KR20090032291A - Apparatus and method of producting carbon nano tube - Google Patents

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Abstract

An apparatus for manufacturing carbon nanotube is provided to induce metal catalyst settled in a dispersion plate to the inside of a distributing hole by changing the distributing hole and level a metal catalyst layer of the dispersion plate using a guide unit. An apparatus for manufacturing carbon nanotube comprises the following units. A reactor(110) supplies a space for a reaction of generating carbon nanotube by a source gas for floating metal catalyst. A dispersion plate(140) having a plurality of distributing holes(141) distributes the source gas uniformly. A guide unit(170) changes location of the dispersion plate by flowing metal catalyst particles settled in the dispersion plate. The guide unit includes a magnetic body(171) located in a lower part of the dispersion plate and a location changer for flowing the metal catalyst particles by changing relative interval between the magnetic body and the dispersion plate.

Description

탄소나노튜브 제조장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD OF PRODUCTING CARBON NANO TUBE}Carbon nanotube manufacturing apparatus and method thereof {APPARATUS AND METHOD OF PRODUCTING CARBON NANO TUBE}

본 발명은 탄소나노튜브 제조장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 촉매 입자를 유동시켜 탄소나노튜브를 생성하기 위한 탄소나노튜브 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanotube manufacturing apparatus and a method thereof, and more particularly, to a carbon nanotube manufacturing apparatus and method for producing carbon nanotubes by flowing metal catalyst particles.

탄소나노튜브(Carbon Nanotubes : CNTs)는, 서로 이웃하는 세 개의 탄소 원자가 육각형의 벌집 무늬로 결합되어 탄소 평면을 이루고 탄소 평면이 원통형으로 말려서 튜브 형상으로 이루어진 것을 말한다.Carbon nanotubes (CNTs) are three adjacent carbon atoms joined together in a hexagonal honeycomb pattern to form a carbon plane and the carbon plane is rolled into a cylindrical shape to form a tube.

탄소나노튜브는 그 구조에 따라 금속적인 도전성 또는 반도체적인 도전성을 나타내며, 여러 기술 분야에 폭넓게 응용될 수 있어 미래의 신소재로 각광을 받고 있다. 예컨대, 탄소나노튜브는 이차 전지, 연료 전지 또는 수퍼 커패시터와 같은 전기 화학적 저장 장치의 전극, 전자파 차폐, 전계 방출 디스플레이, 또는 가스 센서 등에 적용 가능하다.Carbon nanotubes exhibit metallic or semiconducting conductivity depending on their structure, and can be widely applied in various technical fields. For example, carbon nanotubes are applicable to electrodes of electrochemical storage devices such as secondary batteries, fuel cells or supercapacitors, electromagnetic shielding, field emission displays, or gas sensors.

탄소나노튜브는 고온의 반응기 안에 금속 촉매 입자와 탄화수소 계열의 소스 가스를 분산 및 반응시켜서 생성된다. 구체적으로, 탄소나노튜브를 제조하는 장치 는 반응기 및 반응기 안에 구비되어 탄소 성분의 소스 가스를 분산시키는 분산판을 포함한다.Carbon nanotubes are produced by dispersing and reacting metal catalyst particles with a hydrocarbon-based source gas in a high temperature reactor. Specifically, the apparatus for producing carbon nanotubes includes a reactor and a dispersion plate provided in the reactor to disperse the source gas of the carbon component.

반응기 안에서 탄소나노튜브가 생성되는 과정을 살펴보면, 먼저, 금속촉매가 반응기에 제공되어 분산판 상에 적재된다. 소스가스는 분산판의 하부에 유입되고, 분산판에 형성된 분산홀들을 통해 분산판 상부로 분산된다. 금속촉매는 분산홀들을 통해 제공되는 소스가스에 의해 반응기 안을 부유하면서 소스가스와 반응하여 탄소나노튜브를 성장시킨다.Looking at the process of producing carbon nanotubes in the reactor, first, a metal catalyst is provided to the reactor is loaded on the dispersion plate. The source gas flows into the lower portion of the distribution plate and is dispersed to the upper portion of the distribution plate through the distribution holes formed in the distribution plate. The metal catalyst reacts with the source gas to grow carbon nanotubes while floating in the reactor by the source gas provided through the dispersion holes.

그러나, 인접한 두 개의 분산홀들 사이에 위치하는 금속촉매 입자는 소스가스를 제공받기 어려우므로, 분산판 상에 잔존한다. 또한, 크기가 0.6㎛ 내지 45㎛ 정도의 금속촉매 입자는 소스가스에 의해 부유시키기가 어렵고, 구 형상이 아닌 다른 형상을 갖는 금속촉매 입자는 구 형상의 입자보다 마찰력이 높기 때문에, 분산판에 잔존하기 쉽다.However, since the metal catalyst particles located between two adjacent dispersion holes are difficult to receive the source gas, they remain on the dispersion plate. In addition, metal catalyst particles having a size of about 0.6 μm to 45 μm are difficult to be suspended by the source gas, and metal catalyst particles having a shape other than spherical shape have higher friction force than spherical particles, and thus remain in the dispersion plate. easy to do.

이렇게 분산판 상에 잔존하는 금속촉매 입자는 열에 의해 응집되어 분산판에 유착되고, 이를 제거하는 별도의 작업이 요구된다. 이로 인해, 금속촉매가 유실되고, 생산성이 저하된다.In this way, the metal catalyst particles remaining on the dispersion plate are agglomerated by heat and adhered to the dispersion plate, and a separate operation of removing the metal catalyst particles is required. For this reason, a metal catalyst is lost and productivity falls.

본 발명의 목적은 금속 촉매의 유실을 방지할 수 있는 탄소나노튜브 제조장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention to provide a carbon nanotube manufacturing apparatus that can prevent the loss of the metal catalyst.

또한, 본 발명의 목적은 상기한 탄소나노튜브 제조장치를 이용하여 탄소나노튜브를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method for producing carbon nanotubes using the carbon nanotube manufacturing apparatus described above.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 탄소나노 튜브 제조장치는, 반응기, 분산판 및 가이드 유닛으로 이루어진다.Carbon nanotube manufacturing apparatus according to one feature for realizing the above object of the present invention comprises a reactor, a dispersion plate and a guide unit.

반응기는 금속 촉매가 소스 가스에 의해 부유하면서 탄소나노튜브를 생성하는 반응 공간을 제공한다. 분산판은 상기 반응 공간에 구비되고, 상기 소스 가스를 균일하게 분산시키는 다수의 분산홀을 갖는다. 가이드 유닛은 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 이동시켜 상기 분산판에서의 위치를 변경시킨다.The reactor provides a reaction space in which the metal catalyst is suspended by the source gas to produce carbon nanotubes. The dispersion plate is provided in the reaction space and has a plurality of distribution holes for uniformly dispersing the source gas. The guide unit moves the metal catalyst particles seated on the dispersion plate to change its position on the dispersion plate.

구체적으로, 상기 가이드 유닛은, 상기 분산판의 하부에 구비되고 자력을 갖는 자성체를 구비한다.Specifically, the guide unit is provided in the lower portion of the dispersion plate and provided with a magnetic material having a magnetic force.

또한, 상기 가이드 유닛은, 상기 자성체와 상기 분산판 간의 상대적 위치를 변경시켜 상기 분산판의 상면에 안착된 금속촉매 입자를 유동시키는 위치 변경부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 자성체는 막대 형상을 갖고, 상기 위치 변경부는 상기 자성체를 회전시킨다.In addition, the guide unit may further include a position changer for changing the relative position between the magnetic body and the dispersion plate to flow the metal catalyst particles seated on the upper surface of the dispersion plate. Here, the magnetic body has a rod shape, and the position change unit rotates the magnetic body.

또한, 상기 자성체는 전자석으로 이루어질 수도 있다.In addition, the magnetic material may be made of an electromagnet.

한편, 상기 가이드 유닛은, 상기 분산판을 진동시켜 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 유동시키는 진동 부재로 이루어질 수도 있다. 상기 진동 부재는 음파를 발생하여 상기 분산판을 진동시킨다.On the other hand, the guide unit may be made of a vibration member for vibrating the dispersion plate to flow the metal catalyst particles seated on the dispersion plate. The vibration member generates sound waves to vibrate the dispersion plate.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 하나의 특징에 따른 탄소나노 튜브 제조장치는, 반응기 및 분산판을 포함한다.In addition, the carbon nanotube manufacturing apparatus according to another feature for achieving the above object of the present invention includes a reactor and a dispersion plate.

반응기는 금속 촉매가 소스 가스에 의해 부유하면서 탄소나노튜브를 생성하는 반응 공간을 제공한다. 분산판은 상기 반응 공간에 구비되고, 상기 소스 가스를 균일하게 분산시키는 다수의 분산홀을 갖는다. 상기 분산홀은 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 상기 분산판의 하면측으로 유도한다.The reactor provides a reaction space in which the metal catalyst is suspended by the source gas to produce carbon nanotubes. The dispersion plate is provided in the reaction space and has a plurality of distribution holes for uniformly dispersing the source gas. The dispersion hole guides the metal catalyst particles deposited on the dispersion plate toward the lower surface of the dispersion plate.

구체적으로, 상기 분산홀은 상기 분산판의 하면으로부터 상기 분산판의 상면으로 갈수록 점차 넓은 폭을 갖는다.Specifically, the dispersion hole has a wider width gradually from the lower surface of the distribution plate toward the upper surface of the distribution plate.

또한, 탄소나노튜브 제조장치는 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 이동시켜 상기 분산판에서의 위치를 변경시키는 가이드 유닛을 더 포함할 수 있다.In addition, the carbon nanotube manufacturing apparatus may further include a guide unit for changing the position on the dispersion plate by moving the metal catalyst particles seated on the dispersion plate.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 탄소나노 튜브 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 반응기에 금속촉매를 제공하여 상기 반응기 안에 구비된 분산판 상에 상기 금속촉매를 적재한다. 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자의 위치를 변경시킨다. 상기 반응기에 소스가스를 제공하여 상기 분산홀들을 통해 분산시키고, 상기 소스가스에 의해 상기 금속촉매를 부유시켜 탄소나노튜브를 생성한다.In addition, the carbon nanotube manufacturing method according to one feature for realizing the above object of the present invention is as follows. First, a metal catalyst is provided to a reactor to load the metal catalyst on a dispersion plate provided in the reactor. The position of the metal catalyst particles seated on the dispersion plate is changed. The source gas is supplied to the reactor, dispersed through the dispersion holes, and the metal catalyst is suspended by the source gas to generate carbon nanotubes.

상기 금속촉매 입자의 위치를 변경시키는 과정은, 자력을 갖는 자성체를 상 기 분산판 아래에 배치시키고, 상기 자성체의 자력을 이용하여 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 이동시키는 과정을 통해 이루어진다.The process of changing the position of the metal catalyst particles is performed by disposing a magnetic material having magnetic force under the dispersion plate and moving the metal catalyst particles seated on the dispersion plate by using the magnetic force of the magnetic material.

또한, 금속촉매 입자의 위치를 변경시키는 과정은, 상기 분산판을 진동시켜 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 유동시키는 과정을 통해 이루어질 수 있다.In addition, the process of changing the position of the metal catalyst particles, may be made through the process of flowing the metal catalyst particles seated on the dispersion plate by vibrating the dispersion plate.

본 발명에 따르면, 탄소나노튜브 제조장치는 분산홀의 변경을 통해 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 분산홀 안으로 유도한다. 또한, 탄소나노튜브 제조장치는 가이드 유닛을 이용하여 분산판 상의 금속촉매층을 평탄화시키고, 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 분산홀 안으로 이동시킨다.According to the present invention, the carbon nanotube manufacturing apparatus guides the metal catalyst particles seated on the dispersion plate into the dispersion holes by changing the dispersion holes. In addition, the carbon nanotube manufacturing apparatus flattens the metal catalyst layer on the dispersion plate using a guide unit, and moves the metal catalyst particles deposited on the dispersion plate into the dispersion hole.

이에 따라, 탄소나노튜브 제조장치는 금속촉매의 분산판 유착을 방지하고, 금속촉매의 유실을 감소시키며, 생산성을 향상시키고, 제조 원가를 절감할 수 있다.Accordingly, the carbon nanotube manufacturing apparatus can prevent adhesion of the dispersion plate of the metal catalyst, reduce the loss of the metal catalyst, improve productivity, and reduce the manufacturing cost.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 제조장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 분산판을 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 2의 절단선 I-I'에 따른 단면도이다.1 is a view showing a carbon nanotube manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view showing a dispersion plate shown in Figure 1, Figure 3 is a cut line I-I 'of FIG. It is a cross section.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 탄소나노튜브(Carbon Nanotubes : CNTs) 제조장치(101)는 반응기(110), 촉매 공급노즐(120), 가스 공급부(130), 분산판(140), 히팅부(150),및 회수라인(160)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the apparatus for manufacturing carbon nanotubes (CNTs) according to the present invention 101 includes a reactor 110, a catalyst supply nozzle 120, a gas supply unit 130, a dispersion plate 140, and heating. The unit 150, and the recovery line 160.

구체적으로, 상기 반응기(110)는 바디부(111) 및 커버부(112)로 이루어진다. 상기 바디부(111)는 상기 바디부(111)는 상면이 개구된 원통 형상을 갖고, 강도가 높고 열에 강한 금속 재질, 예컨대, 스테인리스로 이루어진다.In detail, the reactor 110 includes a body 111 and a cover 112. The body portion 111 has a cylindrical shape with an upper surface opened, and the body portion 111 is made of a metal material having high strength and heat resistance, for example, stainless steel.

상기 바디부(111)는 소스가스(SG)가 유입되는 예비공간(PS), 및 상기 예비공간(PS)의 상부에 위치하고 탄소나노튜브(CNT)의 생성이 실질적으로 이루어지는 반응공간(RS)을 제공한다.The body part 111 may include a preliminary space PS into which the source gas SG is introduced, and a reaction space RS positioned at an upper portion of the preliminary space PS to substantially generate carbon nanotubes CNT. to provide.

상기 바디부(111)의 상부에는 상기 커버부(112)가 구비되고, 상기 커버부(112)는 상기 바디부(111)와 결합하여 상기 바디부(111)를 밀폐시킨다. 상기 커버부(112)의 중앙부에는 상기 탄소나노튜브(CNT)의 생성 과정에서 형성된 배기가스(EG)를 외부로 배출하는 배기구(112a)가 형성된다. 상기 배기구(112a)는 외부의 배기 장치(미도시)에 연결되어 상기 배기가스(EG)를 상기 배기 장치에 제공한다.The cover part 112 is provided on an upper portion of the body part 111, and the cover part 112 is coupled to the body part 111 to seal the body part 111. An exhaust port 112a for discharging the exhaust gas EG formed in the process of generating the carbon nanotubes CNT is formed at the center of the cover part 112. The exhaust port 112a is connected to an external exhaust device (not shown) to provide the exhaust gas EG to the exhaust device.

상기 바디부(111)는 상기 금속촉매(MC)를 제공하는 상기 촉매 공급노즐(120)과 연결된다. 상기 촉매 공급노즐(120)의 출력단은 상기 바디부(111)의 측벽을 관통하여 상기 반응공간(RS)에 구비되고, 상기 반응기(110)에 상기 금속촉매(MC)를 제공한다. 상기 금속촉매(MC)로는 자성을 갖는 유기금속 화합물, 예컨대, 철(Fe), 코발트, 니켈 등이 이용된다.The body part 111 is connected to the catalyst supply nozzle 120 for providing the metal catalyst MC. The output end of the catalyst supply nozzle 120 is provided in the reaction space RS through the side wall of the body 111, and provides the metal catalyst MC to the reactor 110. As the metal catalyst MC, an organometallic compound having magnetic properties, such as iron (Fe), cobalt, nickel, or the like is used.

한편, 상기 가스 공급부(130)는 상기 반응기(110)에 상기 소스가스(SG)를 제공한다. 즉, 상기 가스 공급부(130)의 출력단은 상기 바디부(1110의 측벽을 관통하 여 상기 예비공간(PS)에 위치하고, 상기 소스가스(SG)를 분사하는 다수의 분사노즐(131)이 구비된다. 상기 다수의 분사노즐(131)은 상기 분산판(140)의 아래에 구비되고, 상기 소스가스(SG)를 상기 분산판(140)에 제공한다. 여기서, 상기 소스 가스(SG)로는 탄화수소 계열 가스, 예컨대, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 수소 가스 등이 이용된다.On the other hand, the gas supply unit 130 provides the source gas (SG) to the reactor (110). That is, the output end of the gas supply unit 130 is located in the preliminary space PS through the side wall of the body portion 1110 and includes a plurality of injection nozzles 131 for injecting the source gas SG. The plurality of injection nozzles 131 are provided below the dispersion plate 140, and provide the source gas SG to the dispersion plate 140. Gases such as acetylene, ethylene, methane, hydrogen gas and the like are used.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 분산판(140)은 상기 반응공간(RS)과 상기 예비공간(PS)의 경계부에 위치하고, 상기 바디부(111)의 바닥면과 마주한다. 본 발명의 일례로, 상기 분산판(140)은 원 형상을 가지나, 상기 분산판(140)의 형상은 상기 바디부(111)의 형상에 따라 변경될 수 있다.1 and 2, the dispersion plate 140 is positioned at a boundary between the reaction space RS and the preliminary space PS and faces the bottom surface of the body part 111. In one example of the present invention, the dispersion plate 140 has a circular shape, but the shape of the dispersion plate 140 may be changed according to the shape of the body portion 111.

상기 분산판(140)에는 상기 분사노즐들(131)로부터 제공된 상기 소스가스(SG)를 상기 반응공간(RS)에 분산시키는 다수의 분산홀(141)이 형성된다. 상기 분사노즐들(131)로부터 분사된 상기 소스가스(SG)는 상기 분산홀들(141)을 통해 균일하게 분산되어 상기 반응공간(RS)에 유입된다. 상기 분산판(140)의 상부로 유입된 상기 금속촉매(MC)는 상기 분산홀들(141)을 통해 상기 반응공간(RS)으로 유입된 소스가스(SG)에 의해 상기 반응공간(RS)을 부유하고, 이와 동시에, 상기 소스가스(SG)와 반응하여 상기 탄소나노튜브(CNT)를 생성한다.A plurality of distribution holes 141 are formed in the dispersion plate 140 to disperse the source gas SG provided from the injection nozzles 131 in the reaction space RS. The source gas SG injected from the injection nozzles 131 is uniformly dispersed through the distribution holes 141 and flows into the reaction space RS. The metal catalyst MC introduced into the upper portion of the dispersion plate 140 may be connected to the reaction space RS by the source gas SG introduced into the reaction space RS through the distribution holes 141. At the same time, the carbon nanotube (CNT) is generated by reacting with the source gas (SG).

이와 같이, 상기 탄소나노튜브(CNT)는 상기 금속촉매(MC)가 상기 반응공간(RS)을 부유하면서 생성되기 때문에, 상기 금속촉매(MC)의 부유가 활성화될수록 상기 탄소나노튜브(CNT)의 성장이 활성화된다.As such, since the carbon nanotubes (CNT) are generated while the metal catalyst (MC) is suspended in the reaction space (RS), as the floating of the metal catalyst (MC) is activated, the carbon nanotubes (CNT) Growth is activated.

도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 분산홀들(141) 각각은 상기 분산판(140)의 하면(142)으로부터 상면(143)으로 갈수록 직경이 점차 증가하고, 각 분산홀을 정의하는 면은 경사면으로 이루어진다. 이에 따라, 상기 각 분산홀은 상기 분산판(140)의 하면(142)에 대응하는 직경(D1) 보다 상면(143)에 대응하는 직경(D2)이 더 크게 형성된다.1 and 3, each of the dispersion holes 141 gradually increases in diameter from the lower surface 142 of the dispersion plate 140 to the upper surface 143, and the surface defining each dispersion hole is It consists of a slope. Accordingly, each of the dispersion holes has a larger diameter D2 corresponding to the upper surface 143 than the diameter D1 corresponding to the lower surface 142 of the distribution plate 140.

이와 같이, 상기 분산홀들(141) 각각은 상기 분산판(140)의 상면(143)으로 갈수록 그 폭이 넓게 형성되므로, 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자를 상기 분산판(140)의 하면(142) 측으로 가이드한다. 따라서, 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매(MC) 중 약 0.6㎛ 내지 약 45㎛의 미세 입자들도 각 분산홀을 정의하는 경사면을 따라 상기 분산판(140)의 하면(142) 측으로 유도된다. 이렇게 상기 분산판(140)의 하면(142) 측으로 유도된 금속촉매 입자들은 상기 분산판(140)의 하부로부터 유입되는 소스가스(SG)에 의해 상기 반응공간(RG)을 부유한다.As described above, each of the dispersion holes 141 is formed to have a wider width toward the upper surface 143 of the dispersion plate 140. Therefore, the dispersion plates 140 may include metal catalyst particles seated on the dispersion plate 140. Guides toward the lower surface 142. Accordingly, the fine particles of about 0.6 μm to about 45 μm of the metal catalyst MC mounted on the dispersion plate 140 also move toward the bottom surface 142 of the dispersion plate 140 along the inclined surface defining each dispersion hole. Induced. The metal catalyst particles guided to the lower surface 142 of the dispersion plate 140 are suspended in the reaction space RG by the source gas SG introduced from the lower portion of the dispersion plate 140.

또한, 상기 분산판(140)은 하면(142)의 면적보다 상면(143)의 면적을 최소화할 수 있으므로, 상기 분산판(140)의 상면(143)에 안착되는 금속촉매 입자들의 양을 최소화할 수 있다.In addition, the dispersion plate 140 may minimize the area of the upper surface 143 than the area of the lower surface 142, thereby minimizing the amount of metal catalyst particles seated on the upper surface 143 of the dispersion plate 140. Can be.

이와 같이, 상기 탄소나노튜브 제조장치(101)는 상기 분산판(140)에 잔존하는 금속촉매를 감소시킴으로써, 상기 분산판(140)에 상기 금속촉매(MC)가 응집되는 것을 방지하고, 사용 가능한 금속촉매의 입자 크기를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 상기 탄소나노튜브 제조장치(101)는 제품의 수율과 생산성 및 상기 탄소나노튜브(CNT)의 순도를 향상시키고, 제조 원가를 절감할 수 있다.As described above, the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 reduces the metal catalyst remaining in the dispersion plate 140, thereby preventing the metal catalyst MC from agglomerating on the dispersion plate 140 and enabling the use thereof. The particle size of the metal catalyst can be minimized. Accordingly, the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 can improve the yield and productivity of the product and the purity of the carbon nanotubes (CNT), and can reduce the manufacturing cost.

한편, 상기 탄소나노튜브 제조장치(101)는 상기 분산판(140)에 안착된 금속 촉매를 유동시키는 가이드 유닛(170)을 더 포함한다.On the other hand, the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 further includes a guide unit 170 for flowing a metal catalyst seated on the dispersion plate 140.

도 4는 도 1에 도시된 가이드 유닛을 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 자성체의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.4 is a plan view illustrating the guide unit illustrated in FIG. 1, and FIG. 5 is a plan view illustrating another example of the magnetic body illustrated in FIG. 4.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 가이드 유닛(170)은 상기 예비공간(PS)에 구비되고, 자력을 이용하여 상기 분산판(140)에 적재된 금속촉매층을 평탄화시키고, 상기 분산판(140) 상의 금속촉매 입자를 인접한 분산홀 측으로 이동시킨다.1 and 4, the guide unit 170 is provided in the preliminary space PS to planarize the metal catalyst layer loaded on the dispersion plate 140 using a magnetic force, and the dispersion plate 140. ), The metal catalyst particles are moved to the adjacent dispersion hole side.

구체적으로, 상기 가이드 유닛(170)은 상기 분산판(140)의 아래에 구비된 자성체(171) 및 상기 자성체(171)의 아래에 구비된 회전모터(172)를 구비한다.In detail, the guide unit 170 includes a magnetic body 171 provided below the dispersion plate 140 and a rotation motor 172 provided below the magnetic body 171.

본 발명의 일례로, 상기 자성체(171)는 막대 형상을 가지나, 도 5에 도시된 바와 같이, 자성체(173)는 원판 형상으로 형성될 수도 있다.In one example of the present invention, the magnetic body 171 has a rod shape, but as shown in FIG. 5, the magnetic body 173 may be formed in a disc shape.

또한, 이 실시예에 있어서, 상기 자성체(171)는 상기 분산판(140)의 직경에 근접한 길이를 가지나, 상기 분산판(140)의 반지름에 근접한 길이를 가질 수도 있으며, 상기 자성체(171)의 길이는 상기 자성체(171)의 자력에 따라 변경될 수 있다.In addition, in this embodiment, the magnetic body 171 has a length close to the diameter of the dispersion plate 140, but may have a length close to the radius of the dispersion plate 140, the magnetic body 171 of the The length may be changed according to the magnetic force of the magnetic body 171.

상기 자성체(171)는 상기 회전모터(172)의 회전력에 의해 회전하여 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자들을 상기 분산홀들(141) 안으로 이동시킨다. 즉, 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자들은 자성을 가지므로, 상기 자성체(171)의 자력과 회전에 의해 인접한 분산홀 안으로 이동한다. 특히, 상기 금속촉매 입자들 중 구 형상을 제외한 다른 형상을 갖는 입자들은 마찰력이 크기 때문에, 상기 분산판(140)에 안착 시 이를 유동시키기가 어렵다. 그러나, 상기 가이드 유 닛(170)은 상기 자력을 이용하여 금속촉매 입자를 유동시키므로, 구 형상이 아닌 다른 형상을 갖는 입자들도 손쉽게 분산홀 안으로 이동시킬 수 있다.The magnetic body 171 is rotated by the rotational force of the rotary motor 172 to move the metal catalyst particles seated on the dispersion plate 140 into the distribution holes 141. That is, since the metal catalyst particles seated on the dispersion plate 140 have magnetic properties, the metal catalyst particles move into the adjacent dispersion holes by the magnetic force and rotation of the magnetic body 171. In particular, since the particles having a shape other than the spherical shape of the metal catalyst particles have a large friction force, it is difficult to flow them when seated on the dispersion plate 140. However, since the guide unit 170 flows the metal catalyst particles by using the magnetic force, particles having a shape other than spherical shape can be easily moved into the dispersion hole.

이에 따라, 상기 탄소나노튜브 제조장치(101)는 상기 분산판(140)에 상기 금속촉매(MC)가 잔존하는 것을 방지할 수 있으므로, 제품의 수율과 생산성 및 상기 탄소나노튜브(CNT)의 순도를 향상시키고, 제조 원가를 절감할 수 있다.Accordingly, the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 can prevent the metal catalyst (MC) from remaining in the dispersion plate 140, the yield and productivity of the product and the purity of the carbon nanotubes (CNT) It can improve the manufacturing cost and reduce the manufacturing cost.

도 4 및 도 5에 도시된 상기 가이드 유닛(170)의 상기 자성체(171, 173)는 영구 자석으로 이루어지나, 상기 가이드 유닛(170)은 전자석으로 이루어질 수도 있다.The magnetic bodies 171 and 173 of the guide unit 170 illustrated in FIGS. 4 and 5 may be made of permanent magnets, but the guide unit 170 may be made of electromagnets.

도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 가이드 유닛의 다른 일례를 나타낸 단면도이다.6A and 6B are cross-sectional views illustrating another example of the guide unit illustrated in FIG. 4.

도 6a를 참조하면, 본 발명의 다른 일례에 따른 가이드 유닛(181)은 음파 발생기(181)로 이루어진다. 상기 음파 발생기(181)는 상기 분산판(140)의 아래에 배치되고, 음파(SW)를 발생시켜 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자들의 위치를 변경시킨다. 즉, 상기 음파 발생기(181)는 상기 음파(SW)를 발생시키고, 상기 음파(SW)를 이용하여 상기 분산판(140)을 진동시킨다. 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자들은 상기 분산판(140)의 진동에 의해 인접한 분산홀 안으로 이동한다.Referring to FIG. 6A, the guide unit 181 according to another example of the present invention includes a sound wave generator 181. The sound wave generator 181 is disposed below the dispersion plate 140, and generates a sound wave SW to change positions of metal catalyst particles seated on the dispersion plate 140. That is, the sound wave generator 181 generates the sound wave SW and vibrates the dispersion plate 140 using the sound wave SW. The metal catalyst particles seated on the dispersion plate 140 move into adjacent dispersion holes by the vibration of the dispersion plate 140.

도 6a에는 도시하지 않았으나, 상기 가스 공급부(130)의 분사노즐들(131)(도 1 참조)은 상기 음파 발생기(181)과 상기 분산판(140)과의 사이에 위치한다. Although not shown in FIG. 6A, the injection nozzles 131 (see FIG. 1) of the gas supply unit 130 are positioned between the sound wave generator 181 and the distribution plate 140.

도 6b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일례에 따른 가이드 유닛(182)은 진동기(182)로 이루어진다. 상기 진동 발생기(182)는 상기 분산판(140)과 연결되고, 상기 분산판(140)에 물리적인 힘을 가하여 상기 분산판(140)을 진동시킨다. 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자들은 상기 분산판(140)의 진동에 의해 상기 분산판(140)에서의 위치가 변경된다.Referring to FIG. 6B, the guide unit 182 according to another example of the present invention includes a vibrator 182. The vibration generator 182 is connected to the distribution plate 140 and vibrates the distribution plate 140 by applying a physical force to the distribution plate 140. The metal catalyst particles seated on the dispersion plate 140 are changed in position in the dispersion plate 140 by the vibration of the dispersion plate 140.

다시, 도 1을 참조하면, 상기 반응기(110)의 외측에는 상기 히팅부(150)가 구비된다. 상기 히팅부(150)는 상기 바디부(111)의 측벽에 위치하고, 상기 바디부(111)를 가열하여 상기 반응공간(RS)의 온도를 상기 탄소나노튜브(CNT)의 성장을 활성화시킬 수 있는 적정 온도로 상승 및 유지시킨다.Again, referring to FIG. 1, the heating unit 150 is provided outside the reactor 110. The heating part 150 is located on the sidewall of the body part 111 and heats the body part 111 to activate the growth of the carbon nanotubes (CNT) in the temperature of the reaction space (RS). Rise and maintain at an appropriate temperature.

상기 탄소나노튜브(CNT)의 생성이 완료되면, 상기 탄소나노튜브(CNT)가 성장된 금속촉매는 상기 회수라인(160)을 통해 외부로 배출된다. 상기 회수라인(160)은 입력단이 상기 바디부(111)의 측벽을 관통하여 상기 반응 공간(RS)에 구비되고, 상기 탄소나노튜브(CNT)가 성장된 금속촉매를 외부의 탄소나노튜브 포집 장치(미도시)에 제공한다.When the production of the carbon nanotubes (CNT) is completed, the metal catalyst on which the carbon nanotubes (CNTs) are grown is discharged to the outside through the recovery line 160. The recovery line 160 has an input terminal penetrating the side wall of the body portion 111 is provided in the reaction space (RS), and the carbon nanotube collecting device outside the metal catalyst on which the carbon nanotubes (CNT) are grown (Not shown).

이하, 도면을 참조하여 상기 탄소나노튜브(CNT)의 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the carbon nanotubes (CNT) will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 7은 도 1에 도시된 탄소나노튜브 제조장치에서 탄소나노튜브를 생성하는 공정과정을 나타낸 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 분산판의 상면에 안착된 금속촉매 입자를 가이드하는 공정과정을 나타낸 도면이다. 도 8a 및 도 8b는 상기 분산판(140)과 상기 가이드 유닛(170) 간의 관계를 명확하게 나타내기 위해 상기 가스 공급부(130)를 생략하여 도시하였다.FIG. 7 is a view illustrating a process of generating carbon nanotubes in the carbon nanotube manufacturing apparatus illustrated in FIG. 1, and FIGS. 8A and 8B illustrate metal catalyst particles seated on an upper surface of the dispersion plate illustrated in FIG. 7. It is a diagram showing a process performed. 8A and 8B omit the gas supply unit 130 in order to clearly show the relationship between the dispersion plate 140 and the guide unit 170.

도 7을 참조하면, 먼저, 상기 히팅부(150)를 구동시켜 상기 반응기(110)를 가열하고, 상기 반응공간(RS)의 온도를 적정 온도, 예컨대, 약 섭씨 600도 이상의 온도로 상승 및 유지시킨다.Referring to FIG. 7, first, the heating unit 150 is driven to heat the reactor 110, and the temperature of the reaction space RS is raised and maintained at an appropriate temperature, for example, about 600 degrees Celsius or more. Let's do it.

상기 촉매 공급노즐(120)은 상기 금속촉매(MC)를 상기 반응공간(RS)에 제공하고, 상기 반응공간(RS)에 유입된 금속촉매(MC)는 상기 분산판(140)에 적재된다.The catalyst supply nozzle 120 provides the metal catalyst MC to the reaction space RS, and the metal catalyst MC introduced into the reaction space RS is loaded into the dispersion plate 140.

도 7 및 도 8a를 참조하면, 상기 분산판(140)에 적재된 금속촉매 입자들(MCP)은 상기 분산홀을 정의하는 경사면에 의해 최대한 상기 분산홀 안으로 가이드된다. 즉, 상기 분산판(140)에 형성된 분산홀들(141)은 상기 분산판(140)의 하면(142)으로부터 상면(143)으로 갈수록 점차 직경이 넓게 형성된다. 이에 따라, 상기 금속촉매(MC)가 상기 분산판(140)에 안착되면, 상기 금속촉매 입자들(MCP)은 상기 분산홀들(141)을 정의하는 각 경사면을 따라 상기 분산판(140)의 하면(142) 측으로 이동한다.7 and 8A, the metal catalyst particles MCP loaded on the dispersion plate 140 are guided into the dispersion hole as much as possible by the inclined surface defining the dispersion hole. That is, the dispersion holes 141 formed in the dispersion plate 140 are gradually wider in diameter from the lower surface 142 to the upper surface 143 of the dispersion plate 140. Accordingly, when the metal catalyst MC is seated on the dispersion plate 140, the metal catalyst particles MCP may be formed along the inclined surfaces defining the dispersion holes 141. It moves to the lower surface 142 side.

상기 가스 공급부(130)의 분사노즐들(131)은 상기 소스가스(SG)를 상기 분산판(140)에 분사하고, 상기 소스가스(SG)는 상기 분산판(140)의 분산홀들(141)을 통해 상기 반응공간(RS)으로 유입된다.The injection nozzles 131 of the gas supply unit 130 inject the source gas SG into the distribution plate 140, and the source gas SG is the distribution holes 141 of the distribution plate 140. Through the reaction space (RS).

상기 소스가스(SG)가 상기 분산홀들(141)을 통해 유입되면, 상기 분산홀들(141) 안에 위치하는 금속촉매 입자들(MCP)은 상기 소스가스(SG)에 의해 상기 반응공간(RS)을 부유한다.When the source gas SG is introduced through the dispersion holes 141, the metal catalyst particles MCP positioned in the dispersion holes 141 may be formed by the reaction gas RS by the source gas SG. To float).

이와 같이, 상기 분산판(140)은 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자들을 상기 분산홀들(141) 안으로 최대한 이동시키므로, 상기 금속촉매(MC)의 부유율을 향상시키고, 상기 금속촉매(MC)의 유실을 방지한다.As such, the dispersion plate 140 moves the metal catalyst particles seated in the dispersion plate 140 to the dispersion holes 141 as much as possible, thereby improving the floating rate of the metal catalyst MC, and The loss of the catalyst MC is prevented.

한편, 상기 탄소나노튜브 제조방법은, 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자들(MCP)을 상기 분산홀들(141) 안으로 이동시키는 과정을 더 포함한다. 이하, 도면을 참조하여 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자들(MCP)을 인접한 분산홀로 가이드하는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.On the other hand, the carbon nanotube manufacturing method further comprises the step of moving the metal catalyst particles (MCP) seated on the dispersion plate 140 into the dispersion holes (141). Hereinafter, a process of guiding the metal catalyst particles MCP seated on the dispersion plate 140 to an adjacent dispersion hole will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 금속촉매(MC)가 상기 반응공간(RS)에 유입되면, 상기 금속촉매 입자들(MCP)이 상기 분산판(140)에 적재되어 금속촉매층(MCL)을 형성한다. 이때, 상기 금속촉매층(MCL)은 상기 분산판(140) 상에 불균일하게 형성된다.As shown in FIG. 8A, when the metal catalyst MC flows into the reaction space RS, the metal catalyst particles MCP are loaded on the dispersion plate 140 to form a metal catalyst layer MCL. do. In this case, the metal catalyst layer (MCL) is formed non-uniformly on the dispersion plate 140.

도 7 및 도 8b를 참조하면, 상기 가이드 유닛(170)은 자력을 이용하여 불균일하게 형성된 상기 금속촉매층(MCL)을 평탄화시킨다. 구체적으로, 먼저, 상기 분산판(140) 아래에 구비된 상기 회전모터(172)를 구동시키고, 상기 회전모터(172)에 연결된 상기 자성체(171)가 상기 회전모터(172)의 회전력에 의해 회전된다.Referring to FIGS. 7 and 8B, the guide unit 170 may planarize the metal catalyst layer MCL formed non-uniformly using magnetic force. Specifically, first, the rotary motor 172 provided below the dispersion plate 140 is driven, and the magnetic body 171 connected to the rotary motor 172 is rotated by the rotational force of the rotary motor 172. do.

상기 금속속매층(MCL)의 입자들(MCP)은 상기 자성체(171)의 자력에 의해 상기 자성체(171)의 이동 방향에 따라 이동하고, 상기 분산판(140) 상에서의 위치가 변경된다. 이에 따라, 상기 금속촉매층(MCL)이 평탄화된다.Particles MCP of the metal binding layer MCL move along the moving direction of the magnetic body 171 by the magnetic force of the magnetic body 171, and the position on the dispersion plate 140 is changed. Accordingly, the metal catalyst layer MCL is planarized.

평탄화된 금속촉매층(MCL)은 상기 분산판(140)의 분산홀들(141)을 통해 상기 소스가스(SG)를 제공받아 상기 금속촉매 입자들(MCP)이 부유된다.The planarized metal catalyst layer MCL receives the source gas SG through the dispersion holes 141 of the dispersion plate 140, and the metal catalyst particles MCP are suspended.

이와 같이, 상기 가이드 유닛(170)은 상기 분산판(140)에 안착된 금속촉매 입자들을 인접한 분산홀측으로 이동시키고, 상기 분산판(140)의 하면(142) 측으로 유도한다. 이에 따라, 상기 탄소나노튜브 제조장치(101)는 상기 금속촉매(MC)의 부유율을 향상시킬 수 있다.As described above, the guide unit 170 moves the metal catalyst particles seated on the dispersion plate 140 toward the adjacent dispersion hole and guides the lower surface 142 of the dispersion plate 140. Accordingly, the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 may improve the floating rate of the metal catalyst MC.

한편, 서로 인접한 두 개의 분산홀 사이에 위치하는 금속촉매 입자들은 분산홀로부터 유입되는 소스가스(SG)의 영향을 받지 못하므로, 상기 분산판(140) 상에 잔존할 수 있다.Meanwhile, the metal catalyst particles positioned between two adjacent dispersion holes may not be affected by the source gas SG introduced from the dispersion holes, and thus may remain on the dispersion plate 140.

이렇게 잔존하는 금속촉매 입자들은 상기 자성체(171)의 자력과 회전 운동에 의해 인접한 분산홀 안으로 이동된다. 이에 따라, 상기 탄소나노튜브 제조장치(101)는 상기 금속촉매 입자들(MCP)이 상기 분산판(140) 상에 잔존하는 것을 방지하고, 상기 금속촉매(MC)의 부유율을 향상시킨다.The remaining metal catalyst particles are moved into the adjacent dispersion holes by the magnetic force and the rotational motion of the magnetic body 171. Accordingly, the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 prevents the metal catalyst particles MCP from remaining on the dispersion plate 140 and improves the floating rate of the metal catalyst MC.

이와 같이, 상기 탄소나노튜브 제조장치(101)는 상기 분산판(141)에 위치하는 금속촉매 입자(MCP)의 위치를 물리적인 힘을 이용하여 변경시키므로, 약 0.6㎛ 내지 약 45㎛ 정도의 미세한 금속촉매 입자도 분산홀 안으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 탄소나노튜브 제조장치(101)는 이용 가능한 금속촉매 입자의 최소 크기를 감소시키고, 상기 탄소나노튜브(CNT)의 생산성 및 순도를 향상시킬 수 있다.As such, the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 changes the position of the metal catalyst particles (MCP) located in the dispersion plate 141 by using a physical force, so that the fine particles of about 0.6 μm to about 45 μm are used. Metal catalyst particles can also move into the dispersion holes. Accordingly, the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 can reduce the minimum size of available metal catalyst particles and improve the productivity and purity of the carbon nanotubes (CNT).

한편, 상기 금속촉매 입자들(MCP)은 상기 소스가스(SG)에 의해 상기 반응공간(RS)을 부유하면서 상기 소스가스(SG)와 함께 열분해되어 상기 탄소나노튜브(CNT)를 생성한다. 상기 반응공간(RS)에 유입된 소스가스(SG)는 상기 반응공 간(RS)의 중앙부를 따라 상승하면서 상기 바디부(111)의 측벽 측으로 이동하고, 상기 바디부(111)의 측벽을 따라 하강한다.Meanwhile, the metal catalyst particles MCP are thermally decomposed with the source gas SG while floating the reaction space RS by the source gas SG to generate the carbon nanotubes CNTs. The source gas SG introduced into the reaction space RS rises along the central portion of the reaction space RS and moves toward the side wall of the body portion 111 and along the side wall of the body portion 111. Descend.

상기 탄소나노튜브(CNT)의 생성이 완료되면, 상기 회수라인(160)은 상기 탄소나노튜브(CNT)가 성장된 금속촉매 입자들을 흡입하여 상기 탄소나노튜브 포집 장치에 제공한다.When the production of the carbon nanotubes (CNT) is completed, the recovery line 160 sucks the metal catalyst particles in which the carbon nanotubes (CNT) are grown and provides them to the carbon nanotube collecting device.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 제조장치를 나타낸 도면이다.9 is a view showing a carbon nanotube manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 제조장치(102)는 분산판(190)을 제외하고는 도 1에 도시된 탄소나노튜브 제조장치(101)와 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 상기 탄소나노튜브 제조장치(102)의 구성에 대한 구체적인 설명에 있어서, 도 1에 도시된 탄소나노튜브 제조장치(101)와 동일한 구성에 대해서는 참조번호를 병기하고, 그 중복된 설명은 생략한다.Referring to FIG. 9, the carbon nanotube manufacturing apparatus 102 according to the present invention has the same configuration as the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 shown in FIG. 1 except for the dispersion plate 190. Therefore, in the detailed description of the configuration of the carbon nanotube manufacturing apparatus 102, the same configuration as the carbon nanotube manufacturing apparatus 101 shown in FIG. do.

상기 탄소나노튜브 제조장치(102)는 반응기(110), 촉매 공급노즐(120), 가스 공급부(130), 분산판(190), 히팅부(150), 회수라인(160), 및 가이드 유닛(170)을 포함한다.The carbon nanotube manufacturing apparatus 102 includes a reactor 110, a catalyst supply nozzle 120, a gas supply unit 130, a dispersion plate 190, a heating unit 150, a recovery line 160, and a guide unit ( 170).

구체적으로, 상기 반응기(110)는 소스가스(SG)가 유입되는 예비공간(PS), 및 상기 예비공간(PS)의 상부에 위치하고 탄소나노튜브(CNT)의 생성이 실질적으로 이루어지는 반응공간(RS)을 제공한다.Specifically, the reactor 110 is a preliminary space PS into which the source gas SG is introduced, and a reaction space RS positioned above the preliminary space PS to substantially generate carbon nanotubes CNTs. ).

상기 반응기(110)는 상기 촉매 공급노즐(120)로부터 금속촉매(MC)를 공급받고, 상기 가스 공급부(130)로부터 상기 소스가스(SG)를 공급받는다.The reactor 110 receives the metal catalyst MC from the catalyst supply nozzle 120, and receives the source gas SG from the gas supply unit 130.

상기 히팅부(150)는 상기 반응기(110)를 가열하여 상기 반응공간(RS)의 온도를 상승시키고, 상기 분산판(190)은 상기 소스가스(SG)를 상기 반응공간(RS)에 분산시킨다.The heating unit 150 heats the reactor 110 to increase the temperature of the reaction space RS, and the dispersion plate 190 disperses the source gas SG in the reaction space RS. .

구체적으로, 상기 분산판(190)은 원판 형상을 갖고, 상기 가스 공급부(130)의 분산 노즐들(131) 상부에 위치한다. 상기 분산판(190)에는 상기 분산 노즐들(131)로부터의 소스가스(SG)를 분산시키기 위한 다수의 분산홀(191)이 형성된다. 여기서, 상기 분산홀들(191) 각각은 균일한 직경을 갖는다. 따라서, 상기 분산홀은 상기 분산판(190)의 하면에 대응하는 직경과 상기 분산판(190)의 상면에 대응하는 직경이 동일하다.In detail, the dispersion plate 190 has a disc shape and is positioned above the dispersion nozzles 131 of the gas supply unit 130. A plurality of distribution holes 191 are formed in the dispersion plate 190 to disperse the source gas SG from the dispersion nozzles 131. Here, each of the dispersion holes 191 has a uniform diameter. Therefore, the dispersion hole has a diameter corresponding to a lower surface of the distribution plate 190 and a diameter corresponding to an upper surface of the distribution plate 190.

상기 분산판(190)의 아래에 배치된 상기 가이드 유닛(170)은 상기 분산판(190)에 안착된 금속촉매 입자의 위치를 변경시킨다. 구체적으로, 상기 가이드 유닛(170)은 자성체(171) 및 회전모터(172)를 구비하고, 상기 자성체(171)의 자력을 이용하여 상기 분산판(190)에 안착된 금속촉매 입자를 유동시킨다.The guide unit 170 disposed below the dispersion plate 190 changes the position of the metal catalyst particles seated on the dispersion plate 190. In detail, the guide unit 170 includes a magnetic body 171 and a rotating motor 172, and flows the metal catalyst particles seated on the dispersion plate 190 using the magnetic force of the magnetic body 171.

이에 따라, 상기 가이드 유닛(170)은 상기 분산판(190)에 형성된 금속촉매층을 평탄화시키고, 상기 분산판(190)에 잔존하는 금속촉매 입자를 인접한 분산홀 안으로 유도할 수 있다. 따라서, 상기 탄소나노튜브 제조장치(102)는 상기 금속촉매 입자가 상기 분산판(190)에 잔존하여 응집되는 것을 방지하고, 금속촉매(MC)의 유실을 방지하며, 생산성을 향상시키고, 제품의 수율을 향상시키며, 제조 원가를 절감할 수 있다.Accordingly, the guide unit 170 may flatten the metal catalyst layer formed on the dispersion plate 190 and guide the metal catalyst particles remaining in the dispersion plate 190 into adjacent dispersion holes. Accordingly, the carbon nanotube manufacturing apparatus 102 prevents the metal catalyst particles from remaining in the dispersion plate 190 and aggregates, prevents loss of the metal catalyst MC, improves productivity, and Improve yields and reduce manufacturing costs.

본 발명의 일례로, 상기 가이드 유닛(170)는 영구 자석으로 이루어진 자성 체(171)를 구비하나, 상기 가이드 유닛(170)은 전자석으로 이루어질 수도 있다.In one example of the present invention, the guide unit 170 includes a magnetic body 171 made of a permanent magnet, but the guide unit 170 may be made of an electromagnet.

또한, 본 발명의 일례로, 상기 탄소나노튜브 제조장치(102)는 자력을 이용하여 상기 금속촉매 입자의 위치를 변경시키는 가이드 유닛(170)을 구비하나, 상기 탄소나노튜브 제조장치(102)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 가이드 유닛(181, 182)을 구비할 수도 있다.In addition, as an example of the present invention, the carbon nanotube manufacturing apparatus 102 is provided with a guide unit 170 for changing the position of the metal catalyst particles using a magnetic force, the carbon nanotube manufacturing apparatus 102 is The guide units 181 and 182 shown in FIGS. 6A and 6B may be provided.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 제조장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a carbon nanotube manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 분산판을 나타낸 평면도이다.FIG. 2 is a plan view illustrating the dispersion plate illustrated in FIG. 1.

도 3은 도 2의 절단선 I-I'에 따른 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2.

도 4는 도 1에 도시된 가이드 유닛을 나타낸 평면도이다.4 is a plan view illustrating the guide unit illustrated in FIG. 1.

도 5는 도 4에 도시된 자성체의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.5 is a plan view illustrating another example of the magnetic body illustrated in FIG. 4.

도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 가이드 유닛의 다른 일례를 나타낸 단면도이다.6A and 6B are cross-sectional views illustrating another example of the guide unit illustrated in FIG. 4.

도 7은 도 1에 도시된 탄소나노튜브 제조장치에서 탄소나노튜브를 생성하는 공정과정을 나타낸 도면이다.7 is a view showing a process of producing carbon nanotubes in the carbon nanotube manufacturing apparatus shown in FIG.

도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 분산판의 상면에 안착된 금속촉매 입자를 가이드하는 공정과정을 나타낸 도면이다.8A and 8B illustrate a process of guiding metal catalyst particles seated on an upper surface of the dispersion plate illustrated in FIG. 7.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 제조장치를 나타낸 도면이다.9 is a view showing a carbon nanotube manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

101, 102 : 탄소나노튜브 제조장치 110 : 반응기101, 102: carbon nanotube manufacturing apparatus 110: reactor

120 : 촉매 공급노즐 130 : 가스 공급부120: catalyst supply nozzle 130: gas supply unit

140 : 분산판 150 : 히팅부140: dispersion plate 150: heating unit

160 : 회수라인 170, 180 : 가이드 유닛160: recovery line 170, 180: guide unit

171, 173 : 자성체 172 : 회전모터171, 173: magnetic body 172: rotating motor

Claims (15)

금속 촉매가 소스 가스에 의해 부유하면서 탄소나노튜브를 생성하는 반응 공간을 제공하는 반응기;A reactor providing a reaction space for producing carbon nanotubes while the metal catalyst is suspended by the source gas; 상기 반응 공간에 구비되고, 상기 소스 가스를 균일하게 분산시키는 다수의 분산홀을 갖는 분산판; 및A dispersion plate provided in the reaction space and having a plurality of dispersion holes for uniformly dispersing the source gas; And 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 유동시켜 상기 분산판에서의 위치를 변경시키는 가이드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.Carbon nanotube manufacturing apparatus comprising a guide unit for changing the position in the dispersion plate by flowing the metal catalyst particles seated on the dispersion plate. 제1항에 있어서, 상기 가이드 유닛은,The method of claim 1, wherein the guide unit, 상기 분산판의 하부에 구비되고, 자력을 갖는 자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.Carbon nanotube manufacturing apparatus, characterized in that provided in the lower portion of the dispersion plate, and comprising a magnetic material having a magnetic force. 제2항에 있어서, 상기 가이드 유닛은,The method of claim 2, wherein the guide unit, 상기 자성체와 상기 분산판 간의 상대적 위치를 변경시켜 상기 분산판의 상면에 안착된 금속촉매 입자를 유동시키는 위치 변경부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.Carbon nanotube manufacturing apparatus characterized in that it further comprises a position changing unit for flowing the metal catalyst particles seated on the upper surface of the dispersion plate by changing the relative position between the magnetic body and the dispersion plate. 제3항에 있어서, 상기 자성체는 막대 형상을 갖고, 상기 위치 변경부는 상기 자성체를 회전시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.The apparatus of claim 3, wherein the magnetic material has a rod shape, and the position change unit rotates the magnetic material. 제2항에 있어서, 상기 자성체는 전자석인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.According to claim 2, wherein the magnetic material is carbon nanotube manufacturing apparatus, characterized in that the electromagnet. 제1항에 있어서, 상기 가이드 유닛은,The method of claim 1, wherein the guide unit, 상기 분산판을 진동시켜 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 유동시키는 진동 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.And a vibrating member for vibrating the dispersion plate to flow the metal catalyst particles seated on the dispersion plate. 제6항에 있어서, 상기 진동 부재는 음파를 발생하여 상기 분산판을 진동시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.The apparatus of claim 6, wherein the vibration member vibrates the dispersion plate by generating sound waves. 제1항에 있어서, 상기 가이드 유닛은 상기 반응기 안에 구비되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.The apparatus of claim 1, wherein the guide unit is provided in the reactor. 금속 촉매가 소스 가스에 의해 부유하면서 탄소나노튜브를 생성하는 반응 공간을 제공하는 반응기; 및A reactor providing a reaction space for producing carbon nanotubes while the metal catalyst is suspended by the source gas; And 상기 반응 공간에 구비되고, 상기 소스 가스를 균일하게 분산시키는 다수의 분산홀을 갖는 분산판을 포함하고,A dispersion plate provided in the reaction space and having a plurality of dispersion holes for uniformly dispersing the source gas, 상기 분산홀은 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 상기 분산판의 하면측으로 유도하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.The dispersion hole is a carbon nanotube manufacturing apparatus, characterized in that to guide the metal catalyst particles seated on the dispersion plate toward the lower surface of the dispersion plate. 제9항에 있어서, 상기 분산홀은 상기 분산판의 하면으로부터 상기 분산판의 상면으로 갈수록 점차 넓은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.The apparatus of claim 9, wherein the dispersion holes have a wider width from a lower surface of the dispersion plate toward an upper surface of the distribution plate. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 이동시켜 상기 분산판에서의 위치를 변경시키는 가이드 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조장치.Carbon nanotube manufacturing apparatus, characterized in that it further comprises a guide unit for changing the position in the dispersion plate by moving the metal catalyst particles seated on the dispersion plate. 반응기에 금속촉매를 제공하여 상기 반응기 안에 구비된 분산판 상에 상기 금속촉매를 적재하는 단계;Providing a metal catalyst to a reactor to load the metal catalyst on a dispersion plate provided in the reactor; 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자의 위치를 변경시키는 단계;Changing the position of the metal catalyst particles seated on the dispersion plate; 상기 반응기에 소스가스를 제공하여 상기 분산홀들을 통해 분산시키는 단계; 및Distributing source gas to the reactor through the distribution holes; And 상기 소스가스에 의해 상기 금속촉매를 부유시켜 탄소나노튜브를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조방법.And producing carbon nanotubes by floating the metal catalyst by the source gas. 제12항에 있어서, 상기 분산홀은 상기 분산판의 하면으로부터 상면으로 갈수록 점차 폭이 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조방법.The method of claim 12, wherein the dispersion hole is carbon nanotube manufacturing method characterized in that the width is gradually formed from the lower surface of the dispersion plate toward the upper surface. 제13항에 있어서, 상기 금속촉매 입자의 위치를 변경시키는 단계는,The method of claim 13, wherein changing the position of the metal catalyst particles, 자력을 갖는 자성체를 상기 분산판 아래에 배치시키는 단계; 및Disposing a magnetic material having magnetic force under the dispersion plate; And 상기 자성체의 자력을 이용하여 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 유동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조방법.Carbon nanotube manufacturing method comprising the step of flowing the metal catalyst particles seated on the dispersion plate by using the magnetic force of the magnetic material. 제13항에 있어서, 상기 금속촉매 입자의 위치를 변경시키는 단계는,The method of claim 13, wherein changing the position of the metal catalyst particles, 상기 분산판을 진동시켜 상기 분산판에 안착된 금속촉매 입자를 유동시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조방법.The method of manufacturing a carbon nanotubes, characterized in that for flowing the metal catalyst particles mounted on the dispersion plate by vibrating the dispersion plate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3934179B2 (en) * 1996-07-11 2007-06-20 不二製油株式会社 Method and granulated product for granulating powder made of substance ingested into animal body
JP3816017B2 (en) * 2002-03-27 2006-08-30 大阪瓦斯株式会社 Tubular carbon material production apparatus, production equipment, and carbon nanotube production method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104401936A (en) * 2014-12-19 2015-03-11 武汉大学 Method for controlling growth of carbon nanotube bundle in horizontal direction of substrate

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