CN110937592B - 碳纳米管批量连续化生产设备及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于碳纳米管技术领域，尤其涉及碳纳米管批量连续化生产设备包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置；碳源裂解装置包括：碳源裂解腔体，第一加热组件、碳源进气口和碳源出气口，碳纳米管生长装置包括：碳纳米管生长腔体、传送组件、第二加热组件、进气口和出气口；传送组件用于连续传送碳纳米管生长基片，碳源出气口与碳纳米管生长装置的进气口导通；第一加热组件为碳源裂解腔体提供裂解温度，第二加热组件为所述碳纳米管生长腔体提供碳纳米管生长温度。本发明通过碳源裂解装置和碳纳米管生长装置的配合，实现碳纳米管的批量生产，碳纳米管生长速率快且效率高，质量稳定，缺陷小。

Description

碳纳米管批量连续化生产设备及其制备方法

技术领域

本发明属于碳纳米管技术领域，尤其涉及一种碳纳米管批量连续化生产设备，一种碳纳米管的制备方法。

背景技术

碳纳米管(CNTs)是一种管状体结构，管壁为六边形排列的碳原子结构连续形成，可以理解为将石墨烯卷曲形成的管状结构，单层石墨烯卷曲形成的管状结构为单壁碳纳米管，两层以上石墨烯卷曲形成的管状结构为多壁碳纳米管。碳纳米管具有非常大的长径比，直径通常在1-100nm之间，长度从数微米可达数百微米，正是由于碳纳米管大的长径比，使其在力学、电学、导电导热性能方面都表现非常优异。具有独特结构和优异性能的碳纳米管，在化工材料、光电材料、储能材料、新能源材料、催化剂载体材料、复合材料等诸多科学技术领域显示出巨大的潜在应用价值，应用前景广阔，是目前国内外材料研究的热点材料之一。

目前，碳纳米管制备方法主要有：电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法、聚合反应合成法等。其中，化学气相沉积法因稳定性好、成本低，是生长碳纳米管阵列的优选方法。化学气相沉积法制备碳纳米管制备，以烯烃，烷烃，醇类等低碳或甲苯，环己烷等大分子为主要的碳源，但是制备工艺复杂，制备的碳纳米管纯度较低。在化学气相沉积法中，流化床反应器是批量化、连续化生产碳纳米管的现阶段多数采取的常用方法。然而，现有流化床对催化剂要求较高，在制备碳纳米管前需要对催化剂进行活化处理，不能实现真正意义上的连续化制备；同时，流化床反应器因温度分布、烃类气体裂解反应吸热等因素，反应器上容易堆积或粘附碳纳米管，原料利用率低，不能高产量的生产碳纳米管；并且生长的碳纳米管密度小，杂质多，长径比低，结构上存在较多缺陷，且收集方法不利于碳纳米管后续加工成膜和丝。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种碳纳米管批量连续化生产设备，旨在解决现有碳纳米管批量连续化生产设备因温度分布、碳源裂解吸热等因素，导致连续化程度不高，原料利用率低，产率低，生产的碳纳米管质量差等技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种碳纳米管的制备方法。

解决问题的手段

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种碳纳米管批量连续化生产设备，所述碳纳米管批量连续化生产设备包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置；

所述碳源裂解装置包括：碳源裂解腔体，第一加热组件、碳源进气口和碳源出气口，

所述碳纳米管生长装置包括：碳纳米管生长腔体、传送组件、第二加热组件、进气口和出气口；

其中，所述传送组件用于连续传送碳纳米管生长基片，所述碳源出气口与所述碳纳米管生长装置的进气口导通；

所述第一加热组件为所述碳源裂解腔体提供裂解温度，所述第二加热组件为所述碳纳米管生长腔体提供碳纳米管生长温度。

优选地，在所述碳纳米管生长腔体内，所述传送组件从腔体的一端向相对的另一端延伸设置，所述传送组件从工作顺序依次包括进样单位、传送单位、回收单位。

优选地，所述进样单位为所述传送单位提供待生长碳纳米管的所述碳纳米管生长基片，所述碳纳米管生长基片在所述传送单元上进行碳纳米管生长，完成碳纳米管生长后的所述碳纳米管生长基片经所述传送单位连续运送至所述回收单元。

优选地，所述第二加热组件设置在所述传送单元的下侧沿所述进样单位向所述回收单位设置；和/或，

所述第一加热组件设置在所述碳源裂解装置的部分或者全部壁面。

优选地，所述第二加热组件的设置长度为所述传送单位长度的部分或全部；和/或，

所述第一加热组件和所述第二加热组件采用石英管加热和/或钨丝加热。

优选地，所述碳纳米管批量连续化生产设备还包括抽真空装置，所述抽真空装置与所述碳纳米管生长装置连接，对所述碳纳米管生长腔体进行真空处理；和/或，

所述碳纳米管批量连续化生产设备还包括保护气体提供装置，所述保护气体提供装置与所述碳源裂解装置和/或所述碳纳米管生长装置连接，所述保护气体提供装置至少能提供氮气、氩气、氦气中的一种保护气体；和/或，

所述碳纳米管批量连续化生产设备还包括控制组件，所述控制组件用于调控所述碳纳米管批量连续化生产设备中各组件中的至少一个。

相应地，一种采用上述的碳纳米管批量连续化生产设备制备碳纳米管的方法，包括以下步骤：

通过碳源进气口向碳源裂解装置提供碳源气体，调控所述第一加热组件以规定加热温度对所述碳源裂解腔体内的碳源气体进行加热使其进行裂解反应，从而得到不稳定烃类气体；

将所述不稳定烃类气体与保护气体混合后，以规定流速通过进气口添加到所述碳纳米管生长装置中，为碳纳米管生长提供气体氛围；

碳纳米管生长基片通过进样单位连续均匀的送出至传送单位，所述传送单元连续均匀的运送所述碳纳米管生长基片经过第二加热组件，所述第二加热组件为碳纳米管的生长提供生长温度；

完成碳纳米管生长后的所述碳纳米管生长基片继续被传送单位运送至回收单位回收。

进一步地，所述第一加热组件提供400-600℃的温度；和/或，

所述第二加热组件提供400-700℃的温度。

进一步地，根据碳纳米管生长所需的时间，以及第二加热组件的设置长度，调节所述传送单元的运送速率，使所述碳纳米管生长基片被传送单位运送经过所述第二加热组件的时间不低于碳纳米管生长所需的时间。

进一步地，按所述不稳定烃类气体和所述保护气体的体积比为(0.03～0.1)：1混合后，通过进气口以550～6000ml/min的速率添加到所述碳纳米管生长装置中；和/或，

所述碳源选自：乙炔、乙烯、己烷、甲烷、丙烯、丁烷、一氧化碳中的至少一种；和/或，

所述保护气体选自：氮气、氢气、氩气、氦气中的至少一种；和/或，

所述碳纳米管生长基片被传送单位运送经过所述第二加热组件的时间控制在5～30分钟。

发明效果

本发明提供的碳纳米管批量连续化生产设备，包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置，其中，所述碳源裂解装置包括：碳源裂解腔体，第一加热组件、碳源进气口和碳源出气口，碳源裂解装置通过第一加热组件为所述碳源裂解腔体提供裂解温度，碳源在裂解装置内经高温预先裂解成活性的烃类气体再通过碳源出气口与生长装置进气口通入到碳纳米管生长装置中，既能够加快碳纳米管的生长速率，提高碳管生长效率，而且经高温裂解后的碳源具有高且稳定的温度，使碳纳米管生长装置内生长温度较稳定，避免碳源裂解吸热破坏生长装置内温度的平衡导致的碳源堆积、粘附形成非晶碳等形态，提高了碳纳米管生长的稳定性和碳纳米管的质量，同时降低了碳纳米管生长所需的温度，节省了能耗。所述碳纳米管生长装置包括碳纳米管生长腔体、传送组件、第二加热组件、进气口和出气口，第二加热组件为所述碳纳米管生长腔体提供碳纳米管生长温度，通过高温催化碳纳米管的生长，所述传送组件用于连续传送碳纳米管生长基片，碳纳米管生长基片可以根据实际生成需求设置若干个，通过传送组件对碳纳米管生长基片连续均匀的运送实现碳纳米管的连续化生长，并且通过调控传送组件的传送速率可以有效调控碳纳米管生长的生长时间。本发明纳米管批量连续化生产设备通过碳源裂解装置和碳纳米管生长装置的配合，能够实现碳纳米管的批量生产，而且碳纳米管生长速率快，生长效率高，碳纳米管质量稳定，缺陷小，生长的所述碳纳米管的长度为100～1200微米，直径为6～15纳米。

本发明提供的制备碳纳米管的方法采用上述的碳纳米管批量连续化生产设备，通过碳源进气口向碳源裂解装置提供碳源气体，调控所述第一加热组件以规定加热温度对所述碳源裂解腔体内的碳源气体进行加热使其进行裂解反应，从而得到不稳定烃类气体；将所述不稳定烃类气体与保护气体混合后，以规定流速通过进气口添加到所述碳纳米管生长装置中，为碳纳米管生长提供气体氛围，裂解的碳源既能够加快碳纳米管的生长速率，提高碳管生长效率，而且经高温裂解后的碳源具有高且稳定的温度，使碳纳米管生长装置内生长温度较稳定，避免碳源裂解吸热破坏生长装置内温度的平衡导致的碳源堆积、粘附形成非晶碳等形态，提高了碳纳米管生长的稳定性和碳纳米管的质量，同时降低了碳纳米管生长所需的温度，节省了能耗。碳纳米管生长基片通过进样单位连续均匀的送出至传送单位，所述传送单元连续均匀的运送所述碳纳米管生长基片经过第二加热组件，所述第二加热组件为碳纳米管的生长提供生长温度；完成碳纳米管生长后的所述碳纳米管生长基片继续被传送单位运送至回收单位回收，本发明通过对碳纳米管生长基片数量的设定，可满足生产不同量的碳纳米管需求，通过对传送单元速率的控制可灵活调节碳纳米管的生长时间，制备灵活，容易实现连续化量产和应用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的碳纳米管量产设置的示意图。

图2是本发明实施例提供的碳纳米管量产设置中传送单位与第二加热组件的位置示意图。

其中，图中各附图标记：

10—碳源裂解腔体 11—碳源进气口 12—碳源出气口 13—第一加热组件 20—碳纳米管生长腔体 21—进气口 22—出气口 23—第二加热组件 24—碳纳米管生长基片25—传送单位 26—进样单位 27—回收单位。

图3是本发明实施例1提供的碳纳米管的长度扫描电镜图。

图4是本发明实施例1提供的碳纳米管的管径扫描电镜图。

图5是本发明实施例3提供的碳纳米管的管径扫描电镜图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，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多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

如附图1所示，本发明实施例提供了一种碳纳米管批量连续化生产设备，其特征在于，所述碳纳米管批量连续化生产设备包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置；

所述碳源裂解装置包括：碳源裂解腔体10，第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12，

所述碳纳米管生长装置包括：碳纳米管生长腔体20、传送组件、第二加热组件23、进气口21和出气口22；

其中，所述传送组件用于连续传送碳纳米管生长基片24，所述碳源出气口12与所述碳纳米管生长装置的进气口21导通；

所述第一加热组件13为所述碳源裂解腔体10提供裂解温度，所述第二加热组件23为所述碳纳米管生长腔体20提供碳纳米管生长温度。

本发明实施例提供的碳纳米管批量连续化生产设备，包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置，其中，所述碳源裂解装置包括：碳源裂解腔体，第一加热组件、碳源进气口和碳源出气口，碳源裂解装置通过第一加热组件为所述碳源裂解腔体提供裂解温度，碳源在裂解装置内经高温预先裂解成活性的烃类气体再通过碳源出气口与生长装置进气口通入到碳纳米管生长装置中，既能够加快碳纳米管的生长速率，提高碳管生长效率，而且经高温裂解后的碳源具有高且稳定的温度，使碳纳米管生长装置内生长温度较稳定，避免碳源裂解吸热破坏生长装置内温度的平衡导致的碳源堆积、粘附形成非晶碳等形态，提高了碳纳米管生长的稳定性和碳纳米管的质量，同时降低了碳纳米管生长所需的温度，节省了能耗。所述碳纳米管生长装置包括碳纳米管生长腔体、传送组件、第二加热组件、进气口和出气口，第二加热组件为所述碳纳米管生长腔体提供碳纳米管生长温度，通过高温催化碳纳米管的生长，所述传送组件用于连续传送碳纳米管生长基片，碳纳米管生长基片可以根据实际生成需求设置若干个，通过传送组件对碳纳米管生长基片连续均匀的运送实现碳纳米管的连续化生长，并且通过调控传送组件的传送速率可以有效调控碳纳米管生长的生长时间。本发明实施例碳纳米管批量连续化生产设备通过碳源裂解装置和碳纳米管生长装置的配合，能够实现碳纳米管的批量生产，而且碳纳米管生长速率快，生长效率高，碳纳米管质量稳定，缺陷小，生长的所述碳纳米管的长度为100～1200微米，直径为6～15纳米。

具体地，所述碳源裂解装置包括：碳源裂解腔体10，第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12。碳源和保护气体通过碳源进气口11通入到碳源裂解腔体10中，第一加热组件13为碳源裂解腔体提供适合碳源裂解的温度，碳源经高温裂解得到活泼的烃类的气体，然后再通过碳源出气口12和进气口21通入碳纳米管生长装置中进行碳纳米管的生长。在一些实施例中，第一加热组件13为碳源裂解腔体提供400～600℃的裂解温度，若裂解温度过低，裂解碳源气体不够充分，影响后续碳纳米管的生长，若裂解温度过高，造成不必要的能源浪费，不经济环保。在一些具体实施例中，碳源裂解腔体内裂解温度为400℃、500℃或600℃。

进一步实施例中，所述第一加热组件13设置在所述碳源裂解装置的部分或全部壁面。本发明实施例通过设置在所述碳源裂解装置壁面的第一加热组件13对碳源气体进行均匀的加热，使裂解腔体内温度达到碳源裂解温度。在一些具体实施例中，所述第一加热组件13设置在所述碳源裂解装置的顶壁面和底壁面，通过顶壁面和底壁面的第一加热组件13使裂解装置内裂解温度更均衡稳定，对碳源的裂解效果好。本发明实施例对第一加热组件13不做具体限定，只要能实现使碳源裂解装置内温度为400～600℃即可，在一些具体实施例中，第一加热组件13可以是石英加热管、电阻丝加热器等。

在一些具体实施例中，所述碳源裂解装置包括：第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12；第一加热组件13设置在所述碳源裂解装置的顶壁面和底壁面，使裂解装置内温度达到400～600℃。

具体地，所述碳纳米管生长装置包括：碳纳米管生长腔体20、传送组件、第二加热组件23、进气口21和出气口22。本发明实施例经裂解装置1裂解后的碳源通过与碳纳米管生长装置的进气口21导通的碳源出气口12，进入到碳纳米管生长装置中在碳纳米管生长基片24上进行碳纳米管的生长。

进一步实施例中，在所述碳纳米管生长腔体20内，所述传送组件从腔体的一端向相对的另一端延伸设置，所述传送组件从工作顺序依次包括进样单位26、传送单位25、回收单位27。传送组件的工作顺序为：进样单位26为所述传送单位25提供待生长碳纳米管的所述碳纳米管生长基片24，传送单位25连续均匀的传送所述碳纳米管生长基片24的同时碳纳米管生长基片24在所述传送单元25上进行碳纳米管生长，完成碳纳米管生长后的所述碳纳米管生长基片24经所述传送单位运送至所述回收单元27进行冷却和/或回收。

在一些具体实施例中，在所述碳纳米管生长装置中，所述传送单位25的传送方向沿所述进气口21朝所述出气口22的方向设置，碳纳米管生长基片24均匀的分布在所述传送单元25上，碳源从进气口21进入后在进气口21位置碳源有最佳的浓度和活性，碳源立刻与传送单元25上的生长组件催化生长碳纳米管，随着传送单元25往出气口22方向运送碳源浓度逐渐降低，碳纳米管的生长逐渐达到完成。在一些实施例中，碳纳米管生长装置中进气口21与出气口22设置在相对的两侧壁上。在一些实施例中，传送单元25可以是不锈钢等耐高温的传送带，或者是传送导轨，传送单元25的运送轨迹可以是直线型，也可以是蛇形曲线等任意形状，只要能实现均匀稳定地运送碳纳米管生长基片24，不会影响碳纳米管生长基片24表面碳纳米管的生长即可。

进一步实施例中，所述第二加热组件23设置在所述传送单元25的下侧沿所述进样单位26向所述回收单位27设置。本发明实施例所述第二加热组件23设置在所述传送单元25的下侧，但不会随着传送单位的传送带移动，沿所述进样单位26向所述回收单位27设置，能够为第二加热组件23为碳纳米管提供合适的生长温度，当碳纳米管生长基片24从进样单位运送到传送单位上时，便通过设置在传送单元下侧的加热组件提供的加热温度进行碳纳米管的生长，碳纳米管生长基片24进行碳纳米管生长的同时随着传送单元25移动，当碳纳米管生长完后进入回收单元27进行碳纳米管基片24的回收，实现连续化批量生产。另外，通过调节传送单位25的传送速率可调节碳纳米管生长基片24的生长时间，从而灵活适用于不同规模尺寸的生产需求。

在一些具体实施例中，所述第二加热组件23沿所述传送单位25的传送方向设置，所述第二加热组件23至少设置在所述传送单位25靠近所述进气口的一端。本发明实施例第二加热组件23设置在所述传送单位25靠近所述进气口21的一端，所述第二加热组件的延伸方向与所述传送单位的传送方向一致，第二加热组件23为碳纳米管生长基片提供400～700℃的加热温度，该加热温度既能够进一步对未完全裂解的碳源气体进一步裂解成烃类气体，又能在催化剂作用下使从进入的烃类气体迅速稳定的进行碳纳米管的生长，保证生长的碳纳米管质量，纯度高，缺陷少，长径比高，温度过高或过低都无法有效催化生长碳纳米管。

进一步实施例中，所述第二加热组件23的设置长度为所述传送单位25长度的部分或全部。本发明实施例第二加热组件23的设置长度可以是传送单位25长度的部分或全部，当第二加热组件23的设置长度是传送单位25长度的部分时，根据碳纳米管生长所需的时间设置传送单位25的传送速率，使碳纳米管生长基片24在经过第二加热组件23时完成碳纳米管的生长，运送远离加热组件后开始进行冷却，最后经回收单位27回收；当第二加热组件23的设置长度是传送单位25长度的全部时，碳纳米管生长基片24在整个传送单位传送过程中均可进行碳纳米管生长，生长完成后进入回收单位27进行回收的同时进行冷却。本发明实施例第二加热组件23的设置长度可以根据实际需求情况灵活调控，应用范围广泛。

在一些具体实施例中，所述第二加热组件23的设置长度至少为所述传送单位25长度的5％。本发明实施例所述第二加热组件23的设置长度至少为所述传送单位25长度的5％，该长度的第二加热组件23有效确保了碳纳米管充分稳定的生长，当碳纳米管生长基片24通过传送带运送至远离第二加热组件23时，随着温度的逐渐降低，生长的碳纳米管性能逐渐趋于稳定；当生长有碳纳米管的组件运送至传送单位25靠近回收单位27一端时，碳纳米管完全稳定固化下来，此时再对碳纳米组件进行回收能够有效避免组件上碳纳米管相互之间的接触对碳纳米管阵列及结构的破坏。在一些实施例中，所述第二加热组件23的设置长度可以是所述传送单位25长度的5％～70％，具体可以是5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％，充分确保碳纳米管的充分生长和冷却，然后再进行回收。

本发明实施例对第一加热组件13和第二加热组件23的加热方式不做具体限定，只要能达到碳纳米管的催化生长温度即可。在一些具体实施例中，第一加热组件13和第二加热组件23采用石英管加热和/或钨丝加热。

如附图2所示，在一些实施例中，所述第二加热组件23设置传送单位25的内侧，传送单位25包括两端的传动滚轮和随传送滚轮运转的传送带、传送导轨等传送部件，第二加热组件23设置在传动部件与传动滚轮围成的腔体内侧，对传送单位25上传送的碳纳米管生长基片24有更好的加热效果，更好地催化碳纳米管生长基片24上碳纳米管的生长。

进一步实施例中，所述碳纳米管生长基片24包括基片，所述基片用于承载生长碳纳米管的催化剂。本发明实施例碳纳米管生长基片24，所述基片用于承载生长碳纳米管的催化剂，作为碳纳米管生长的载体，基片上催化剂能催化生长碳纳米管。本发明实施例对碳纳米管生长基片24的形状、大小等不做具体限定，其形状大小可根据碳纳米管批量连续化生产设备的具体规格合理选择。在一些实施例中碳纳米管生长基片24形状可以是圆形或矩形，在传送单位25上，可以根据实际生产需要放置若干个碳纳米管生长基片24，每个碳纳米管生长基片24之间设置合理的间距，如5～20厘米等；沉积有金属催化剂层的基片表面朝向远离传送单位25的一侧，若基片的两侧面同时沉积有金属催化剂层，则传送单位25以夹持或托住基片侧边的形式进行传送，使沉积有金属催化剂层的基片表面均与碳源气体充分接触生长碳纳米管。

在一些实施例中，所述基片选自：硅片、镍片、铜片中的一种。本发明实施例选择的硅片、镍片、铜片等基片均具有较好的表面平整性，可均匀地承载催化剂，并在高温下不影响催化剂的催化性能，有利于碳纳米管均匀稳定有序的生长。在一些具体实施例中，基片采用硅片，硅片在高温下具有更稳定的性质，更有利于碳纳米的生长。

进一步实施例中，所述碳纳米管批量连续化生产设备还包括抽真空装置，所述抽真空装置与所述碳纳米管生长装置连接，对所述碳纳米管生长腔体进行真空处理。本发明实施例通过抽真空装置可以去除碳纳米管生长装置内的混杂气体并调节碳纳米管生长装置内的真空度，为碳纳米管生长提供更好的生长条件。

进一步实施例中，所述碳纳米管批量连续化生产设备还包括保护气体提供装置，所述保护气体提供装置与所述碳源裂解装置和/或所述碳纳米管生长装置连接，所述保护气体提供装置至少能提供氮气、氩气、氦气中的一种保护气体。本发明实施例保护气体提供装置，既能够为碳源裂解装置提供氮气、氩气、氦气等保护气体作为载体并防止碳源高温氧化，又能够为碳纳米管生长装置提供氮气、氩气、氦气等保护气体，使碳纳米管生长装置内其他氛围纯净且防止氧化，有利于碳纳米管的生长。

进一步实施例中，所述碳纳米管批量连续化生产设备还包括控制组件，所述控制组件用于调控所述碳纳米管批量连续化生产设备中各组件中的至少一个。本发明实施例控制组件能够同时或单独控制碳纳米管批量连续化生产设备中的任一组件，在保证碳纳米管质量的同时，灵活调控碳纳米管的生长速率和量产速率。

相应地，本发明实施例还提供了一种采用上述的碳纳米管批量连续化生产设备制备碳纳米管的方法，包括以下步骤：

S10.通过碳源进气口向碳源裂解装置提供碳源气体，调控所述第一加热组件以规定加热温度对所述碳源裂解腔体内的碳源气体进行加热使其进行裂解反应，从而得到不稳定烃类气体；

S20.将所述不稳定烃类气体与保护气体混合后，以规定流速通过进气口添加到所述碳纳米管生长装置中，为碳纳米管生长提供气体氛围；

S30.碳纳米管生长基片通过进样单位连续均匀的送出至传送单位，所述传送单元连续均匀的运送所述碳纳米管生长基片经过第二加热组件，所述第二加热组件为碳纳米管的生长提供生长温度；

S40.完成碳纳米管生长后的所述碳纳米管生长基片继续被传送单位运送至回收单位回收。

本发明提供的制备碳纳米管的方法采用上述的碳纳米管批量连续化生产设备，通过碳源进气口向碳源裂解装置提供碳源气体，调控所述第一加热组件以规定加热温度对所述碳源裂解腔体内的碳源气体进行加热使其进行裂解反应，从而得到不稳定烃类气体；将所述不稳定烃类气体与保护气体混合后，以规定流速通过进气口添加到所述碳纳米管生长装置中，为碳纳米管生长提供气体氛围，裂解的碳源既能够加快碳纳米管的生长速率，提高碳管生长效率，而且经高温裂解后的碳源具有高且稳定的温度，使碳纳米管生长装置内生长温度较稳定，避免碳源裂解吸热破坏生长装置内温度的平衡导致的碳源堆积、粘附形成非晶碳等形态，提高了碳纳米管生长的稳定性和碳纳米管的质量，同时降低了碳纳米管生长所需的温度，节省了能耗。碳纳米管生长基片通过进样单位连续均匀的送出至传送单位，所述传送单元连续均匀的运送所述碳纳米管生长基片经过第二加热组件，所述第二加热组件为碳纳米管的生长提供生长温度；完成碳纳米管生长后的所述碳纳米管生长基片继续被传送单位运送至回收单位回收，本发明通过对碳纳米管生长基片数量的设定，可满足生产不同量的碳纳米管需求，通过对传送单元速率的控制可灵活调节碳纳米管的生长时间，制备灵活，容易实现连续化量产和应用。

具体地，上述步骤S10和S20中，通过碳源进气口向碳源裂解装置提供碳源气体，调控所述第一加热组件以规定加热温度对所述碳源裂解腔体内的碳源气体进行加热使其进行裂解反应，从而得到不稳定烃类气体；然后将所述不稳定烃类气体与保护气体混合后，以规定流速通过进气口添加到所述碳纳米管生长装置中，为碳纳米管生长提供气体氛围。本发明实施例对碳源进行裂解得到烃类气体，预先裂解的碳源既能够加快碳纳米管的生长速率，提高碳管生长效率，而且经高温裂解后的碳源具有高且稳定的温度，使碳纳米管生长装置内生长温度较稳定，避免碳源裂解吸热破坏生长装置内温度的平衡导致的碳源堆积、粘附形成非晶碳等形态，提高了碳纳米管生长的稳定性和碳纳米管的质量，同时降低了碳纳米管生长所需的温度，节省了能耗。其中保护气体能够有效避免碳源在高温环境中氧化，裂解得到的烃类气体加快后续碳纳米管的生长速率和生长质量，对碳源的裂解时间只要能实现充分裂解碳源成烃类气体即可，在一些实施例中，对所述碳源进行高温裂解处理的时间为5秒～5分钟，该裂解时间皆可达到对碳源的充分裂解。将所述不稳定烃类气体与保护气体混合后，以规定流速通过进气口添加到所述碳纳米管生长装置中，其中，保护气体能够有效的防止碳纳米管、金属催化剂等在高温环境中的氧化，同时能够较好的调节生长装置中碳源的含量，更好的调控碳纳米管的生长速率和效果。

进一步实施例中，所述第一加热组件提供400-600℃的温度，通过第一加热组件提供的400～600℃的裂解温度即可使碳源裂解成不稳定的烃类气体。

进一步实施例中，所述碳源选自：乙炔、乙烯、己烷、甲烷、丙烯、丁烷、一氧化碳、苯、乙醇中的至少一种。本发明实施例乙炔、乙烯、己烷、甲烷、丙烯、丁烷、一氧化碳、苯、乙醇中的至少一种碳源，在温度为400～600℃的条件下均能够迅速且较稳定的裂解成烃类气体，为后续碳纳米管快速、高效、稳定的生长提供物质基础。

进一步实施例中，所述保护气体选自：氮气、氢气、氩气、氦气中的至少一种。本发明实施例氮气、氢气、氩气、氦气中的至少一种保护气体均能起到载气作用，同时能够起到防止碳源氧化和调节碳源浓度等作用。

进一步实施例中，按所述不稳定烃类气体和所述保护气体的体积比为(0.03～0.1)：1混合后，通过进气口以550～6000ml/min的速率添加到所述碳纳米管生长装置中。本发明实施例按所述烃类气体和所述保护气体的体积比为(0.03～0.1)：1混合后添加到碳纳米管生长装置中，一定配比的保护气体不但能充当载气的作用；而且又可以排除碳纳米管批量连续化生产设备中的空气，防止碳源气体在高温裂解装置中氧化，同时防止生长后的碳纳米管被高温氧化；另外，保护气体还能有效控制碳源气体的含量，从而有效控制碳纳米管的生长速率，避免碳源通入过多碳纳米管生长不及时导致碳副产物的生成碳源和保护气体的体积比例为(0.03～0.1)：1，该体积比例既能够起到较好的载气、抗氧化等作用，而且该体积比更有利于碳纳米管的生长，若体积比过高，则碳源浓度过高，其中超出碳纳米管生长所需的碳源生成的一次产物、二次产物等活性自由基会相互结合形成其他形式的碳分子，如碳氢分子，非晶碳等，不但降低了催化剂活性，降低碳纳米管的生长效率，而且影响生成的碳纳米管质量，使碳管结构缺陷增多，杂质含量高。在一些具体实施例中，碳源和保护气体的体积比例可以是0.03:1、0.04:1、0.05:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1、0.09:1或0.1:1。在一些实施例中，将不稳定烃类气体与氢气以及至少一种另外的保护气体混合后添加到碳纳米管生长装置中进行碳纳米管的生长，其中氢气能够使碳纳米管生长催化剂保持更好的活性。

进一步地，将所述烃类气体和所述保护气体的混合气以550～6000ml/min的速率添加到所述碳纳米管生长装置中进行碳纳米管生长，气速率进一步有效的保障了碳纳米管生长所需的碳源量，较好地控制了碳纳米管的生长速率。若进气速率过低，则反应的烃类气体的量较低，从而影响碳纳米管生长量；若进气速率过高，则部分碳源气体来不及在裂解装置中裂解就进入生长装置，在生长装置中短时间内碳源气体裂解不充分，影响碳纳米管的生长质量。在一些实施例中，所述进气速率可以是550ml/min、1000ml/min、2000ml/min、3000ml/min、4000ml/min、5000ml/min或6000ml/min。

进一步实施例中，所述碳纳米管生长基片包括基片和至少沉积在所述基片一侧表面的金属催化剂层，其中，所述基片选自：硅片、镍片、铜片中的一种，这些基片表面平整性好，可均匀地承载金属催化剂，并在高温下不影响催化剂的催化性能，有利于碳纳米管均匀稳定有序的生长。

进一步实施例中，所述金属催化剂层由粒径不大于20纳米的金属催化剂颗粒组成。本发明实施例金属催化剂层由小粒径的金属催化剂颗粒组成，有利于生长小直径的碳纳米管，本发明实施例碳纳米管批量连续化生产设备生长的碳纳米管直径为6～15纳米，从而有效提高生长的碳纳米的长径比。

在一些具体实施例中，所述金属催化剂层包括：铁、钼、钛、钒、铬、锰、镍、钴、钌、铅、银、铂、金中的至少一种金属单质催化剂，和/或，铁、钼、钛、钒、铬、锰、镍、钴、钌、铅、银、铂、金中至少两种金属组成的合金催化剂中的至少一种。本发明实施例采用的这些催化剂均能够较好的催化碳纳米管的有序生长。在一些具体实施例中，金属催化剂颗粒采用铁、镍、钴中的至少一种金属催化剂，或铁、镍、钴组成的合金催化剂中的至少一种，这些催化剂颗粒有更高的催化活性。

进一步实施例中，所述金属催化剂层的厚度为15～30微米。本发明实施例厚度为15～30微米的金属催化剂层，能够有效确保基片上催化剂层的催化活性稳定且持续，有利于碳纳米管生长成管长为100～1200微米的有序的高长径比的碳纳米管。若金属催化剂层的厚度过薄或过厚都会影响碳纳米管的长径比和有序程度。

具体地，上述步骤S30和S40中，碳纳米管生长基片通过进样单位连续均匀的送出至传送单位，所述传送单元连续均匀的运送所述碳纳米管生长基片经过第二加热组件，所述第二加热组件为碳纳米管的生长提供生长温度；完成碳纳米管生长后的所述碳纳米管生长基片继续被传送单位运送至回收单位回收。

进一步实施例中，所述第二加热组件为所述碳纳米管生长基片提供400～700℃的加热温度，该温度能够较好的催化碳纳米管生长基片上碳纳米管的生长，所述碳纳米管生长基片包括基片和至少沉积在所述基片一侧表面的金属催化剂层，碳纳米管生长在所述碳纳米管生长基片沉积有金属催化剂层的一侧表面。

进一步实施例中，根据碳纳米管生长所需的时间，以及第二加热组件的设置长度，调节所述传送单元的运送速率，使所述碳纳米管生长基片被传送单位运送经过所述第二加热组件的时间不低于碳纳米管生长所需的时间。在一些具体实施例中，所述碳纳米管生长基片被传送单位运送经过所述第二加热组件的时间控制在5～30分钟，更好的控制碳纳米管的制备速率，提高制备效率。

在一些实施例中，所述碳纳米管的制备方法在上述各实施例的碳纳米管批量连续化生产设备中进行，包括以下步骤：

将所述碳源和所述保护气体在温度为400～600℃的碳源裂解装置中进行裂解处理，得到所述烃类气体；

将所述烃类气体和所述保护气体的混合气添加到所述碳纳米管生长装置中进行碳纳米管生长，所述碳纳米管生长装置中还包括传送单元和第二加热组件，所述传送单元用于传送所述碳纳米管生长基片，所述第二加热组件为所述碳纳米管生长基片提供400～700℃的加热温度。

本发明实施例碳纳米管的制备方法在上述各实施例的碳纳米管批量连续化生产设备实现，碳源在碳纳米管裂解装置中进行高温裂解成活泼的烃类气体，然后将烃类气体和保护气体的混合气通入碳纳米管生长装置中，第二加热组件为碳纳米管生长基片提供400～700℃的加热温度，在碳纳米管生长基片上通过催化剂的高温催化作用在组件表面进行碳纳米管的生长，一方面，预先裂解的碳源在生长装置中能够迅速进行碳纳米管的生长，提高生长效率，缩短生产时间；另一方面，通过传送组件对碳纳米管生长基片连续均匀的运送，实现碳纳米管的批量生产，碳纳米管生长速率快，效率高，质量稳定，缺陷小。

进一步实施例中，所述传送单位的传送速率为0.02～0.05m/s。本发明实施例通过控制传送单位的传送速率为0.02～0.05m/s，有效合理地调控了碳纳米管的生长速率和效率，使碳纳米管能够生长至预期的长度与直径。若传送速率过快，则碳纳米管生长时间太短，碳纳米管生长不充分，生长质量差；若传送速率过慢，则碳纳米管制备效率低，且过量的碳源容易附着在碳纳米管上，影响碳纳米管的质量。

本发明实施例制备的碳纳米的长度为100～1200微米，直径为6～15纳米，具有高长径比，缺陷少，纯度高、结构稳定，理化性能优异。

为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例碳纳米管批量连续化生产设备及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

实施例1

一种碳纳米管批量连续化生产设备，如附图1所示，包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置，所述碳源裂解装置包括：第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12，所述碳纳米管生长装置包括：传送单位25、若干个碳纳米管生长基片24、第二加热组件23、进气口21和出气口22；其中，碳源裂解装置内温度为500℃，所述传送单位25为不锈钢直线传送带，传送带长度为1.2米；第二加热组件23为石英加热管设置在传送带传送的中间覆盖整个传送带长度为1.2米长度，石英加热管的温度为550℃；碳纳米管生长基片24包括硅基片和沉积在硅基片一侧表面的厚度为20微米的铁钴化合物催化剂，未沉积催化剂的一侧表面置于传送带上。

一种碳纳米管的制备方法，包括步骤：

①由碳源进气口11通入体积比为0.05:1的乙炔和氮气到碳纳米管裂解装置，在500℃下进行裂解，得到不稳定的烃类气体；

②烃类气体随着保护气体进入温度为550℃的碳纳米管生长装置，充满生长装置腔体后，启动进样单位26和传送单位25，使碳纳米管生长基片24以0.02m/s的速率依次经过加热部件进行碳纳米管的生长；

③生长有碳纳米管的硅片随着传送装置运送到靠近出气口22一侧的回收单位27进行护回收，仅需13分钟左右，即可获得50片生长有碳纳米管的硅片。

经测试验证，生长的碳纳米管长度约为392微米，管径约为6纳米。

实施例2

一种碳纳米管批量连续化生产设备，如附图1所示，包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置，所述碳源裂解装置包括：第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12，所述碳纳米管生长装置包括：传送单位25、若干个碳纳米管生长基片24、第二加热组件23、进气口21和出气口22；其中，碳源裂解装置内温度为400℃，所述传送单位25轨迹为直线的两根不锈钢导轨，传送带长度为1.2米；第二加热组件23为石英加热管设置在传送单位25中间，长度为1.2米长度，石英加热管的温度为700℃；碳纳米管生长基片24包括硅基片和沉积在硅基片一侧表面的厚度为23微米的铁钴化合物催化剂，未沉积催化剂的一侧表面置于轨迹为直线的两根不锈钢导轨上。

一种碳纳米管的制备方法，包括步骤：

①由碳源进气口11通入体积比为0.03:1的乙炔和氮气到碳纳米管裂解装置，在400℃下进行裂解，得到不稳定的烃类气体；

②烃类气体随着保护气体进入温度为700℃的碳纳米管生长装置，充满生长装置腔体后，启动进样单位26和传送单位25，使碳纳米管生长基片24以0.04m/s的速率依次经过加热部件进行碳纳米管的生长；

③生长有碳纳米管的硅片随着传送装置运送到靠近出气口22一侧的回收单位27进行护回收，仅需10分钟左右，即可获得50片生长有碳纳米管的硅片。

经测试验证，生长的碳纳米管长度约为600微米，管径约为8nm。

实施例3

一种碳纳米管批量连续化生产设备，如附图1所示，包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置，所述碳源裂解装置包括：第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12，所述碳纳米管生长装置包括：传送单位25、若干个碳纳米管生长基片24、第二加热组件23、进气口21和出气口22；其中，碳源裂解装置内温度为600℃，所述传送单位25为轨迹为曲线蛇形的两根导轨，传送带长度为8米；第二加热组件23为石英加热管设置在传送单位25中间，长度为2米长度，石英加热管的温度为600℃；碳纳米管生长基片24包括硅基片和沉积在硅基片一侧表面的厚度为21微米的铁钴化合物催化剂，未沉积催化剂的一侧表面置于轨迹为曲线蛇形的两根导轨上。

一种碳纳米管的制备方法，包括步骤：

①由碳源进气口11通入体积比为0.07:1的乙炔和氮气到碳纳米管裂解装置，在600℃下进行裂解，得到不稳定的烃类气体；

②烃类气体随着保护气体进入温度为600℃的碳纳米管生长装置，充满生长装置腔体后，启动进样单位26和传送单位25，使碳纳米管生长基片24以0.02m/s的速率依次经过加热部件进行碳纳米管的生长；

③生长有碳纳米管的硅片随着传送装置运送到靠近出气口22一侧的回收单位27进行护回收，仅需20分钟左右，即可获得50片生长有碳纳米管的硅片。

经测试验证，生长的碳纳米管长度约为1000微米，管径约为12nm。

实施例4

一种碳纳米管批量连续化生产设备，如附图1所示，包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置，所述碳源裂解装置包括：第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12，所述碳纳米管生长装置包括：传送单位25、若干个碳纳米管生长基片24、第二加热组件23、进气口21和出气口22；其中，碳源裂解装置内温度为500℃，所述传送单位25为不锈钢直线传送带，传送带长度为2米；第二加热组件23为石英加热管设置在传送带传送的中间，长度为1米长度，石英加热管的温度为600℃；碳纳米管生长基片24包括硅基片和沉积在硅基片一侧表面的厚度为22微米的铁钴化合物催化剂，未沉积催化剂的一侧表面置于传送带上。

一种碳纳米管的制备方法，包括步骤：

①由碳源进气口11通入体积比为0.1:1的乙炔和氮气到碳纳米管裂解装置，在500℃下进行裂解，得到不稳定的烃类气体；

②烃类气体随着保护气体进入温度为600℃的碳纳米管生长装置，充满生长装置腔体后，启动进样单位26和传送单位25，使碳纳米管生长基片24以0.05m/s的速率依次经过加热部件进行碳纳米管的生长；

③生长有碳纳米管的硅片随着传送装置运送到靠近出气口22一侧的回收单位27进行护回收，仅需5分钟左右，即可获得50片生长有碳纳米管的硅片。

经测试验证，生长的碳纳米管长度约为100微米，管径约为9nm。

实施例5

一种碳纳米管批量连续化生产设备，如附图1所示，包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置，所述碳源裂解装置包括：第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12，所述碳纳米管生长装置包括：传送单位25、若干个碳纳米管生长基片24、第二加热组件23、进气口21和出气口22；其中，碳源裂解装置内温度为400℃，所述传送单位25为两根不锈钢直线传送导轨，传送带长度为2米；第二加热组件23为石英加热管设置在传送单位25的中间，长度为2米长度，石英加热管的温度为700℃；碳纳米管生长基片24包括硅基片和沉积在硅基片一侧表面的厚度为22微米的铁钴化合物催化剂，未沉积催化剂的一侧表面置于两根不锈钢直线传送导轨上。

一种碳纳米管的制备方法，包括步骤：

①由碳源进气口11通入体积比为0.4:1的乙炔和氮气到碳纳米管裂解装置，在400℃下进行裂解，得到不稳定的烃类气体；

②烃类气体随着保护气体进入温度为700℃的碳纳米管生长装置，充满生长装置腔体后，启动进样单位26和传送单位25，使碳纳米管生长基片24以0.02m/s的速率依次经过加热部件进行碳纳米管的生长；

③生长有碳纳米管的硅片随着传送装置运送到靠近出气口22一侧的回收单位27进行护回收，仅需20分钟左右，即可获得50片生长有碳纳米管的硅片。

经测试验证，生长的碳纳米管长度约为800微米，管径约为10nm。

实施例6

一种碳纳米管批量连续化生产设备，包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置，所述碳源裂解装置包括：第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12，所述碳纳米管生长装置包括：传送单位25、若干个碳纳米管生长基片24、第二加热组件23、进气口21和出气口22；其中，碳源裂解装置内温度为600℃，所述传送单位25为不锈钢轨迹为曲线蛇形的传送带，传送带长度为8米；第二加热组件23为石英加热管设置在传送带传送的中间长度为2米，石英加热管的温度为600℃；碳纳米管生长基片24包括硅基片和沉积在硅基片一侧表面的厚度为20微米的铁钴化合物催化剂，未沉积催化剂的一侧表面置于传送带上。

一种碳纳米管的制备方法，包括步骤：

①由碳源进气口11通入体积比为0.08:1的乙炔和氮气到碳纳米管裂解装置，在600℃下进行裂解，得到不稳定的烃类气体；

②烃类气体随着保护气体进入温度为600℃的碳纳米管生长装置，充满生长装置腔体后，启动进样单位26和传送单位25，使碳纳米管生长基片24以0.04m/s的速率依次经过加热部件进行碳纳米管的生长；

③生长有碳纳米管的硅片随着传送装置运送到靠近出气口22一侧的回收单位27进行护回收，仅需10分钟左右，即可获得50片生长有碳纳米管的硅片。

经测试验证，生长的碳纳米管长度约为500微米，管径约为6nm。

实施例7

一种碳纳米管批量连续化生产设备，包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置，所述碳源裂解装置包括：第一加热组件13、碳源进气口11和碳源出气口12，所述碳纳米管生长装置包括：传送单位25、若干个碳纳米管生长基片24、第二加热组件23、进气口21和出气口22；其中，碳源裂解装置内温度为600℃，所述传送单位25为不锈钢轨迹为曲线蛇形的两根传送导轨，传送带长度为8米；第二加热组件23为石英加热管设置在传送单位25的中间，长度为4米长度，石英加热管的温度为500℃；碳纳米管生长基片24包括硅基片和沉积在硅基片一侧表面的厚度为21微米的铁钴化合物催化剂，未沉积催化剂的一侧表面置于两根传送导轨上。

一种碳纳米管的制备方法，包括步骤：

①由碳源进气口11通入体积比为0.05:1的乙炔和氮气到碳纳米管裂解装置，在600℃下进行裂解，得到不稳定的烃类气体；

②烃类气体随着保护气体进入温度为500℃的碳纳米管生长装置，充满生长装置腔体后，启动进样单位26和传送单位25，使碳纳米管生长基片24以0.02m/s的速率依次经过加热部件进行碳纳米管的生长；

③生长有碳纳米管的硅片随着传送装置运送到靠近出气口22一侧的回收单位27进行护回收，仅需20分钟左右，即可获得50片生长有碳纳米管的硅片。

经测试验证，生长的碳纳米管长度约为1200微米，管径约为15nm。

进一步的，为了验证本发明实施例碳纳米管批量连续化生产设备及方法进步性，本发明对实施例制备的碳纳米管进行了扫描电镜测试，测试结构如下图3～5所示。

由附图3可知，实施例1制备的碳纳米管的长度为400微米左右；由附图4可知，实施例1制备的碳纳米管的管径为6纳米左右；由附图5可知，实施例3制备的碳纳米管的直径为12纳米左右。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种碳纳米管批量连续化生产设备，其特征在于，所述碳纳米管批量连续化生产设备包括碳源裂解装置和碳纳米管生长装置；

所述碳源裂解装置包括：碳源裂解腔体，第一加热组件、碳源进气口和碳源出气口，

所述碳纳米管生长装置包括：碳纳米管生长腔体、传送组件、第二加热组件、进气口和出气口；

其中，在所述碳纳米管生长腔体内，所述传送组件从腔体的一端向相对的另一端延伸设置，所述传送组件从工作顺序依次包括进样单位、传送单位、回收单位；所述传送组件用于连续传送碳纳米管生长基片，所述传送单位的传送速率为0.02~0.05m/s；所述碳源出气口与所述碳纳米管生长装置的进气口导通；所述碳源裂解装置中包括体积比为（0.03~0.1）：1的不稳定烃类气体和保护气体的混合气体，所述混合气体通过所述进气口以550~6000ml/min的速率添加到所述碳纳米管生长装置中；

所述第一加热组件为所述碳源裂解腔体提供400~600℃裂解温度，所述第二加热组件为所述碳纳米管生长腔体提供400~700℃碳纳米管生长温度；所述第二加热组件靠近所述碳源裂解装置一侧设置，设置长度为所述传送单位长度的5%~70%；所述碳纳米管批量连续化生产设备生长的碳纳米管的长度为100~1200微米，直径为6~15纳米。

2.如权利要求1所述的碳纳米管批量连续化生产设备，其特征在于，所述进样单位为所述传送单位提供待生长碳纳米管的所述碳纳米管生长基片，所述碳纳米管生长基片在所述传送单位上进行碳纳米管生长，完成碳纳米管生长后的所述碳纳米管生长基片经所述传送单位继续运送至所述回收单位。

3.如权利要求2所述的碳纳米管批量连续化生产设备，其特征在于，所述第二加热组件设置在所述传送单位的下侧沿所述进样单位向所述回收单位设置；和/或，

所述第一加热组件设置在所述碳源裂解装置的部分或者全部壁面。

4.如权利要求3所述的碳纳米管批量连续化生产设备，其特征在于，所述第一加热组件和所述第二加热组件采用石英管加热和/或钨丝加热。

5.如权利要求1~4任一所述的碳纳米管批量连续化生产设备，其特征在于，所述碳纳米管批量连续化生产设备还包括抽真空装置，所述抽真空装置与所述碳纳米管生长装置连接，对所述碳纳米管生长腔体进行真空处理；和/或，

所述碳纳米管批量连续化生产设备还包括保护气体提供装置，所述保护气体提供装置与所述碳源裂解装置和/或所述碳纳米管生长装置连接，所述保护气体提供装置至少能提供氮气、氩气、氦气中的一种保护气体；和/或，

所述碳纳米管批量连续化生产设备还包括控制组件，所述控制组件用于调控所述碳纳米管批量连续化生产设备中各组件中的至少一个。

6.一种采用如权利要求1~5任一所述的碳纳米管批量连续化生产设备制备碳纳米管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过碳源进气口向碳源裂解装置提供碳源气体，调控所述第一加热组件以规定加热温度对所述碳源裂解腔体内的碳源气体进行加热使其进行裂解反应，从而得到不稳定烃类气体；

将体积比为（0.03~0.1）：1的所述不稳定烃类气体与保护气体混合后，以550~6000ml/min的规定流速通过进气口添加到所述碳纳米管生长装置中，为碳纳米管生长提供气体氛围；

碳纳米管生长基片通过进样单位连续均匀的送出至传送单位，所述传送单位连续均匀的运送所述碳纳米管生长基片经过第二加热组件，所述第二加热组件为碳纳米管的生长提供生长温度；

完成碳纳米管生长后的所述碳纳米管生长基片继续被传送单位运送至回收单位回收。

7.如权利要求6所述的制备碳纳米管的方法，其特征在于，

所述第一加热组件提供400-600℃的温度；和/或，

所述第二加热组件提供400-700℃的温度。

8.如权利要求6或7所述的制备碳纳米管的方法，其特征在于，根据碳纳米管生长所需的时间，以及第二加热组件的设置长度，调节所述传送单位的运送速率，使所述碳纳米管生长基片被传送单位运送经过所述第二加热组件的时间不低于碳纳米管生长所需的时间。

9.如权利要求8所述的制备碳纳米管的方法，其特征在于，所述碳源选自：乙炔、乙烯、己烷、甲烷、丙烯、丁烷、一氧化碳中的至少一种；和/或，

所述保护气体选自：氮气、氢气、氩气、氦气中的至少一种；和/或，

所述碳纳米管生长基片被传送单位运送经过所述第二加热组件的时间控制在5~30分钟。

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