RU2011115430A

RU2011115430A - Способ получения углеродных нанотрубок и реактор (варианты)

Info

Publication number: RU2011115430A
Application number: RU2011115430/05A
Authority: RU
Inventors: Михаил Рудольфович Предтеченский (RU); Михаил Рудольфович Предтеченский; Олег Михайлович Тухто (RU); Олег Михайлович Тухто; Илья Юрьевич Коваль (RU); Илья Юрьевич Коваль
Original assignee: МСД Текнолоджис частная компания с ограниченной ответственностью (LU); Мсд Текнолоджис Частная Компания С Ограниченной Ответственностью
Priority date: 2011-01-30
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-10-27
Also published as: US20120195820A1; RU2478572C2; WO2012102646A1; US8551413B2

Abstract

1. Способ получения углеродных нанотрубок, характеризующийся тем, что он включает получение в объеме реакционной камеры паров вещества катализатора, конденсацию полученных паров вещества катализатора с образованием наночастиц катализатора, и разложение газообразных углеводородов в присутствии наночастиц катализатора с образованием углеродных нанотрубок на поверхности наночастиц катализатора. ! 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что пары вещества катализатора получают испарением под действием электрического дугового разряда, по меньшей мере, частично расплавленного электрода, содержащего в своем составе вещество катализатора, и помещенного в объем реакционной камеры. ! 3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, частично расплавленный электрод выполнен из металла. ! 4. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют между, по меньшей мере, частично расплавленным электродом и твердым электродом. ! 5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что твердый электрод выполнен из графита, или тугоплавкого металла, или сплава тугоплавких металлов. ! 6. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют между первым, по меньшей мере, частично расплавленным электродом, и вторым, по меньшей мере, частично расплавленным электродом, каждый из которых помещен в объем собственной реакционной камеры, а электрический дуговой разряд между ними формируют таким образом, чтобы он проходил через разрядный канал, соединяющий объемы названных реакционных камер, при этом в разрядный канал подают плазмообразующий газ в форме вихревого потока. ! 7. Спосо

Claims

1. Способ получения углеродных нанотрубок, характеризующийся тем, что он включает получение в объеме реакционной камеры паров вещества катализатора, конденсацию полученных паров вещества катализатора с образованием наночастиц катализатора, и разложение газообразных углеводородов в присутствии наночастиц катализатора с образованием углеродных нанотрубок на поверхности наночастиц катализатора.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что пары вещества катализатора получают испарением под действием электрического дугового разряда, по меньшей мере, частично расплавленного электрода, содержащего в своем составе вещество катализатора, и помещенного в объем реакционной камеры.

3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, частично расплавленный электрод выполнен из металла.

4. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют между, по меньшей мере, частично расплавленным электродом и твердым электродом.

5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что твердый электрод выполнен из графита, или тугоплавкого металла, или сплава тугоплавких металлов.

6. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют между первым, по меньшей мере, частично расплавленным электродом, и вторым, по меньшей мере, частично расплавленным электродом, каждый из которых помещен в объем собственной реакционной камеры, а электрический дуговой разряд между ними формируют таким образом, чтобы он проходил через разрядный канал, соединяющий объемы названных реакционных камер, при этом в разрядный канал подают плазмообразующий газ в форме вихревого потока.

7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что плазмообразующий газ выбран из ряда: газообразный углеводород, инертный газ, водород, азот, аммиак, воздух, или пар.

8. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют с помощью дугового плазмотрона.

9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что газообразные углеводороды выбраны из ряда: метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, этилен, пропилен, алифатические или олифинические углеводороды с содержанием атомов углерода от 1 до 10, моноциклические ароматические углеводороды, бициклические ароматические углеводороды и олефины C_xH_2x, (при x, равном 2, 3, или 4) или их смесь.

10. Способ по п.1, характеризующийся тем, что вещество катализатора выбрано из ряда: переходные металлы 8 группы, переходные металлы 6В группы, переходные металлы 5В группы и смесь двух, трех, четырех или более переходных металлов.

11. Способ по п.1, характеризующийся тем, что продукты разложения газообразных углеводородов удаляют из объема реакционной камеры и отделяют углеродные нанотрубки от газообразных продуктов.

12. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в объеме реакционной камеры поддерживают температуру 500-1200°С.

13. Реактор для получения углеродных нанотрубок, характеризующийся тем, что он включает реакционную камеру, содержащую вход для газообразных углеводородов и выход для продуктов разложения углеводородов, пару электродов, по меньшей мере, один из которых содержит вещество катализатора и выполнен таким образом, что способен, по меньшей мере, частично плавиться и испаряться под действием электрического дугового разряда между ним и вторым электродом, с образованием паров катализатора, которые конденсируясь, образуют наночастицы катализатора.

14. Реактор для получения углеродных нанотрубок, характеризующийся тем, что он включает первую реакционную камеру и вторую реакционные камеру, каждая из которых снабжена, по меньшей мере, одним электродом, содержащим вещество катализатора и выполненным с возможностью плавления и испарения, по меньшей мере, его части под действием электрического дугового разряда, входом для газообразных углеводородов и выходом для продуктов разложения углеводородов, причем названные реакционные камеры соединены между собой разрядным каналом, выполненным таким образом, чтобы поддерживать проходящий через него электрический дуговой разряд между электродами.

15. Реактор по п.14, характеризующийся тем, что разрядный канал имеет вход для плазмообразующего газа, снабженный вихревой камерой.

16. Реактор по п.14, характеризующийся тем, что он содержит третью реакционную камеру, расположенную таким образом, что газообразные углеводороды поступают в первую реакционную камеру, наночастицы катализатора и газообразные продукты разложения углеводородов поступают из первой реакционной камеры во вторую реакционную камеру, а из второй реакционнй камеры - в третью реакционную камеру.

17. Реактор по п.16, характеризующийся тем, что объем второй реакционной камеры больше объема первой реакционной камеры, а объем третьей реакционной камеры больше объема второй реакционной камеры.

18. Реактор по п.16, характеризующийся тем, что вторая и третья реакционные камеры снабжены средствами для дополнительного поступления в них газообразных углеводородов.

19. Реактор по п.17, характеризующийся тем, что третья реакционная камера выполнена таким образом, что в ней поддерживается температура 500-1200°С.

20. Реактор по п.14, характеризующийся тем, что он содержит третью реакционную камеру, расположенную таким образом, что нанотрубки и газообразные продукты разложения углеводородов поступают из первой и второй реакционных камер в третью реакционную камеру.

21. Реактор по п.20, характеризующийся тем, что вторая и третья реакционные камеры снабжены средствами для дополнительного поступления в них газообразных углеводородов.

22. Реактор по п.20, характеризующийся тем, что третья реакционная камера выполнена таким образом, что в ней поддерживается температура 500-1200°С.