RU80837U1 - Устройство для синтеза углеродных материалов - Google Patents
Устройство для синтеза углеродных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU80837U1 RU80837U1 RU2007122056/22U RU2007122056U RU80837U1 RU 80837 U1 RU80837 U1 RU 80837U1 RU 2007122056/22 U RU2007122056/22 U RU 2007122056/22U RU 2007122056 U RU2007122056 U RU 2007122056U RU 80837 U1 RU80837 U1 RU 80837U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- synthesis
- electrode
- electrodes
- lock chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Устройство для синтеза углеродных материалов предназначено для получения углеродных материалов, содержащих фуллерены и нанотрубки методом дугового разряда. В герметичном водоохлаждаемом корпусе (1), которое имеет в вертикальной плоскости сечение трапециообразной формы, соосно установлены подвижный (4) и неподвижный (5) электроды. Электроды размещены в корпусе устройства в горизонтальной плоскости. Подвижный электрод (4) установлен с возможностью поступательного движения к неподвижному посредством механизма (6). В корпусе устройства выполнено окно (7) для визуального наблюдения, которое расположено перпендикулярно к оси электродов. В нижней узкой части корпуса (1) расположена вакуумная шлюзовая камера (8) с шибером (9), отделяющим корпус от шлюзовой камеры. Шлюзовая камера (8) имеет дверцу (10) для выгрузки продуктов синтеза и патрубок (11) для подвода и откачивания атмосферы. Подвижный электрод (4), являющийся анодом, имеет резьбовое соединение (12) для наращивания электрода во время синтеза вне корпуса. Неподвижный электрод (5), являющийся катодом имеет на рабочей поверхности, обращенной к аноду скос с углом наклона в сторону шибера (9). Обеспечивается непрерывность процесса синтеза и повышается производительность устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротермии и предназначено для получения углеродных материалов, содержащих фуллерены и нанотрубки.
Известно устройство для получения сажи, содержащей смесь фуллеренов, электродуговым методом, включающее герметичный корпус с окном для визуального наблюдения дугового разряда, расположенное в торцевой части корпуса перпендикулярно осям электродов, размещенные в корпусе подвижный и неподвижный электроды, расположенные параллельно друг другу. Подвижный электрод снабжен сильфонной развязкой и установлен с возможностью наклона относительно неподвижного электрода, поэтому шлаки остаются вне зоны дуги, а это увеличивает выход смеси фуллеренов, что частично увеличивает производительность устройства. (Патент РФ №2121965 М. кл. С01В 31/02, 20.11.98).
Недостатком устройства является то, что устройство не обеспечивает непрерывность процесса синтеза углеводных материалов, так как после сжигания электрода корпус заполняется воздухом, отсоединяется и вынимается токоввод для замены подвижного электрода. Токоввод с новым электродом устанавливается на место, корпус ваккумируется и заполняется гелием, после чего производится сжигание нового электрода. После сжигания необходимого количества электродов процесс синтеза сажи также прерывается, снимается фланец и производиться сбор сажи. Производительность устройства значительно снижается.
Известно устройство для получения углеродных нанотрубок методом дугового разряда, состоящее из двух электродов, расположенных соосно и перемещаемых навстречу друг другу водоохлаждаемыми штоками. Устройство снабжено скользящими графитовыми токоподводами, выполненными в виде колец, в которых кооксиально движутся графитовые электроды. (Патент РФ №2220905, М Кл. С01В 31/02, 10.01.2004.)
Вследствие высокой температуры дугового разряда анод испаряется, и углеродный пар конденсируется непосредственно на катоде в виде твердого осадка в форме цилиндрического стержня, который извлекается после прекращения процесса простым обламыванием от катода. Остаток стержня выворачивается из электрода и заменяется на новый. Таким образом, производительность устройства значительно
снижается из-за необходимости остановки процесса синтеза при замене электрода и выгрузке продукции.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для получения сажи, содержащей фуллерены, электродуговым методом, включающее герметичный корпус, соосно расположенные подвижный и неподвижный электроды, причем подвижный электрод установлен с возможностью поступательного движения по отношению к неподвижному, окно для визуального наблюдения, расположенное перпендикулярно оси электродов. (W.A.Scrivens, J.M. Tour Synthesis of Gram Quantities of С60 by Plasma Dischhorge in a Modified Round-Bottomed Flask, J. Org. Chem., 1992, v.57, p.6932-6936. Прототип).
Недостатком устройства является дискретность осуществляемого в нем процесса синтеза сажи и как следствие этого небольшая производительность.
Задачей, решаемой изобретением является создание устройства, обеспечивающего высокую производительность процесса синтеза углеродных материалов.
Указанная задача решается тем, в устройстве для синтеза углеродных материалов, содержащих фуллерены и нанотрубки, методом дугового разряда, включающем герметичный корпус с окном для визуального наблюдения дугового разряда, размещенные в корпусе подвижный и неподвижный соосно расположенные электроды, из которых подвижный электрод выполнен с возможностью поступательного движения к неподвижному, электроды расположены в корпусе в горизонтальной плоскости, а корпус устройства выполнен с трапециообразной формой сечения в вертикальной плоскости и снабжен расположенной в нижней узкой части сечения вакуумной шлюзовой камерой с шибером, отделяющим корпус от шлюзовой камеры, и патрубком для подвода и откачивания атмосферы.
Кроме того, подвижный электрод, являющийся анодом, снабжен резьбовыми соединениями для наращивания электрода вне корпуса, а неподвижный электрод, являющийся катодом, выполнен на рабочей поверхности, обращенной к аноду со скосом с углом наклона в сторону шибера.
Трапециообразная форма сечения корпуса в вертикальной плоскости и наклоненные вниз стенки обеспечивают самопроизвольное осыпание конденсирующихся на них продуктов синтеза в виде сажи, а горизонтальное расположение в корпусе электродов позволяет, образующемуся на катоде в процессе синтеза цилиндрическому стержню самопроизвольно обламываться под собственным весом. Скос на рабочей поверхности неподвижного электрода, являющегося катодом, с углом наклона в сторону шибера обеспечивает, обламывание цилиндрического стержня при меньшей массе. Сужение
корпуса к низу и примыкание к нему шибера вакуумной шлюзовой камеры способствует сбору на шибере осыпающейся сажи и обламывающихся стержней с катода, а затем после открытия шибера - в ваккумной шлюзовой камере. Патрубок в шлюзовой камере обеспечивает возможность варьировать атмосферой устройства. Резьбовое соединение на подвижном электроде, являющимся анодом, позволяет восполнять его расход в процессе синтеза посредством навинчивания новой части израсходованного электрода вне устройства.
В целом совокупность отличительных признаков изобретения обеспечивает непрерывность процесса синтеза углеродных материалов в устройстве, что является техническим эффектом, обеспечивающим повышение производительности устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - вид устройства сбоку по сечению А-А.
Устройство состоит из герметичного водоохлаждаемого корпуса 1 с сечением в вертикальной плоскости трапециообразной формы, фланцев 2 и 3, в которых соосно установлены подвижный 4 (анод) и неподвижный 5 (катод) электроды, размещенные в корпусе устройства в горизонтальной плоскости, причем подвижный электрод установлен с возможностью поступательного движения по отношению к неподвижному посредством механизма 6, окна для визуального наблюдения 7, расположенного перпендикулярно к оси электродов. В нижней узкой части корпуса 1 выполнена вакуумная шлюзовая камера 8 с шибером 9, отделяющим корпус от шлюзовой камеры, и дверцей 10 для выгрузки продуктов синтеза. Вакуумная шлюзовая камера 8 снабжена патрубком 11 для подвода и откачивания атмосферы. Подвижный электрод 4 (анод) имеет резьбовые соединения 12, для наращивания электрода во время процесса синтеза вне корпуса, а неподвижный электрод 5 (катод) выполнен на рабочей поверхности, обращенной к аноду со скосом с углом наклона в сторону шибера.
Устройство работает следующим образом.
Через открытые дверцу 10 и шибер 9 во фланец 2 устанавливают неподвижный электрод 5. Через уплотнения и скользящий токоподвод фланца 3 устанавливают подвижный электрод 4 и соединяют его с механизмом 6 подачи электрода. Из корпуса 1 устройства через открытый шибер 9 и патрубок 11 ваккумным насосом (на чертеже не показан) откачивается атмосфера и корпус 1 заполняется инертным газом. Закрытием патрубка 11 и шибера 9 атмосфера корпуса устройства изолируется от внешней атмосферы. На электроды 4 и 5 подается разность потенциалов. Механизмом 6 подвижный электрод 4 двигается к неподвижному электроду 5 до зажигания
электрической дуги, горение которой автоматически поддерживается в процессе синтеза механизмом 6. Оператор контролирует процесс через окно 7.
Вследствие высокой температуры дугового разряда углерод анода 4 испаряется и конденсируется на водоохлаждаемых стенках корпуса 1 в виде сажи и на поверхности со скосом катода 5 в виде твердого осадка в форме цилиндрического стержня. При нарастании стержня до определенной длины, он под действием собственного веса обламывается от электрода (катода) и падает на шибер 9 вакуумной шлюзовой камеры 8. За счет вибрации корпуса 1 от дугового разряда или принудительного встряхивания сажа осыпается и по наклоненным вниз поверхностям корпуса 1 падает на шибер 9 вакуумной шлюзовой камеры 8. За счет автоматического сближения электродов 4 и 5 цикл синтеза повторяется. Расходуемый электрод 4 периодически наращивают вне устройства, ввинчивая в резьбовое соединение 12 дополнительную часть электрода, не прекращая процесса синтеза. После одного или нескольких циклов синтеза открытием шибера 9 продукты синтеза сбрасываются в вакуумную шлюзовую камеру 8. При получении их определенного количества давление вакуумной шлюзовой камеры через патрубок 11 сравнивается с атмосферным, после этого производят выгрузку продуктов синтеза через дверцу 10. После выгрузки дверца 10 закрывается, в вакуумной шлюзовой камере 8 через патрубок 11 создается необходимое давление. При необходимости оператор восполняет через патрубок 11 и открытый шибер 9 понизившееся давление в камере устройства. Неподвижный электрод 5 в процессе синтеза практически не расходуется.
Устройство опробовано при электродах диаметром до 15 мм и токах до 1000 А. Получена производительность устройства до 120 г/час синтезированных продуктов, содержащих фуллерены и нанотрубки и их фрагменты.
Claims (3)
1. Устройство для синтеза углеродных материалов, содержащих фуллерены и нанотрубки, методом дугового разряда, включающее герметичный корпус с окном для визуального наблюдения дугового разряда, размещенные в корпусе подвижный и неподвижный соосно расположенные электроды, из которых подвижный электрод выполнен с возможностью поступательного движения к неподвижному, отличающееся тем, что, электроды расположены в корпусе в горизонтальной плоскости, а корпус устройства выполнен с трапецеобразной формой сечения в вертикальной плоскости и снабжен расположенной в нижней узкой части сечения вакуумной шлюзовой камерой с шибером, отделяющим корпус от вакуумной шлюзовой камеры, и патрубком для подвода и откачивания атмосферы.
2. Устройство для синтеза углеродных материалов по п.1, отличающееся тем, что подвижный электрод, являющийся анодом, снабжен резьбовыми соединениями для наращивания электрода вне корпуса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007122056/22U RU80837U1 (ru) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Устройство для синтеза углеродных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007122056/22U RU80837U1 (ru) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Устройство для синтеза углеродных материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU80837U1 true RU80837U1 (ru) | 2009-02-27 |
Family
ID=40530162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007122056/22U RU80837U1 (ru) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Устройство для синтеза углеродных материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU80837U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482059C2 (ru) * | 2011-05-31 | 2013-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) | Устройство для получения углеродных нанотрубок |
-
2007
- 2007-06-13 RU RU2007122056/22U patent/RU80837U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482059C2 (ru) * | 2011-05-31 | 2013-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) | Устройство для получения углеродных нанотрубок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2234457C2 (ru) | Способ получения фуллеренсодержащей сажи и устройство для его осуществления | |
RU80837U1 (ru) | Устройство для синтеза углеродных материалов | |
KR100837221B1 (ko) | 카본 나노 구조체를 제조하는 아크전극 조립체 및 카본 나노 구조체의 제조방법 | |
RU191334U1 (ru) | Устройство для получения порошка на основе карбида вольфрама | |
RU2686897C1 (ru) | Устройство для получения порошка на основе карбида титана | |
US7252744B2 (en) | Treatment of fluorocarbon feedstocks | |
RU2700596C1 (ru) | Устройство для получения порошка на основе карбида бора | |
Vittori Antisari et al. | Carbon nanostructures produced by an AC arc discharge | |
RU5792U1 (ru) | Устройство для получения фуллерена | |
RU2341451C1 (ru) | Способ производства фуллеренсодержащей сажи и устройство для его осуществления | |
RU2687423C1 (ru) | Способ получения порошка на основе карбида титана | |
RU2341452C1 (ru) | Установка для получения фуллеренсодержащей сажи | |
KR100972044B1 (ko) | 아크 방전법을 이용한 탄소나노튜브의 합성장치 | |
RU101395U1 (ru) | Устройство для получения порошка тугоплавкого материала | |
RU212492U1 (ru) | Устройство для производства фуллеренсодержащей сажи | |
RU2418741C2 (ru) | Способ получения фуллеренсодержащей сажи и устройство для реализации этого способа | |
RU2220905C2 (ru) | Устройство для получения углеродных нанотрубок методом дугового разряда | |
RU65881U1 (ru) | Реактор для получения фуллеренсодержащей сажи | |
RU2121965C1 (ru) | Устройство для получения сажи, содержащей фуллерены | |
CN110072324A (zh) | 一种无阴极等离子发生器 | |
RU2705064C1 (ru) | Устройство для получения фуллеренсодержащей сажи | |
RU2007114019A (ru) | Установка для производства фуллеренсодержащей сажи | |
RU5794U1 (ru) | Устройство для получения фуллерена | |
Huber et al. | A bench arc-furnace facility for fullerene and single-wall nanotubes synthesis | |
RU2795956C1 (ru) | Устройство для получения порошка карбида тантала |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110614 |