框架9和包裹在圆柱框架9上的一碳纳米管催化剂复合层5，所述圆柱框架9可旋转的设置于反应室1内部，所述圆柱框架9的中心转轴垂直于气流方向，所述碳纳米管催化剂复合层5上具有多个微孔6，所述微孔6在碳纳米管催化剂复合层5上呈螺旋线状排列，通过所述碳纳米管催化剂复合层5的旋转使所述反应气体在反应室1内流动过程中穿过所述碳纳米管催化剂复合层5的多个微孔6，所述圆柱框架9顶部连接有升降装置10，通过设置一升降装置10，在碳纳米管生长过程中使碳纳米管生长尖端保持在一预定区域内，以防止碳纳米管停止生长，其可实现超长碳纳米管的制备。所述碳纳米管催化剂复合层5包括碳纳米管层和催化剂颗粒，所述催化剂颗粒均匀分散于所述碳纳米管层表面，所述催化剂颗粒嵌入碳纳米管层的微孔中，所述圆柱框架9沿顺时针方向旋转，所述圆柱框架9材料为铝陶瓷，包括第一电极7和第二电极8间隔设置且与所述碳纳米管催化剂复合层5电连接。
实施例2
一种采用所述带升降基底的反应装置制备碳纳米管的方法，主要包括以下步骤 ：提供一所述的带升降基底的反应装置；向所述带升降基底的反应装置内通入碳源气体与载气的混合气体；旋转所述碳纳米管催化剂复合层5并加热所述碳纳米管催化剂复合层5以生长碳纳米管。
实施例3
所示一种带升降基底的反应装置，其包括：一反应室1，所述反应室1包括一进气口2及一出气口3，若干生长基底4，所述生长基底4设置于反应室内1，位于所述进气口2及出气口3之间，所述生长基底4包括一圆柱框架9和包裹在圆柱框架9上的一碳纳米管催化剂复合层5，所述圆柱框架9可旋转的设置于反应室1内部，所述圆柱框架9的中心转轴垂直于气流方向，所述碳纳米管催化剂复合层5上具有多个微孔6，所述微孔6在碳纳米管催化剂复合层5上呈螺旋线状排列，通过所述碳纳米管催化剂复合层5的旋转使所述反应气体在反应室1内流动过程中穿过所述碳纳米管催化剂复合层5的多个微孔6，所述圆柱框架9顶部连接有升降装置10，通过设置一升降装置10，在碳纳米管生长过程中使碳纳米管生长尖端保持在一预定区域内，以防止碳纳米管停止生长，其可实现超长碳纳米管的制备。所述碳纳米管催化剂复合层5包括碳纳米管层和催化剂颗粒，所述催化剂颗粒均匀分散于所述碳纳米管层表面，所述催化剂颗粒嵌入碳纳米管层的微孔中，所述圆柱框架9沿顺时针方向旋转，所述圆柱框架9材料为铝陶瓷，包括第一电极7和第二电极8间隔设置且与所述碳纳米管催化剂复合层5电连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种带升降基底的反应装置，其包括：一反应室，所述反应室包括一进气口及一出气口，一生长基底，所述生长基底设置于反应室内，位于所述进气口及出气口之间，其特征在于，所述生长基底包括一圆柱框架和包裹在圆柱框架上的一碳纳米管催化剂复合层，所述圆柱框架可旋转的设置于反应室内部，所述圆柱框架的中心转轴垂直于气流方向，所述碳纳米管催化剂复合层上具有多个微孔，所述微孔在碳纳米管催化剂复合层上呈螺旋线状排列，通过所述碳纳米管催化剂复合层的旋转使所述反应气体在反应室内流动过程中穿过所述碳纳米管催化剂复合层的多个微孔，所述圆柱框架顶部连接有升降装置。
2.根据权利要求1所述的带升降基底的反应装置，其特征在于，所述碳纳米管催化剂复合层包括碳纳米管层和催化剂颗粒，所述催化剂颗粒均匀分散于所述碳纳米管层表面。
3.根据权利要求2所述的带升降基底的反应装置，其特征在于，所述催化剂颗粒嵌入碳纳米管层的微孔中。
4.根据权利要求1所述的带升降基底的反应装置，其特征在于，所述圆柱框架沿顺时针方向旋转。
5.根据权利要求1所述的带升降基底的反应装置，其特征在于，所述圆柱框架材料为铝陶瓷。
6.根据权利要求1所述的带升降基底的反应装置，其特征在于，包括第一电极和第二电极间隔设置且与所述碳纳米管催化剂复合层电连接。
7.一种采用所述带升降基底的反应装置制备碳纳米管的方法，主要包括以下步骤 ：提供如权利要求1至6中任意一项所述的带升降基底的反应装置；向所述带升降基底的反应装置内通入碳源气体与载气的混合气体；旋转所述碳纳米管催化剂复合层并加热所述碳纳米管催化剂复合层以生长碳纳米管。
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