KR100691523B1 - 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촉매용액을 혼합기(10)에 넣고, 혼합기(10) 내부에 설치된 교반수단(11)을 이용하여 촉매용액을 교반하는 단계(S1); 상기 혼합기(10)에서 촉매배출관(L1)을 통하여 배출된 촉매용액을 유압펌프(P1) 및 유압 컨트롤러(C1)를 이용하여 촉매공급관(L2)을 지나 분사기(20)로 이동시킨 후, 분사기(20)를 통하여 가열기(30)로 분사하는 단계(S2); 상기 분사기(20)에서 분사된 촉매용액의 액적을 가열기(30) 내부에 설치된 가열판(31)에 의하여 100~500℃의 온도로 가열하여 기상에서 건조하는 단계(S3); 및 상기 건조단계(S3)에서 생성되는 기체는 배기펌프(P2)에 의하여 배기관(L3)을 통해 가열기(30) 상부에 위치한 연소기(50)로 이동시킨 후 외부로 배출하고, 건조된 촉매입자는 가열기(30) 하부에 위치한 수집기(40)를 통하여 수거되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법에 관한 것이다.
탄소나노튜브, 촉매용액

Description

탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법{Method for mass-producing catalyst for manufacturing carbon nanotube}
도 1은 본 발명의 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치 중 혼합기의 구성을 보다 상세히 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치 중 가열기의 구성을 보다 상세히 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치를 사용하여 촉매를 대량 생산하는 과정을 도시한 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 혼합기 11 : 교반수단
12 : 중탕기 13 : 가열기
20 : 분사기 30 : 가열기
31 : 가열판 32 : 흡착기
40 : 수집기 50 : 연소기
본 발명은 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소나노튜브를 제조할 시 필요한 촉매를 대량으로 생산하기 위하여, 촉매용액을 혼합기에서 교반하고, 상기 교반된 촉매용액을 가열기에서 기상건조하여 이를 수거함으로써 촉매를 대량으로 제조하는 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)는 탄소 6개로 이루어진 육각형 모양이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있으며, 관의 지름이 수~수십nm인 튜브형태의 신소재로서, 전기 전도도가 구리와 비슷하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며, 강도는 강철의 10만 배에 달하고, 변형에 대한 내성이나 인장력에 있어서 뛰어난 특성을 가지고 있어, 미래 신소재로서의 특성을 골고루 갖추고 있다고 볼 수 있다.
이러한 탄소나노튜브는 여러 분야에서 폭넓게 활용될 수 있는데, 첨단 전자산업의 소재는 물론 일상생활의 소재로도 널리 사용될 전망이며, 탄소나노튜브의 지름을 조절하면 도체가 반도체로 바뀌어 기존 실리콘의 1만 배인 테라바이트급 집적도를 가진 메모리 칩의 설계도 가능하다. 또한, 일반 소재와는 엄청난 빛을 발산하는 탄소나노튜브의 성질을 이용하여 두께가 얇고 전력소모가 극히 적은 브라운관의 제조도 가능하게 되며, 우주복과 같은 초강력 섬유, 휴대폰 충전기, 수소연료전지, 센서 등에 사용할 수 있다.
상기와 같이 여러 분야에서 효과적으로 이용되는 신소재인 탄소나노튜브를 대량으로 제조하기 위해서는, 탄소나노튜브 생산을 위한 합성장치에 반응기체와 함께 탄소나노튜브 제조용 촉매를 연속적으로 공급하여 탄소나노튜브의 합성이 일어나도록 한다.
특히, 탄소나노튜브의 직경은 상기 탄소나노튜브 제조용 촉매의 크기에 의해 결정되며, 상기 촉매의 크기는 촉매 혼합비를 조절함으로써 결정할 수 있으므로, 탄소나노튜브를 제조에는 이때 사용되는 상기 촉매가 가장 중요한 요소라 볼 수 있다.
한편, 현재 미세 금속분말을 생산하기 위하여 사용되는 기술은 크게 물리적 방법과 화학적 방법으로 나눌 수 있는데, 이중 물리적 방법은 가스증발법, 진공증발법, 분쇄법, 아크방전법 등이며, 이러한 방법은 잘게 부수고자 하는 물질을 기계적으로 분쇄한 후, 열 또는 전자빔 등의 높은 에너지를 가하여 대상 물질을 녹인 후, 이를 증발시켜 나노분말 형태를 얻는 방법이다.
또한, 화학적 방법은 오래전부터 분말 합성에 적용된 방법으로서, 화학분말의 합성 속도가 빠르고 균일한 반응제어가 가능하다는 장점이 있으며, 화학반응의 환경에 따라, 고상반응, 액상반응, 기상반응으로 나뉜다. 이중, 액상반응법은 액체상태의 원료를 사용하는 공침법, 졸-겔법, 수열법 등이 있으나, 근래에는 글리콜 프로세스(glycol process) 방법이 제시되고 있으며, 이러한 액상반응법은 다른 합성법에 비하여 반응의 관찰과 제어가 용이하다는 장점이 있다. 또한, 기상반응법에 의한 나노분말의 합성은 한가지 이상의 기체 원료를 사용하여 분말을 합성하는 방 법으로서, 에어로졸법, 연소합성법, 기상가수분해법, 화학증착법, 화학증기응축법 등이 있으며, 기체와 기체를 반응시키거나, 크기가 작은 액적을 기체와 반응시켜 에어로졸 입자가 형성되도록 하는 방법이다.
현재 사용되고 있는 금속촉매입자의 제조방법에는 졸-겔(Sol-Gel)법, 연소법, 담지법 등의 일반적인 액상 제조방법이 있으며, 이러한 방법은 쉽고 간편하게 금속촉매의 혼합비를 조절할 수 있으며, 높은 순도의 촉매 분말을 얻을 수 있다는 장점이 있었다. 그러나, 이러한 제조방법으로는 촉매의 대량생산이 어려워 실험실 수준에서 사용가능한 적은 양의 촉매만이 생산가능하며, 적은 양의 촉매 생산량으로 인하여 촉매의 가격이 상승하고, 촉매의 가격이 상승함에 따라, 탄소나노튜브의 가격 또한 상승한다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 나노분말을 제조하기 위한 물리적 및 화학적 방법을 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량생산에 적용한 것으로서, 즉, 촉매용액을 혼합기에서 교반하고, 상기 교반된 촉매용액을 가열기에서 기상건조하여 이를 수거함으로써 촉매를 대량으로 제조하는 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치는 촉매용액을 혼합기에 넣고, 혼합기 내부에 설치된 교반수단을 이용하여 촉매용액을 교반하는 단계(S1); 상기 혼합기에서 촉매배출관을 통하여 배출된 촉매 용액을 유압펌프 및 유압 컨트롤러를 이용하여 촉매공급관을 지나 분사기로 이동시킨 후, 분사기를 통하여 가열기로 분사하는 단계(S2); 상기 분사기에서 분사된 촉매용액의 액적을 가열기 내부에 설치된 가열판에 의하여 100~500℃의 온도로 가열하여 기상에서 건조하는 단계(S3); 및 상기 건조단계(S3)에서 생성되는 기체는 배기펌프에 의하여 배기관을 통해 가열기 상부에 위치한 연소기로 이동시킨 후 외부로 배출하고, 건조된 촉매입자는 가열기 하부에 위치한 수집기를 통하여 수거되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 혼합기에서 촉매용액을 교반할 시, 상기 촉매용액을 중탕기에 넣고, 상기 중탕기의 외부를 감싸는 형태로 가열기를 설치하고, 상기 중탕기와 가열기 사이에는 물이 흐르게 하여, 상기 촉매용액을 중탕하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열판의 내측에는 다수 개의 흡착기가 설치되어 있어, 분사기에서 분사된 촉매용액이 가열판에 의하여 1차 건조된 후, 흡착기에 흡착되어 2차 건조되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치에 대한 전체적인 구성 개념도이다.
본 발명의 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치는 촉매용액을 혼합하기 위한 혼합기(10), 상기 혼합기(10)에서 혼합된 촉매용액을 분사하는 분사기(20), 상기 혼합기(10)와 상기 분사기(20) 사이에 위치하며, 상기 혼합기(10)에서 촉매배출관(L1)을 통하여 배출된 촉매용액을 촉매공급관(L2)을 통하여 분사기(20)로 이동시켜주기 위한 유압펌프(P1) 및 유압 컨트롤러(C1), 상기 분사기(20)에서 분사된 촉매용액의 액적을 가열하여 건조하기 위한 가열판(31)이 설치된 가열기(30), 상기 가열기(30)의 하부에 위치하며, 상기 가열기(30)에서 건조된 촉매입자를 수거하기 위한 수집기(40), 촉매용액이 기화할 때 발생하는 배기가스를 연소시켜 외부로 배출하기 위한 연소기(50) 및 상기 배기가스를 배기관(L3)을 통하여 가열기(30)에서 연소기(50)로 이동시켜주기 위하여 가열기(30)와 연소기(50) 사이에 위치한 배기펌프(P2)로 구성된다.
이때, 상기 혼합기(10)는 촉매용액의 혼합을 능률적으로 실시하기 위한 교반수단(11), 상기 교반수단(11)에 전력을 공급하기 위한 구동모터(16), 촉매용액의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 중탕기(12) 및 상기 중탕기(12) 내의 물을 가열하기 위한 가열기(13)로 구성된다.
도 2는 상기 혼합기(10)의 구성을 보다 상세히 도시한 개념도이다. 도 2를 참조하여 혼합기(10)의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
촉매용액이 혼합기(10)로 투하되면 먼저 혼합기(10)내에 위치한 교반수단(11)에 의하여 골고루 혼합되며, 구동모터(16)는 상기 교반수단(11)에 전력을 공급하는 역할을 한다. 상기 교반수단(11)은 교반용 날개의 형식에 따라 프로펠러형, 오어형, 터빈형 및 나선축형 등으로 분류된다. 이중, 상기 프로펠러형은 점도가 낮은 액체 또는 고체입자를 함유하고 있는 액체를 교반할 시에 적합하며, 상기 오어형은 점도가 낮은 액체를 간단히 교반할 수 있는 것이며, 상기 터빈형은 원심력을 이용하여 대상물을 교반하는 것으로서 능률이 상당히 높다. 마지막으로, 상기 나선축형은 점도가 높은 대상물을 교반할 시에 효과적이다.
촉매용액을 교반할 시, 교반에 영향을 주는 요인은 상기 교반수단(11)의 형태 뿐만 아니라, 상기 혼합기(10)내에서 액체의 움직임, 혼합기(10)의 모양 및 위치, 교반속도 그리고, 방해판의 유무에 따라 효과가 다르게 나타난다. 일반적으로 방해판이 있는 것이 교반 효과가 더 뛰어나다.
혼합기(10) 내부의 촉매용액의 화학반응을 촉진시키기 위해서는 상기 촉매용액의 온도가 일정하게 유지되는 것이 중요하다. 촉매용액의 온도를 일정하게 유지시키기 위하여, 중탕기(12)를 설치하여, 물(15)로 촉매용액(14)을 중탕하며, 상기 중탕기(12)의 외부를 감싸는 형태로 가열기(13)를 설치하여, 촉매용액(14)의 온도를 75~85℃로 일정하게 유지시킨다. 이때, 상기 온도가 75℃보다 낮아지거나, 85℃보다 높아지면, 촉매용액의 화학반응이 원활하게 일어나지 않게 된다.
특히, 상기 중탕기(12)는 상기 혼합기(10) 내부의 촉매용액에 상기 가열기(13)에서 방출되는 열이 골고루 전달되어, 촉매용액의 온도가 일정하게 유지되도록 하며, 가열기(13)에 의하여 중탕기(12) 내부의 물(15)의 온도가 상승하면, 이 물(15)의 열이 촉매용액(14)에 전달되어, 상기 촉매용액(14)을 나노입자로 침전시킨다.
유압펌프(P1) 및 유압 컨트롤러(C1)는 혼합기(10)와 분사기(20) 사이에 위치하여, 상기 혼합기(10)의 출구쪽에 위치한 촉매배출관(L1)을 통해서 배출되는 촉매용액(14)을 다음 단계인 분사기(20)로 촉매공급관(L2)을 통하여 이동시켜주는 역할 을 한다. 이때, 상기 촉매배출관(L1) 및 촉매공급관(L2)는 이를 통과하는 촉매용액(14)의 산 알칼리 성분에 의하여 부식될 수 있으므로, 테프론 코팅된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
촉매용액(14)이 촉매공급관(L2)을 통하여 유압펌프(P1)에 의해 분사기(20)로 이동되면, 상기 분사기(20)는 촉매용액(14)을 액적으로 만들어 가열기(30) 내부로 분사시킨다. 이때, 상기 분사기(20)의 각도와 분사되는 액적의 양을 조절하여 분말을 제조할 수 있으며, 제조되는 촉매의 방식에 따라, 촉매의 점도가 결정되므로, 점도의 영향을 최소화하는 기어펌프 또는 베인펌프를 사용하는 것이 바람직하며, 압력은 0~200kg/cm2으로 조정한다.
기어펌프는 기어에 의해 펌프작동을 하는 것으로서, 서로 맞물리는 2개의 기어를 외접하는 케이스 속에 넣고 기어를 회전시켜 톱니의 홈과 둘레의 벽 사이에 생기는 공간의 이동을 이용한 펌프이다. 베인펌프는 회전자 부분이 들어있는 케이싱 속에 여러 장의 날개(베인)를 설치하여 이를 회전시켜 유체를 흡입하고 송출하는 펌프이다.
또한, 상기 분사기(20)의 각도를 잘못 조절하게 되면, 분사되는 액적이 가열기(30)의 내벽에 흡착하여 손실을 가져올 수 있으므로, 분사되는 각을 일정하게 조절하기 위한 캡을 상기 분사기(20)에 설치하는 것이 바람직하다.
촉매용액(14)의 액적이 상기 분사기(20)에 의해 가열기(30) 내부로 분사되면, 상기 가열기(30)의 내부에 설치된 가열판(31)의 온도가 상승하여, 상기 액적을 기상에서 건조한다. 액적을 기상에서 건조시키기 위하여, 상기 가열판(31)의 온도는 100~500℃인 것이 바람직하며, 이때, 상기 가열판(31)의 온도가 100℃보다 낮으면, 액적의 건조가 원활하게 일어나지 않고, 온도가 500℃보다 높으면, 고온으로 인하여 촉매입자의 질이 떨어지는 문제점이 있다. 상기 가열판(31)의 길이는 분사되는 액적의 양에 따라 다양하게 조절할 수 있는 것이다.
이때, 또 다른 실시예로 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가열기(30)의 내부에 흡착기(32)를 가열판(31)의 내측에 수직이나 수평의 형태로 다수 개 설치할 수 있다. 도 3은 상기 가열기(30)의 구성을 보다 상세히 도시한 개념도로서, 도 3을 참조하여 가열기(30)의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 가열판(31)의 내측에 설치되는 흡착기(32)는 상기 분사기(20)에서 분사되는 액상의 촉매가 가열기(20) 내벽에 흡착되는 것을 막기 위한 것으로, 흡착기(32)에 흡착된 촉매 입자는 고상화 상태로 수거되어 탄소나노튜브의 제조에 이용한다. 상기 흡착기(32)는 고순도 알루미늄 판인 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같이 흡착기(32)를 가열판(31)의 내측에 설치할 경우, 가열판(31)의 크기를 임의로 조절할 수 있으며, 가열기(30) 내부에서 촉매를 흡착시키는 방법에 의하여 대량으로 촉매를 생산할 수 있다는 장점이 있다.
즉, 소량의 촉매를 생산하는 경우에는 분사기(20)를 설치하지 않고도, 촉매용액을 용기에 담아 가열기(30) 내로 투입하여 건조하는 것이 가능하지만, 대량의 촉매를 생산하기 위해서는 분사기(20)에 의하여 촉매용액을 분사한 후, 분사된 촉매용액이 흡착기(32)에 흡착되도록 하여 가열판(31)에 의하여 건조시킨다.
만약, 대량의 촉매를 생산할 시, 촉매용액을 용기에 담아 건조하는 방법을 이용하게 되면, 용기에 담겨진 촉매용액의 외부가 먼저 건조되면서 막을 형성하여, 내부의 촉매용액은 균일하게 건조되지 않는 문제점이 발생한다. 그러나, 본 발명에 의한 대량 생산 장치의 가열기에서는 분사기(20)에서 촉매용액이 미크론 단위로 분사된 후, 미세하게 분사된 촉매용액이 우선 가열판(31)에 의해 기상에서 1차 건조된 후, 흡착기(32)에서 2차 건조되므로, 빠른 시간 내에 대량의 촉매가 생산되는 것이다. 또한, 다수 개의 흡착기(32)를 설치함으로써, 촉매를 보다 균일한 상태로 건조시키고 용이하게 수거할 수 있다.
상기 가열기(30)에서 건조된 촉매입자는 상기 가열기(30) 하부에 위치한 수집기(40)를 통하여 수거된다. 경우에 따라, 여러 개의 수집기(40)를 설치할 수도 있다.
가열기(30)에서 액적의 건조공정이 일어나는 동안, 배기가스가 발생하게 되는데, 이러한 배기가스는 상기 가열기(30)의 출구쪽에 위치한 배기관(L3)을 통하여 연소기(50)로 이동하여, 상기 연소기(50)에서 배가가스에 포함된 유해기체 등을 연소한 후, 외부로 방출된다.
이때, 기체의 이동은 가열기(30)와 연소기(50) 사이에 위치한 배기펌프(P2)에 의하여 원활히 이루어진다.
상기에서 설명한 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치는 설치 가능한 장소나 편리성 등을 고려하여 수평구조 뿐만 아니라, 수직구조로 제작하는 것 또한 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같은 구조를 갖는 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치를 이용한 구체적 생산공정을 도 4를 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 장치를 사용하여 촉매를 대량 생산하는 과정을 도시한 순서도이다.
우선, 교반단계(S1)에서는 촉매용액을 혼합기(10)에 넣고, 혼합기(10) 내부에 설치된 교반수단(11)을 이용하여 상기 촉매용액을 골고루 교반한다. 상기 교반수단(11)은 프로펠러형, 오어형, 터빈형 또는 나선축형이 사용될 수 있으며, 구동모토(16)에 의하여 전력이 공급된다.
이때, 상기 촉매용액은 산화마그네슘(MgO), 철(Fe) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 금속입자를 포함하는 용액을 사용한다.
상기 혼합기(10)는 혼합기(10) 내의 촉매용액(14)의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 중탕기(12) 및 가열기(13)를 포함하는 것을 사용한다. 즉, 가열기(13)를 이용하여 중탕기(12) 외부의 물(15)의 온도를 75~85℃로 유지하여, 상기 물(15)의 열이 중탕기(12) 내부의 촉매용액(14)으로 전달될 수 있도록 한다. 촉매용액(14)이 가열되면, 상기 촉매용액(14)은 나노입자의 상태로 혼합기(10) 바닥에 침전하게 된다.
본 교반단계(S1)에서 혼합된 촉매용액(14)은 촉매배출관(L1)을 통하여 다음 단계로 이동한다.
유압펌프(P1) 및 유압 컨트롤러(C1)는 혼합기(10)와 분사기(20) 사이에 위치 하여, 상기 혼합기(10)의 출구쪽에 위치한 촉매배출관(L1)을 통해서 배출되는 촉매용액(14)을 다음 단계인 분사기(20)로 촉매공급관(L2)을 통하여 이동시켜주는 역할을 한다. 이때, 상기 촉매배출관(L1) 및 촉매공급관(L2)는 이를 통과하는 촉매용액(14)의 산 알칼리 성분에 의하여 부식될 수 있으므로, 테프론 코팅된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 분사단계(S2)에서는 상기 촉매배출관(L1)을 통하여 혼합기(10)에서 배출된 촉매용액이 촉매공급관(L2)를 통하여 분사기(20)로 이동한다. 상기 촉매용액의 이동은 유압펌프(P1) 및 유압 컨트롤러(C1)에 의하여 이루어지며, 촉매용액은 분사기(20)에 의하여 액적상태로 분사된다. 상기 분사기(20)에 사용되는 펌프의 형태는 0~200kg/cm2의 압력범위를 갖는 기어펌프 또는 베인펌프를 사용하며, 이는 제조되는 촉매의 점도에 최소한의 영향을 주는 것이다.
다음, 건조단계(S3)에서는 상기 분사기(20)를 통하여 분사된 액적이 가열기(30) 내부에 설치된 가열판(31)에 의하여 건조된다. 가열판(31)의 온도는 100~500℃인 것이 바람직하며, 상기 액적이 기상에서 건조될 수 있도록 한다.
한편, 상기 가열판(31)의 내측에는 고순도 알루미늄 재질의 흡착기(32)를 다수 개 설치하는 것이 가능하며, 이러한 경우, 분사기(20)에서 분사되는 액적이 먼저 가열판(31)에 의하여 1차 건조되고 이후, 흡착기(32)에 흡착되어 2차 건조되므로, 빠른 시간 내에 균일한 상태의 촉매를 대량 얻을 수 있다.
다음, 수거단계(S4)에서는 상기 가열기(30)에서 건조된 금속촉매가 가열기 (30) 하부에 위치한 수집기(40)에 누적되면 이를 수거한다. 이때, 상기 건조단계(S3)에서 촉매용액의 액적을 건조할 시 발생하는 기체는 가열기(30)의 출구쪽에 위치한 배기관(L3)을 통하여 배기펌프(P2)에 의해 연소기(50)로 이동한 후, 상기 연소기(50)에서 배가가스에 포함된 유해기체 등을 연소한 후, 외부로 방출된다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법에 의하면, 기존의 실험실에서 비이커 등을 이용하여 촉매를 생산하는 방법에 비하여, 촉매를 대량으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 촉매의 생산시간을 단축할 수 있으며, 촉매의 수거 또한 용이하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 탄소나노튜브 제조용 촉매를 대량으로 생산하기 위한 가열기는 액체의 증발을 빠르고 간단하게 할 수 있게 하며, 기상에서 금속촉매를 획득하는 것이므로, 금속촉매를 쉽게 수거할 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 양질의 탄소나노튜브 제조용 촉매를 짧은 시간에 대량으로 얻을 수 있으므로, 촉매의 생산비용을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 탄소나노튜브의 생산비용을 절감하여 산업분야에 널리 이용할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 촉매용액을 혼합기(10)에 넣고, 혼합기(10) 내부에 설치된 교반수단(11)을 이용하여 촉매용액을 교반하는 단계(S1);
    상기 혼합기(10)에서 촉매배출관(L1)을 통하여 배출된 촉매용액을 유압펌프(P1) 및 유압 컨트롤러(C1)를 이용하여 촉매공급관(L2)을 지나 분사기(20)로 이동시킨 후, 분사기(20)를 통하여 가열기(30)로 분사하는 단계(S2);
    상기 분사기(20)에서 분사된 촉매용액의 액적을 가열기(30) 내부에 설치된 가열판(31)에 의하여 100~500℃의 온도로 가열하여 기상에서 건조하는 단계(S3); 및
    상기 건조단계(S3)에서 생성되는 기체는 배기펌프(P2)에 의하여 배기관(L3)을 통해 가열기(30) 상부에 위치한 연소기(50)로 이동시킨 후 외부로 배출하고, 건조된 촉매입자는 가열기(30) 하부에 위치한 수집기(40)를 통하여 수거되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합기(10)에서 촉매용액(14)을 교반할 시,
    상기 촉매용액(14)을 중탕기(12)에 넣고, 상기 중탕기(12)의 외부를 감싸는 형태로 가열기(13)를 설치하고, 상기 중탕기(12)와 가열기(13) 사이에는 물(15)이 흐르게 하여, 상기 촉매용액(14)을 중탕하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제 조용 촉매의 대량 생산 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가열판(31)의 내측에는 다수 개의 흡착기(32)가 설치되어 있어, 분사기(20)에서 분사된 촉매용액이 가열판(31)에 의하여 1차 건조된 후, 흡착기(32)에 흡착되어 2차 건조되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 촉매의 대량 생산 방법.
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