KR101602685B1

KR101602685B1 - 연속식 카본나노튜브 제조방법

Info

Publication number: KR101602685B1
Application number: KR1020130017424A
Authority: KR
Inventors: 윤광우; 김진도; 장광현; 김욱영
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2016-03-11
Also published as: KR20140103689A

Abstract

본 발명은 연속식 카본나노튜브 제조방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것으로서, a) 탄소원(carbon source), 환원성 기체 및 불활성 기체가 포함된 반응기체와 촉매를 반응시켜 카본나노튜브를 생성하는 단계; b) 반응생성물로부터 카본나노튜브와 부산물인 혼합기체를 분리하는 단계; c) 분리된 혼합기체의 기체성분을 별도로 분리정제하지 않고, 일부는 상기 a) 단계로 재순환시키고 나머지는 배출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 연속식 카본나노튜브 제조방법을 개시한다. 본 발명에 의한 방법 및 장치는 배출기체의 일정 성분을 분리하기 위한 기체분리유닛이나 분리공정을 별도로 사용하지 않으면서도 부반응물질의 축적량을 적정한 수준으로 제어할 수 있기 때문에 공정효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

연속식 카본나노튜브 제조방법{CONTINUOUS PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING CARBON NANOTUBES}

본 발명은 연속식 카본나노튜브 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 분리공정 없이 배출기체를 재순환하여 효율을 높인 연속식 카본나노튜브 제조공정에 관한 것이다.

카본나노튜브(이하, 'CNT'라 한다)는 일반적으로 아크 방전법(arc discharge), 레이저 증발법(laser ablation), 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition) 등에 의하여 제조된다. 그러나, 상기 아크 방전법 및 레이저 증발법은 대량 생산이 어렵고, 과다한 아크 생산비용 또는 레이저 장비구입비용이 문제된다.

또한, 상기 화학 기상 증착법은 기상 분산 촉매를 사용하는 방법인 경우 합성속도가 매우 더디고 합성되는 CNT의 입자가 너무 작은 문제가 있으며, 기판 담지 촉매를 사용하는 방법인 경우 반응기 내의 공간 이용 효율이 크게 떨어져 CNT의 대량 생산에 한계가 있다.

보다 개선된 CNT의 대량 생산방법으로 로테이팅 드럼(rotating drum) 형태의 반응기에 촉매를 주입한 후 반응기체를 주입시켜 CNT를 제조하는 로터리 킬른(rotary kiln) 방식과, 반응기 내부에 유동매체가 가열상태로 유동하는 유동층을 형성시키고 이 유동층 내에서 CNT를 합성하는 유동층 반응기를 이용하는 방법이 개시되었다.

이러한 CNT의 대량생산방법에서는 카본원인 탄화수소류의 기체와 불활성의 희석기체 및 고온에서 CNT 생성반응을 제어하는 환원성 기체를 포함한 반응기체가 반응기로 유입되며 반응기에서는 카본원이 CNT로 전환 소모됨과 동시에 두배의 환원성 기체(구체적인 예로 수소 기체)가 부생하게 되므로 이들을 특정의 혼합비율로 제어하는 기술적인 수단이 필요하다.

그러나, 종래에 행해진 상기 로터리 킬른 방식과 유동층 반응기를 이용한 방법은 카본원(carbon source)의 전환율이 최대 80 % 수준에 그치고, 특히 부생되는 환원성 기체의 선택적 처리방법이 부재하여 반응기에서 배출되는 혼합기체를 직접 소각처리함으로써 원재료비가 상승되며 설비규모 자체가 과대 설계되어 단위 생산성에 한계가 있고, 폐기체의 소각처리로 다량의 이산화탄소 등이 배출되는 문제가 있다.

따라서 종래의 방법은 기체분리유닛이나 공정 사용이 필수적이었으나, 별도의 기체분리유닛이나 분리공정 없이도 부반응물질의 축적량을 적정한 수준으로 제어할 수 있다면 공정효율이 크게 향상시킬 수 있을 것이다.

따라서 본 발명은 연속식 카본나노튜브 제조공정에서 배출되는 기체를 기체분리유닛이나 기체분리공정을 사용하지 않으면서 재순환시키면서 반응중 부반응물질의 축적량을 적정 수준으로 제어할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

a) 탄소원(carbon source), 환원성 기체 및 불활성 기체가 포함된 반응기체와 촉매를 반응시켜 카본나노튜브를 생성하는 단계;

b) 반응생성물로부터 카본나노튜브와 부산물인 혼합기체를 분리하는 단계; 및

c) 분리된 혼합기체의 기체성분을 별도로 분리정제하지 않고, 일부는 상기 a) 단계로 재순환시키고 나머지는 배출하는 단계;를 포함하는 연속식 카본나노튜브 제조방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 a) 단계에서 탄소원과 환원성 기체의 몰비는, 1:0.5 내지 1:10인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 c)단계에서 재순환되는 혼합기체와 배출되는 혼합기체의 유량비(순환비)가 3:7 내지 5:5인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 c) 단계에서 혼합기체의 순환비는 부반응 기체의 축적량, 불활성 기체의 축적량과 공급량의 합계가 일정하게 되도록 조정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 c) 단계에서 혼합기체를 재순환시키 전에 카본나노튜브를 포함하는 고형물을 제거하는 단계를 더 거치는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한,

1) 탄소원(carbon source), 환원성 기체 및 불활성 기체가 포함된 반응기체와 촉매를 반응시켜 카본나노튜브를 생성하는 반응기;

2) 반응생성물로부터 카본나노튜브와 부산물인 혼합기체를 분리하는 분리기; 및

3) 상기 분리기에서 분리된 혼합기체의 기체성분을 별도로 분리정제하지 않고 일부는 상기 반응기로 재순환시키는 재순환배관과 나머지는 배출하는 배출배관;을 포함하는 연속식 카본나노튜브 제조장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 연속식 카본나노튜브 제조장치는, 재순환배관을 통해 재순환되는 혼합기체와 배출배관을 통해 배출되는 혼합기체의 유량비(순환비)를 조절하는 제어수단을 더 포함한다.

상기 제어수단은 상기 재순환배관과 배출배관에 각각 설치된 유로조절밸브인 것이 바람직하다.

또한 상기 제어수단은 상기 재순환배관에서 상기 반응기로 공급되는 혼합기체의 순환동력원인 것도 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 분리기에서 분리된 혼합기체를 재순환배관을 통해 반응기로 재순환시키 전에 카본나노튜브를 포함하는 고형물을 제거하는 수단을 더 구비한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 연속식 카본나노튜브 제조공정은 배출기체의 일정 성분을 분리하기 위한 기체분리유닛이나 분리공정을 별도로 사용하지 않으면서도 부반응물질의 축적량을 적정한 수준으로 제어할 수 있기 때문에 공정효율을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연속식 카본나노튜브 제조공정의 일례를 도시한 공정도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 카본나노튜브 제조공정에서 부반응물질 축적량을 측정한 결과이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 연속식 카본나노튜브 제조방법은 a) 탄소원(carbon source), 환원성 기체 및 불활성 기체가 포함된 반응기체와 촉매를 반응시켜 카본나노튜브를 생성하는 단계; b) 반응생성물로부터 카본나노튜브와 부산물인 혼합기체를 분리하는 단계; 및 c) 분리된 혼합기체의 기체성분을 별도로 분리정제하지 않고, 일부는 상기 a) 단계로 재순환시키고 나머지는 배출하는 단계;를 포함한다.

상기와 같은 방법에 사용되는 본 발명의 연속식 카본나노튜브 제조장치는 1) 탄소원(carbon source), 환원성 기체 및 불활성 기체가 포함된 반응기체와 촉매를 반응시켜 카본나노튜브를 생성하는 반응기; 2) 반응생성물로부터 카본나노튜브와 부산물인 혼합기체를 분리하는 분리기; 및 3) 상기 분리기에서 분리된 혼합기체의 기체성분을 별도로 분리정제하지 않고 일부는 상기 반응기로 재순환시키는 재순환배관과 나머지는 배출하는 배출배관;을 포함한다.

이하에서는 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일례에 따른 공정 구성도이다.

상기 카본나노튜브 반응기(100)는 화학기상증착 반응기(chemical vapor deposition reactor)일 수 있고, 바람직하게는 유동층 반응기(fluidized bed reactor), 고정층 반응기 또는 회전식 반응기이며, 보다 바람직하게는 로터리 킬른 타입 반응기(rotary kiln type reactor) 또는 유동층 반응기이고, 가장 바람직하게는 유동층 반응기이다. 이 경우 반응기 볼륨 대비 생산성이 뛰어나고 CNT의 대량생산이 용이한 효과가 있다.

상기 유동층 반응기(100)는 탄소원(carbon source), 환원성 기체(reducing gas), 불활성 기체(inert gas) 등을 반응기체 공급관(1) 등을 통하는데, 예열기(미도시)를 통하여 200~500℃ 정도로 예열시킨 다음 반응기 하부에서 상부로 공급하여 상부에서 촉매 공급관을 통해 반응기(100)로 주입되는 촉매와 접촉 반응시켜 CNT를 제조하는 반응기인 것이 바람직하다.

상기 반응기체 공급관(1)은 통상적으로 CNT 제조장치에 사용될 수 있는 것인 경우 특별히 제한되지 않고, 구체적으로 기체 분배기(gas distributor) 등일 수 있다.

상기 촉매는 통상적으로 CNT 제조에 사용될 수 있는 활성금속과 담지체의 복합구조로 이루어진 불균일계(heterogeneous) 촉매이며, 보다 구체적으로는 담지촉매, 공침촉매 등일 수 있다. 바람직한 촉매 형태로서 담지촉매가 사용되는 경우 촉매 자체의 부피밀도(bulk density)가 공침촉매에 비해 높고 공침촉매와 달리 10미크론(micron) 이하의 미분이 적어 유동화 과정에서 발생할 수 있는 마모(attrition)에 의한 미분발생 가능성을 줄일 수 있으며 촉매 자체의 기계적 강도도 우수하여 반응기 운전을 안정하게 할 수 있는 효과를 갖기 때문이다. 또 하나의 바람직한 촉매 형태로서 공침촉매를 사용하는 경우, 촉매의 제조방법이 간단하고, 촉매원료로 바람직한 금속염들의 가격이 낮아 제조원가상 유리한 측면이 있으며 비표면적이 넓어 촉매활성이 높은 장점이 있다.

상기 촉매는 구체적인 예로 촉매활성금속 전구체인 Co(NO₃)₂-6H₂O, (NH₄)6Mo₇O₂₄-4H₂O, Fe(NO₃)₂-6H₂O 또는 (Ni(NO₃)₂-6H₂O) 등을 증류수에 용해시킨 다음, 이를 Al₂O₃, SiO₂ 또는 MgO 등의 담체에 습식 함침(wet impregnation)시켜 제조한 것일 수 있다.

또한, 상기 촉매는 구체적인 예로 촉매활성금속 전구체와 Al(OH)₃, Mg(NO₃)₂ 또는 콜로이달 실리카(colloidal silica) 등의 담체를 함께 초음파로 처리하여 제조된 것일 수 있다.

또한, 상기 촉매는 물에 촉매활성금속 전구체가 원활하게 용해될 수 있도록 시트르산(citric acid) 등의 킬레이트 에이전트를 사용하여 졸겔법으로 제조된 것이거나, 물에 잘 용해되는 촉매활성금속 전구체를 공침(coprecipitation)시켜 제조된 것일 수 있다.

상기 불활성 기체는 질소(N₂), 아르곤(Ar) 등일 수 있다.

상기 유동층 반응기(100)의 운전방식은 반응기 내에 유동층을 형성시키고, 이 유동층 안에서 촉매가 반응기체와 접촉하여 반응이 일어나며, 반응이 진행됨에 따라 촉매의 활성금속 상에서 CNT가 성장하여 생성물의 부피밀도(bulk density)가 낮아지게 되면 반응기 밖으로 방출되는 것일 수 있다. 상기 부피밀도는 0.01 내지 0.3g/cm³ 일 수 있고, 바람직하게는 0.03 내지 0.1 g/cm³ 이다.

상기 유동층 반응기(100) 내에서 형성되는 유동층의 유동속도는 0.03 내지 30 cm/s가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 25cm/s이다.

상기 유동층 반응기(100) 내의 유동층의 최소 유동속도(minimum fluidization velocity)는 0.03 내지 15cm/s 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 10 cm/s이다.

상기 로터리 킬른 반응기 및 유동층 반응기는 촉매가 공급되는 촉매공급관; 탄소원(carbon source), 환원성 기체 및 불활성 기체가 공급되는 반응기체 공급관(1) 및 생성된 카본나노튜브와 반응 부산물 기체가 포함된 혼합기체가 배출 이송되는 생성물 이송관(2)이 연결될 수 있다.

상기 탄소원과 환원성 기체의 몰비는, 1:0.5 내지 1:10인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1:0.9 내지 1:6인 것이며, 가장 바람직하게는 1:1 내지 1:5인 것인데, 이 범위 내에서 CNT 생성속도를 제어하여 비정질카본 생성을 억제하고 그래파이트 카본(graphitic carbon) 생성을 증가시키는 효과가 있다.

상기 탄소원은 가열 상태에서 분해될 수 있는 탄소 함유 기체고, 구체적인 예로 지방족 알칸, 지방족 알켄, 지방족 알카인(alkyne), 방향족 화합물 등이며, 보다 구체적인 예로 메탄, 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 일산화탄소, 프로판, 부탄, 벤젠, 시클로헥산, 프로필렌, 부텐, 이소부텐, 톨루엔, 자일렌, 쿠멘, 에틸벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 아세틸렌, 포름알데히드, 아세트알데히드 등이고, 바람직하게는 메탄, 에탄, 일산화탄소, 아세틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 프로판, 부탄 및 혼합물인 액화석유기체(LPG) 등일 수 있다.

이송관(2)를 통해 배출된 생성물은 열교환기 또는 콘덴서(200)를 거쳐 냉각된 후 분리기(300)에 공급된다. 분리기(300)는 CNT와 부산물인 혼합기체를 분리할 수 있는 수단, 기구 또는 장치인 경우 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 싸이클론(cyclone)일 수 있다.

분리기(300)에서 분리된 CNT는 배관(4)을 통해 회수기(400)로 보내어지고, 부산물인 혼합기체(5)는 재순환배관(7)과 배출배관(6)으로 유로조절밸브(20, 30; ratio control 2-way valve)에 의해 유량비가 조절되어 이송된다. 이때 본 발명은 재순환배관을 통해 이송되는 혼합기체를 특정기체성분을 분리하거나 정제하기 위한 공정을 전혀 거치지 않고 단지 재순환율만 조절하는 것이 특징이다. 재순환율만 적절히 조절함으로써 부반응 기체의 축적량, 불활성 기체 축적량과 공급량의 합계가 일정하게 되도록 제어하면서 공급에틸렌 중 3 내지 4 몰% 를 추가로 CNT로 전환시킬 수 있다.

유동층 반응기의 특성상 반응기체의 선속도가 중요한 반응변수 중 하나인데, 부반응으로 생성되는 메탄 및 기타 탄화수소는 반응성이 거의 없기 때문에 희석기체로 사용되는 불활성기체(예를 들면 질소)의 공급량을 축적되는 부반응 기체와 축적되는 불활성기체의 합계와 동일한 양만큼 감소시켜 선속도를 일정하게 유지할 수 있다. 즉 부반응 기체의 축적량 및 불활성기제? 축적량의 합계가 불활성 기체 공급 감소량 보다 많아지게 되면 선속도가 증가하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 불활성 기체 공급량을 약 30 ~ 50% 수준으로 감소시킬 수 있다.

재순환배관(7)을 통해 이송된 혼합기체는 반응기로 공급되기 전에 분리기(300)에서 미처 제거되지 않은 탄소나노튜브나 기타 고형 부산물을 제거하기 위한 수단(500)을 거친다. 바람직하게는 필터이다.

배출배관(6)을 통해 배출되는 혼합기체는 통상적인 공정에서처럼 습식 스크러버와 같은 여과수단(600)을 거쳐 배출될 수 있다.

상기 필터(500)는 분리기(300)에 의해 분리된 혼합기체에 남아 있는 CNT 입자를 회수하고, 상기 스크러버(600)는 분리기(300)에 의해 분리된 혼합기체에 존재하는 할로겐화물 등과 같은 유해물질을 제거할 수 있다.

필터(500)을 통과한 혼합기체(8)은 순환동력원, 바람직하게는 블로워(50)에 의해 반응기체공급관(1)으로 도입된 후 반응기(100)로 공급된다. 블로워의 동력/RPM을 조절함으로써 재순환배관(7)과 배출배관(6)으로 공급되는 혼합기체의 유량비(순환비)를 조절하는 것도 가능하다.

유로조절밸브(20, 30) 또는 블로워(50)에 의해 조절되는 순환비는 재순환 혼합기체(7)와 배출 혼합기체(6)의 유량비가 3:7 내지 5:5인 것이 부산물 축적량을 소정 수준 이하로 제어하기에 바람직하다.

상기 순환비는 반응기(100)로부터 배출되는 기체의 조성에 따라 변경할 수 있다. 예를 들어 배출 기체 중 환원성 기체(예를 들면 수소)의 양이 공급한 환원성 기체의 2배가 되면 순환비가 약 5:5가 되도록 조절할 수 있다.

본 발명은 순환동력원(50)이나 기체유로조절밸브(20,30)와 같은 간단한 장치를 활용하여 배출기체의 일부를 반응기로 재순환시킴으로써 미반응된 탄솨수소, 수소 및 불활성기체를 재사용함으로써, 반응기체로 공급되는 기체의 양을 절감할 수 있을 뿐 아니라 공급된 에틸렌의 3 내지 4%를 추가로 CNT로 전환시킬 수 있다.

따라서 본 발명은 혼합기체 중 특정성분을 분리정제하기 위한 고가의 설비 없이도 공정 효율을 향상시키고 배출기체를 감소시킬 수 있다는 점에서 유리하다.

이상, 도 1을 참조하여 설명하였으나, 도 1은 본 발명을 설명하기 위해 필요한 장치만을 묘사하였으며, 방법을 수행하기 위해 필요한 다른 통상적인 장치, 예를 들면 펌프, 부가적인 밸브, 배관, 제어장치 등은 생략되었다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1

Co(NO₃)₂-6H2O을 37.039 g을 200 ml 수용액에 용해시킨 플라스크(flask) A와 (NH₄)6Mo₇O₂₄-4H₂O를 32.30 g을 200ml 수용액에 용해시킨 플라스크 B를 준비하여 Al₂O₃(D50=76 micron, pore volume: 0.64 cm³/g, surface area: 237 m²/g, Saint Gobain 제조) 50 g이 담긴 플라스크 C에 상기 플라스크 A, B를 순차적 또는 함께 첨가시켜60 분 이상 교반하며 촉매활성 금속 전구체를 충분히 Al₂O₃에 담지시킨 후, 10 마이크론 필터 페이퍼(10micron filter paper) 또는 4X 글라스 필터(4X glass filter)를 이용하여 감압 여과하여 촉매활성 금속 전구체가 담지된 필터케이크를 분리한 다음 증류수로 세척하여 회수하였다. 회수된 필터 케이크를 120 ℃ 오븐에서 24 시간 건조시켰다. 건조된 촉매를 600 ℃에서 3 시간 소성시켜 CNT 촉매를 제조하였다.

상기 CNT 촉매 5 g을 직경 55 mm, 높이 1 m의 수직형(vertical type) 유동층 반응기의 분산판(버블캡(bubble cap) 또는 시브(sieve) 형태) 상단에 충진하고, 반응기체 (C₂H₄:H₂:N₂=1:1:1)를 상기 반응기의 하부에 연결된 반응기체 공급관을 통해 3,000 ml/min의 속도로 상기 반응기에 주입하였으며, 800 ℃에서 1 시간 동안 CNT를 합성하였다.

상기 반응은 연속 반응으로 사이클론(cyclone)을 통해 CNT 생성물과 분리된 혼합기체(미반응 카본원 C₂H₄, 불활성 기체 N₂, 환원성 기체 H₂)는 순환/배출=4/6의 유량비(몰비)로 재순환배관을 통해 반응기체 공급 라인으로 재순환시켜 CNT를 제조하였다. 이때 반응기 후단의 기체 성분은 부피기준으로 수소 72%, 질소 20%, 메탄 6%, 에틸렌 1%, 에탄 1%, 공급기체의 성분유량은 다음과 같았다.

	기존방식 공급기체	재순환방식
	기존방식 공급기체	공급기체	재순환기체
불활성 기체	1	0.42	0.58
환원성 기체	1	0	1
카본원	1	1	0

순환비 4/6으로 재순환시켰을 때 공급기체로 불활성기체(질소)는 42%만 공급하면 되었고 환원성 기체(수소)는 전혀 공급하지 않아도 되었다.

도 2는 부반응물질 축적량을 측정한 결과이다. 재순환하는 수소의 양을 공급해야 하는 양과 동일한 양이 되도록 조절하였다. 45시간 반응 후 CNT 회수기에 수집된 CNT는 촉매 투입량 대비 950 중량%의 수율을 나타내었다.

CNT 수율 = [(수집된 CNT 중량 -투입된 촉매 중량)/투입된 촉매 중량] × 100

공급에틸렌 중 에탄 선택도[에탄/에틸렌]은 4 몰%, 에탄 축적량 또한 4 몰% 이었고, 에탄 중 CNT 전환량은 공급에틸렌대비 3~4 몰% 이었다. 따라서 공급에틸렌 중 약 3~4 몰%가 추가로 CNT로 전환되었음을 확인할 수 있었다.

1. 10. 반응기체 공급관
2. 3. 반응생성물 이송관
4. CNT 이송관
5. 혼합기체 이송관
6. 혼합기체 벤트관
7. 8. 9. 혼합기체 순환관
20. 30. 유량조절밸브(ratio control 2-way valve)
40. 유량계
50. 순환동력원
100. 반응기
200. 콘덴서
300. 분리기(싸이클론)
400. CNT 회수기
500. 필터
600. 습식 스크러버

Claims

a) 탄소원(carbon source), 환원성 기체 및 불활성 기체가 포함된 반응기체와 촉매를 반응시켜 카본나노튜브를 생성하는 단계;
b) 반응생성물로부터 카본나노튜브와 부산물인 혼합기체를 분리하는 단계; 및
c) 분리된 혼합기체의 기체성분을 별도로 분리정제하지 않고, 일부는 상기 a) 단계로 재순환시키고 나머지는 배출하는 단계;를 포함하며,
상기 c) 단계에서 재순환되는 혼합기체와 배출되는 혼합기체의 유량비(순환비)가 3:7 내지 5:5 이고,
상기 c) 단계에서 혼합기체의 순환비는 부반응 기체의 축적량, 불활성 기체의 축적량 및 공급량의 합계가 일정하게 되도록 조정하는 것인 연속식 카본나노튜브 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계에서 탄소원과 환원성 기체의 몰비는, 1:0.5 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 c) 단계에서 혼합기체를 재순환시키 전에 카본나노튜브를 포함하는 고형물을 제거하는 단계를 더 거치는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 제조방법.
1) 탄소원(carbon source), 환원성 기체 및 불활성 기체가 포함된 반응기체와 촉매를 반응시켜 카본나노튜브를 생성하는 반응기;
2) 반응생성물로부터 카본나노튜브와 부산물인 혼합기체를 분리하는 분리기;
3) 상기 분리기에서 분리된 혼합기체의 기체성분을 별도로 분리정제하지 않고 일부는 상기 반응기로 재순환시키는 재순환배관과 나머지는 배출하는 배출배관; 및
재순환되는 혼합기체와 배출되는 혼합기체의 유량비(순환비)를 3:7 내지 5:5로 조절하되, 혼합기체의 순환비는 부반응 기체의 축적량, 불활성 기체의 축적량 및 공급량의 합계가 일정하게 되도록 조정하기 위한 제어수단;을 포함하는, 연속식 카본나노튜브 제조장치.
삭제
제6항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 재순환배관과 배출배관에 각각 설치된 유로조절밸브인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치.
제6항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 재순환배관에서 상기 반응기로 공급되는 혼합기체의 순환동력원인 것을 특징으로 하는 연속식 카본나노튜브 제조장치.
제6항에 있어서,
상기 분리기에서 분리된 혼합기체를 재순환배관을 통해 반응기로 재순환시키 전에 카본나노튜브를 포함하는 고형물을 제거하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 제조장치.