CN110777532A - 一种在石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，属于碳纳米管制备领域。本发明的在石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，能在石墨纤维薄膜布表面实现碳纳米管的均匀生长，包括立式气相沉积炉中抽真空排气系统的放置和和其它附属装置设计；包括以下步骤：步骤1：将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的石墨纤维薄膜布按照顺序放在不锈钢载物架上，并放入立式气相沉积炉内部罐内；对立式气相沉积炉内部罐抽气维持炉内压力；步骤2：将立式气相沉积炉在惰性气体保护下升温至还原温度；步骤3：向步骤2中立式气相沉积炉中通入氢气进行催化剂还原；步骤4：还原结束后，使立式气相沉积炉在惰性气体保护下升温至生长温度。

Description

一种在石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法

技术领域

本发明属于碳纳米管的制备领域，具体涉及用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

石墨纤维复合材料是由增强纤维、树脂基体以及这两相界面组成。由于石墨纤维表面呈乱层石墨结构，表面呈惰性且活性点少，与基体界面粘结强度低，导致石墨纤维与树脂基体浸润较差和结合强度弱，最终不能发挥树脂基复合材料整体的优异性能。石墨纤维复合材料界面起着应力传递与分散作用，石墨纤维复合材料优异的物理、力学性能主要集中在石墨纤维轴向，而在横向上无纤维加强作用，易冲击损伤分层，因此石墨纤维表面的化学特性及物理形貌对于石墨纤维增强树脂基复合材料界面性能有着决定性的影响。碳纳米管(CNTs)因长径比大而具有比石墨纤维更高强度和更大韧性，可用CNTs作为增强体来制备高性能复合材料，但CNTs完美的表面却使其很难与聚合物高分子形成良好结合，CNTs极易发生团聚，非极性表面很难与聚合物实现良好润湿，无法使基体载荷通过界面有效传递到增强体上，直接影响复合材料性能提高。目前常用化学气相沉积法等方法在石墨纤维薄膜布表面加载碳纳米管来改善其光滑表面，提高石墨纤维薄膜布与树脂的界面结合能力，但目前的研究多局限于少量的石墨纤维薄膜布样品，效率较低，尚未实现在大面积石墨纤维薄膜布表面生长碳纳米管，无法进行大规模的工业化生产，同时石墨纤维薄膜布表面生长得到的碳纳米管不均匀，制约着本实验领域的发展。

例如：专利CN201710181858.6公开了一种用于碳纤维布表面均匀生长碳纳米管的装置及方法。但发明人后续研究发现：该方法石墨纤维薄膜布表面生长碳纳米管的效率低、难以大面积制备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，克服目前技术中无法在大面积石墨纤维薄膜布表面进行均匀生长碳纳米管的难题，解决石墨纤维复合材料界面强度低，抗冲击性能差等瓶颈问题，实现规模生产的工业化目的，揭示复合材料界面的增强机理，发展新型高性能的多尺度复合材料提供技术。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制系统，包括：立式气相沉积炉，所述立式气相沉积炉内设置有内部罐6，所述内部罐6的顶端设置有排气管、所述内部罐的底端设置有导气装置7，所述内部罐内还设置有载物架3，所述内部罐6的内壁设置有压力和温度检测装置5，所述导气装置7与进气管道8相连。

本申请研究发现：内部罐能够促使进入罐体的单一气体或混合气体均匀分布罐体的各个空间，解决了生成的碳均匀分布在石墨纤维薄膜布上下表面，从而提高了碳纳米管的均匀性、力学性能、产率等，同时解决了在石墨纤维薄膜布表面生长碳纳米管的效率低、难以大面积制备的问题。

在一些实施例中，所述排气管与抽真空装置2相连，以提供碳纳米管生长所需的真空环境。

在一些实施例中，所述排气管上设置有多个排气孔，提高排气效率，使装置内的气体分布更为均匀。

在一些实施例中，所述导气装置7为设置有多个孔的气体导流板，提高气体的流动和传导效率。

在一些实施例中，所述压力和温度检测装置5为压力传感装置和热电偶，实时监控反应装置内的压力和温度，进行相应调整，是碳纳米管的生长始终处于最佳状态。

在一些实施例中，所述载物架为不锈钢材质，耐高温、不易腐蚀，使用寿命长。

在一些实施例中，所述载物架为由多个直杆搭接而成的多层矩形框架，结构简单、稳定性好、便于安装和拆卸。

本发明还提供了一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，包括：

将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的石墨纤维薄膜布缠绕在载物架上放入立式气相沉积炉内部罐，在催化剂存在条件下，于惰性气体保护下，进行还原反应，形成碳纳米管。使用本发明的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的方法能够在大面积石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管，实现规模生产的工业化目的

在一些实施例中，所述脱浆的温度为450-550℃；脱除表面的树脂材料，提高了碳纤维的强度。

在一些实施例中，催化剂前驱体为Co、Ni、Cu的盐溶液中的一种或多种；提高碳纳米管和碳纤维的结合界面强度及碳纤维的力学性能。

在一些实施例中，立式气相沉积炉内部罐的压力为0.01-0.02Mpa；提高了石墨纤维薄膜布/碳纳米管多尺度增强体的性能；

在一些实施例中，还原温度为450-550℃，利于碳纳米管的生长和分布；

在一些实施例中，惰性气体为氩气或氮气，保证还原反应的有序进行，避免引入杂质；

在一些实施例中，氢气流量为6-15L/min，还原的时间为40-60min；生长温度为550-750℃；混合气体为烃类化合物、氮气和氢气；所述烃类化合物气体的流量为6-15L/min，氮气的流量12-25L/min，氢气的流量6-15L/min，通过调整不同的生长温度、生长时间和气体流量进行不同工艺参数，获得较优的碳纳米管生长效果。

本发明还提供了任一上述的方法制备的碳纳米管/石墨纤维薄膜布增强体。

本发明的有益效果在于：

(1)使用本发明的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的方法能够在大面积石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管，实现规模生产的工业化目的。本发明能克服现有技术的不足，而且过程操作简单，提高了石墨纤维薄膜布/碳纳米管多尺度增强体的性能，所提供的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的设备设有气体分散管道，通过导流板和多空排气真空管道实现了碳源气体在炉腔内的均匀分薄膜布，解决了在大面积碳薄膜布上生长碳纳米管不均匀的问题；

(2)本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的设备的结构示意图；

图2为本发明的在石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管前(a)后(b)制得的石墨纤维薄膜布/碳纳米管多尺度增强体的扫描电镜图片；

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，针对目前在石墨纤维薄膜布表面生长碳纳米管的效率低、难以大面积制备的问题。因此，本发明提出一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，包括立式气相沉积炉内部罐和其它附属装置；

所述立式气相沉积炉内部的内壁设置有压力传感装置和热电偶；

所述立式气相沉积炉内部罐的内部设置有不锈钢载物架；

所述立式气相沉积炉内部的顶端设置相互连接的多孔排气管道和排气组件，所述多孔排气管道上均匀开有4个排气孔，所述排气组件包括旋转式真空泵装置系统；

所述立式气相沉积炉内部罐的底端向上6cm处设置气体导流板，所述气体导流板上开有6-12个圆孔；

所述立式气相沉积炉内部的底端设置有供气调节组件，所述供气调节组件包括一条与进气口相连的主管道；

所述其它附属装置包括水循环系统，循环水冷凝器和电路控制系统。

进一步的，所述立式气相沉积炉内部罐为石墨材质，所述多孔排气管道和气体导流板为不锈钢材质。

进一步的，所述多孔排气管道为圆环形管道，所述排气孔为直径0.8cm的圆孔。

进一步的，所述主管道包括三条副管道。

本发明还提供一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的方法，包括以下步骤：

步骤1：将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的石墨纤维薄膜布缠绕在不锈钢载物架上放入立式气相沉积炉内部罐内；

步骤2：将立式气相沉积炉内部罐室在惰性气体氛围下升温至还原温度；

步骤3：向步骤2中的立式气相沉积炉内部罐中通入氢气进行催化剂的还原；

步骤4：还原结束后，使立式气相沉积炉内部罐在惰性气体氛围下升温至生长温度；

步骤5：向步骤4中的立式气相沉积炉内部罐中通入氢气、惰性气体、及烃类化合物等混合气体进行碳纳米管的生长。

进一步的，所述步骤1中脱浆的温度为450-550℃，催化剂前驱体为Co、Ni、Cu的盐溶液中的一种或多种，立式气相沉积炉内部罐的压力为0.01-0.02Mpa。

进一步的，所述步骤2中的还原温度为450-550℃。惰性气体为氮气或氩气。

进一步的，所述步骤3中的氢气流量为6-15L/min，还原的时间为40-60min。

进一步的，所述步骤4中的生长温度为550-750℃。惰性气体为氮气或氩气。

进一步的，所述步骤5中的混合气体为烃类化合物、氢气和氮气；所述烃类化合物气体的流量为6-15L/min，氢气的流量6-15L/min，氮气的流量12-25L/min。

一方面，本发明提供一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，如图1，包括立式气相沉积炉内部罐6和其它附属装置；

立式气相沉积炉内部罐6的顶端设置相互连接的多孔排气真空管道4和排气组件，多孔排气真空管道4上均匀开有4个排气孔，排气组件包括旋转式真空泵装置2和与2相连的排气真空管道1；

立式气相沉积炉内部罐6的底端向上6cm处设置气体导流板7，气体导流板7上开有6-12个圆孔；

立式气相沉积炉内部罐6的底端设置有供气调节组件，供气调节组件包括一条与进气口8相连的主管道；

立式气相沉积炉内部罐6的内壁设置有压力传感装置5和热电偶；

立式气相沉积炉内部罐6的内部设置有不锈钢载物架3；

其它附属装置包括水循环系统，循环水冷凝器和电路控制系统。

本发明的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，设有气体分散装置，其中气体导流板7上设置的圆孔将气体均匀通入立式气相沉积炉内部罐6，排气真空管道4用于将气体均匀抽出，从而实现了碳源气体在炉腔内的均匀分薄膜布，解决了在大面积碳薄膜布上生长碳纳米管不均匀的问题。加上其他设置，如压力传感装置5和热电偶用于即时监测炉内的温度和压力；其它附属装置能较好的控制立式气相沉积炉内部罐6实验中的升温和冷却；这些都为下一步制备复合材料提供了很好的基础。

作为本发明的进一步改进，立式气相沉积炉内部罐6为等静压石墨材质，所述多孔排气管道4和气体导流板7为不锈钢材质。等静压石墨材质耐高温性、导热性好，不锈钢材质耐热、耐高温，且可成型性好。

进一步的，多孔排气管道4为圆环形管道，所述排气孔为直径0.8cm的圆孔；圆孔的设置有利于将气体均匀抽出，从而使气体在立式气相沉积炉内部罐内均匀分薄膜布。

优选的，主管道8包括三条副管道9、10、11，副管道分别与各储气瓶相接，分别用于向立式气相沉积炉内部罐内输送氢气、惰性气体和碳源混合气体。

本发明的装置的操作简单实用，将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的石墨纤维薄膜布缠绕在不锈钢载物架3上放入立式气相沉积炉内部罐6，在石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管之前，首先开启旋转式真空泵装置2将立式气相沉积炉内部罐6内空气抽净，然后打开副管道10向立式气相沉积炉内部罐6内通入惰性气体，调整气流流量至合适范围，使立式气相沉积炉内部罐内为惰性气体气氛，随后设定温度程序，通过调整不同的生长温度、生长时间和气体流量进行不同工艺参数的实验。

下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的石墨纤维薄膜布缠绕在不锈钢载物架上放入立式气相沉积炉内部罐内；其中脱浆的温度为450℃，催化剂前驱体为Co的盐溶液，立式气相沉积炉内部罐的压力为0.01Mpa。

步骤2：将立式气相沉积炉内部罐在惰性气体氛围下升温至还原温度；其中还原温度为450℃。惰性气体为氮气。

步骤3：向步骤2中的立式气相沉积炉内部罐中通入氢气进行催化剂的还原；其中氢气流量为8L/min，还原的时间为40min。

步骤4：还原结束后，使立式气相沉积炉内部罐在惰性气体氛围下升温至生长温度；其中生长温度为650℃。惰性气体为氮气。

步骤5：向步骤4中的立式气相沉积炉内部罐中通入氢气、惰性气体、及烃类化合物等混合气体进行碳纳米管的生长；其中混合气体为烃类化合物、氢气和氮气；所述烃类化合物气体的流量为7L/min，氢气的流量7L/min，氮气的流量15L/min。

生长5min后立式气相沉积炉内部罐在氮气氛围下进行降温冷却，得到石墨纤维薄膜布/碳纳米管多尺度增强体。

实施例2

一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的方法，包括以下步骤：

步骤1：将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的石墨纤维薄膜布缠绕在不锈钢载物架上放入立式气相沉积炉内部罐；其中脱浆的温度为450℃，催化剂前驱体为Co的盐溶液，立式气相沉积炉内部罐的压力为0.02Mpa。

步骤2：将立式气相沉积炉内部罐在惰性气体氛围下升温至还原温度；其中还原温度为450℃。惰性气体为氩气。

步骤3：向步骤2中的立式气相沉积炉内部罐中通入氢气进行催化剂的还原；其中氢气流量为9L/min，还原的时间为60min。

步骤4：还原结束后，使立式气相沉积炉内部罐在惰性气体氛围下升温至生长温度；其中生长温度为600℃。惰性气体为氩气。

步骤5：向步骤4中的立式气相沉积炉内部罐中通入混合气体进行碳纳米管的生长；其中混合气体为烃类化合物、氢气和氮气；所述烃类化合物气体的流量为9L/min，氢气的流量9L/min，氮气的流量20L/min。

生长15min后立式气相沉积炉内部罐在氮气氛围下进行降温冷却，得到石墨纤维薄膜布/碳纳米管多尺度增强体。

实施例3

一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的方法，包括以下步骤：

步骤1：将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的石墨纤维薄膜布缠绕在不锈钢载物架上放入立式气相沉积炉内部罐；其中脱浆的温度为550℃，催化剂前驱体为Co的盐溶液，立式气相沉积炉内部罐的压力为0.03Mpa。

步骤2：将立式气相沉积炉内部罐在惰性气体氛围下升温至还原温度；其中还原温度为480℃。惰性气体为氩气。

步骤3：向步骤2中的立式气相沉积炉内部罐中通入氢气进行催化剂的还原；其中氢气流量为12L/min，还原的时间为55min。

步骤4：还原结束后，使立式气相沉积炉内部罐在惰性气体氛围下升温至生长温度；其中生长温度为650℃。惰性气体为氩气。

步骤5：向步骤4中的立式气相沉积炉内部罐中通入碳源混合气体进行碳纳米管的生长；其中混合气体为烃类化合物、氢气和氮气；所述烃类化合物气体的流量为12L/min，氢气的流量12L/min，氮气的流量22L/min。

生长6min后立式气相沉积炉内部罐在氮气氛围下进行降温冷却，得到石墨纤维薄膜布/碳纳米管多尺度增强体。

实施例4

一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的方法，包括以下步骤：

步骤1：将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的石墨纤维薄膜布缠绕在不锈钢载物架上放入立式气相沉积炉内部罐；其中脱浆的温度为550℃，催化剂前驱体为Co的盐溶液，立式气相沉积炉内部罐的压力为0.03Mpa。

步骤2：将立式气相沉积炉内部罐在惰性气体氛围下升温至还原温度；其中还原温度为460℃。惰性气体为氮气。

步骤3：向步骤2中的立式气相沉积炉内部罐中通入氢气进行催化剂的还原；其中氢气流量为12L/min，还原的时间为55min。

步骤4：还原结束后，使立式气相沉积炉内部罐在惰性气体氛围下升温至生长温度；其中生长温度为650℃。惰性气体为氮气。

步骤5：向步骤4中的立式气相沉积炉内部罐中通入碳源混合气体进行碳纳米管的生长；其中混合气体为烃类化合物、氢气和氮气；所述烃类化合物气体的流量为12L/min，氢气的流量12L/min，氮气的流量22L/min。

生长15min后立式气相沉积炉内部罐在氮气氛围下进行降温冷却，得到石墨纤维薄膜布/碳纳米管多尺度增强体。

从装置与实施例1-4的结合得到的石墨纤维薄膜布/碳纳米管多尺度增强体来看，如图2(b)，石墨纤维薄膜布表面生长出均匀分薄膜布、排列整齐的碳纳米管，而且碳纳米管的管径较小，分薄膜布较窄，集中在20nm左右。生长温度控制在600℃，生长时间控制在15min时，当催化剂的还原温度为460℃时，还原时间为30min的条件下，石墨纤维薄膜布表面的催化剂前驱体基本被还原成为粒径大小为20nm左右的催化剂颗粒，进一步在石墨纤维薄膜布表面催化生长出碳纳米管；当催化剂的还原时间延长至55min时，石墨纤维薄膜布表面的催化剂前驱体被还原的更加充分，纤维束表面催化剂颗粒分薄膜布均匀、规整，进而生长出的碳纳米管形貌更好，且分薄膜布更加均匀。

石墨纤维表面生长碳纳米管需要一定的温度条件，因为碳源的裂解需要在一定的温度下进行，控制生长时间为5min时，当生长温度为600℃时，石墨纤维薄膜布表面生长出分薄膜布均匀的碳纳米管，说明在这个温度下，催化剂能够获得活性并发挥出催化效果，而生长温度升高到750℃时，碳纳米管的数量有所增加，这是由于温度较高时，碳源催化裂解速度加快，活性碳原子的浓度增加，从而在石墨纤维薄膜布表面生长出更加均匀致密的碳纳米管。

将催化剂的还原时间控制在55min时，在生长温度为600℃，生长时间为6min的条件下，石墨纤维薄膜布表面生长出均匀的碳纳米管，管径在20nm左右，长度在400nm左右；当生长时间延长至15min时，石墨纤维薄膜布表面的碳纳米管数量更多，且碳纳米管长度增加到600-700nm，这是由于随着生长时间的增加，烃类化合物等气体不断地裂解成为活性碳原子，石墨纤维薄膜布表面的催化剂颗粒被充分利用，催化出更多数量的碳纳米管，已经生长出的碳纳米管顶端催化剂仍然具有催化活性，继续催化沉积活性碳原子，因此碳纳米管的长度增加。

本发明提供的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，能够克服现有技术的约束，在石墨纤维薄膜布表面均匀生长出碳纳米管，实现规模生产的工业化目的。对于石墨纤维薄膜布表面碳纳米管的生长，目前通常是使用管式炉进行，每次只能进行少量实验，效率较低，且存在生长不均匀的问题，无法实现大规模的工业化生产。首先，本发明使用大容积化学气相沉积装置，将石墨纤维薄膜布缠绕在特定不锈钢载物架上，使碳源气体在高温裂解后产生的活性碳原子穿过石墨纤维薄膜布并在表面沉积生长碳纳米管，从而实现在大面积石墨纤维薄膜布上生长碳纳米管。其次，本发明通过设置气体分散装置，包括位于立式气相沉积炉内部罐底部的气体导流板以及位于立式气相沉积炉内部罐上部的多孔排气管道，使气体在立式气相沉积炉内部罐内均匀分薄膜布。其中气体导流板用于将主管道进气口通入的气体均匀分散，而多孔排气管道上均匀开有四个排气孔，用于将气体均匀抽出，从而实现了石墨纤维薄膜布表面碳纳米管的均匀生长，为下一步制备复合材料提供了很好的基础。

对比例1

该对比例与实施例1的区别在于：采用专利CN201710181858.6图1中公开的装置生长碳纳米管。

用于碳纤维布表面均匀生长碳纳米管的制备方法如下：步骤1：将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的碳纤维布缠绕在支架上放入真空反应室；其中脱浆的温度为400℃，催化剂前驱体为Co的盐溶液，真空反应室的压力为0.01Mpa。

步骤2：将真空反应室在惰性气体氛围下升温至还原温度；其中还原温度为400℃。惰性气体为氮气。

步骤3：向步骤2中的真空反应室中通入氢气进行催化剂的还原；其中氢气流量为6L/min，还原的时间为30min。

步骤4：还原结束后，使真空反应室在惰性气体氛围下升温至生长温度；其中生长温度为600℃。惰性气体为氮气。

步骤5：向步骤4中的真空反应室中通入碳源混合气体进行碳纳米管的生长；其中碳源混合气体为烃类化合物、氢气和氮气；所述烃类化合物气体的流量为5L/min，氢气的流量5L/min，氮气的流量10L/min。

生长10min后真空反应室在氮气氛围下进行降温冷却，得到碳纤维布/碳纳米管多尺度增强体。

表1本申请碳纳米管/石墨纤维薄膜布增强体的性能对比表

通过对比，本申请增加了内部罐后，能够在碳纤维表面生长出结合牢固、垂直生长且均匀分布的碳纳米管，产率大幅度提高，相应碳纤维的单丝拉伸强度未降低反而升高了，制成相应的复合材料板层间剪切强度提高了50％-60％，同时解决了在石墨纤维薄膜布表面生长碳纳米管的效率低、难以大面积制备的问题，实现碳纳米管的均匀生长，实现规模生产达到工业化目的。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制系统，其特征在于，包括：立式气相沉积炉，所述立式气相沉积炉内设置有内部罐(6)，所述内部罐(6)的顶端设置有排气管、所述内部罐的底端设置有导气装置(7)，所述内部罐内还设置有载物架(3)，所述内部罐(6)的内壁设置有压力和温度检测装置(5)，所述导气装置(7)与进气管道(8)相连。

2.如权利要求1所述的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制系统，其特征在于，所述排气管与抽真空装置(2)相连。

3.如权利要求1所述的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制系统，其特征在于，所述排气管上设置有多个排气孔。

4.如权利要求1所述的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制系统，其特征在于，所述导气装置(7)为设置有多个孔的气体导流板。

5.如权利要求1所述的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制系统，其特征在于，所述压力和温度检测装置(5)为压力传感装置和热电偶。

6.如权利要求1所述的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制系统，其特征在于，所述载物架为不锈钢材质。

7.如权利要求1所述的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制系统，其特征在于，所述载物架为由多个直杆搭接而成的多层矩形框架。

8.一种用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，其特征在于，包括：

将脱浆后负载催化剂前驱体溶液的石墨纤维薄膜布缠绕在载物架上放入立式气相沉积炉内部罐，在催化剂存在条件下，于惰性气体保护下，进行还原反应，形成碳纳米管。

9.如权利要求8所述的用于石墨纤维薄膜布表面均匀生长碳纳米管的控制方法，其特征在于，所述脱浆的温度为450-550℃；

或催化剂前驱体为Co、Ni、Cu的盐溶液中的一种或多种；

或立式气相沉积炉内部罐的压力为0.01-0.02Mpa；

或还原温度为450-550℃；

或惰性气体为氩气或氮气；

或氢气流量为6-15L/min，还原的时间为40-60min；

或生长温度为550-750℃；

或混合气体为烃类化合物、氮气和氢气；

优选的，所述烃类化合物气体的流量为6-15L/min，氮气的流量12-25L/min，氢气的流量6-15L/min。

10.权利要求8或9所述的方法制备的碳纳米管/石墨纤维薄膜布增强体。

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