含催化剂的碳棒的制备方法和其烧结设备技术

本发明专利技术涉及一种含催化剂的碳棒的制备方法和其烧结设备。该烧结设备包括：两半模和一压紧装置；该两半模可配合形成一模腔，其一端封闭，另一端开口；该压紧装置可伸入该模腔，并与该两半模配合。本发明专利技术还提供一种使用该烧结设备制备含催化剂碳棒的方法，该方法使用粉末烧结的技术能制备均匀分散有催化剂粒子的碳棒。

【技术实现步骤摘要】
含催化剂的碳棒的制备方法和其烧结设备
本专利技术涉及一种含催化剂的碳棒的制备方法和其烧结设备。
技术介绍
碳纳米管是在1991年由Iijima在电弧放电的产物中首次发现的中空碳管，其发表于1991年出版的Nature 354，56。碳纳米管以其优良的导电性能，完美的晶格结构，纳米尺度的尖端等特性而成为极具希望的场发射阴极材料，在场发射平面显示器件、电真空器件、大功率微波器件等应用领域有着广阔的前景。碳纳米管的制备方法主要包括脉冲激光蒸发法、化学气相沉积法和电弧放电法。脉冲雷射蒸发法是利用脉冲雷射的高能量蒸发含有金属催化剂的石墨靶获得碳纳米管；化学气相沉积法是用纳米尺度的过渡金属或其氧化物作为催化剂，在相对低的温度下热解含碳的源气体来制备碳纳米管；电弧放电法是利用纯石墨或掺有金属催化剂的石墨电极电弧放电获得碳纳米管。使用电弧放电法制备碳纳米管的优点在于可大量制备碳纳米管。其一般制备过程为：抽真空后通入保护气体，激活连接石墨电极的电源使阳极顶端温度达到4000℃并发生电弧放电，阳极的顶端一部分被蒸发汽化，大量活性碳粒子和中性碳粒子产生并进入电弧放电区域，粒子之间重复发生碰撞进一步生成碳离子和活性碳粒子，并在阳极、阴极和电弧放电设备内壁上沉积一层烟灰，其包括碳纳米管或富勒烯等。当石墨阳极包含有金属催化剂粒子时，单壁碳纳米管可大量生成。目前，电弧放电法的阳极、阴极都为碳棒结构，该碳棒按碳材料不同可分为石墨碳棒、无定形碳棒以及活性碳棒。为了增加碳纳米管产量，碳棒可掺杂金属催化剂粒子，其主要采用下面两种方式加以实现：(1)在碳棒一端表面涂覆或沉积一层金属催化剂粒子；(2)在碳棒中间埋入一小金属棒。但是，通过上述方法制成的碳棒具有金属粒子容易消耗、且于碳棒中分布不均匀的缺点。有鉴于此，提供一种制备均匀掺杂有催化剂的碳棒的方法和其设备实为-->必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含催化剂的碳棒的烧结设备。本专利技术的另一目的在于提供一种使用上述烧结设备制备含催化剂的碳棒的方法。为实现本专利技术目的，本专利技术提供一种含催化剂的碳棒的烧结设备，其包括：两半模和一压紧装置；该两半模可配合形成一模腔，其一端封闭，另一端开口；该压紧装置可伸入该模腔，并与该两半模配合。为实现本专利技术另一目的，本专利技术提供一种使用上述烧结设备制备含催化剂的碳棒的方法，其包括步骤：制备碳粉和催化剂粒子并将其混合均匀形成混合物；组合两半模形成一具有模腔的模具，其一端封闭，另一端开口；将制得的混合物由模具的开口端注入模腔内；使用压紧装置向模腔施压，使模腔内的混合物粉末被紧密压合；烧结上述模具和压紧装置；冷却模具并进行脱模。与现有技术相比较，使用本专利技术的烧结设备制备含催化剂的碳棒的方法由于采用粉末烧结的方式制造碳棒电极，可使催化剂粒子均匀分布在碳棒中，制备碳纳米管过程中催化剂粒子不容易消耗，而且制备的碳纳米管产品较佳。【附图说明】图1是本专利技术的烧结设备的分解示意图。图2是本专利技术的烧结设备的组合示意图。【具体实施方式】本专利技术制备均匀分散有催化剂粒子的碳棒的方法主要采用粉末烧结技术。粉末烧结技术是将催化剂金属粉末与碳粉挤压入特定形状的模具中，将该疏松的混合粉末挤压成粉体，然后将此压好的粉体送入高温炉内加热烧结，使粉体彼此键结在一起形成碳棒产品。-->本专利技术提供一种含催化剂的碳棒的烧结设备，其包括：两半模和一压紧装置；该两半模可配合形成一模腔，其一端封闭，另一端开口；该压紧装置可伸入该模腔，并与该两半模配合。下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。请参阅图1，本实施例的烧结设备，其包括：两相同形状尺寸的半模12，12′和一加压杆14。该两半模12，12′和加压杆14由可耐高温的模具钢或碳化钨制成。该两半模12，12′都为长条状六面立方体，其各包括一成型面122和与该成型面相对的扣合面124。该两半模12，12′在该成型面122中心设有沿长度方向的半圆柱形模腔1221，该模腔1221的尺寸可根据所制备碳棒尺寸进行设计，当然，该模腔1221也可根据所制碳棒形状进行任意设计。在该模腔1221的封闭端设有一直径比模腔1221大的尾端凹槽1223，用于放置外加的档板(图未示)。在模腔1221的另一端设有两个的卡合凹槽1225，该卡合凹槽1225以适当距离间隔，且其直径比模腔1221稍大。本实施例尾端凹槽1223和外加档板(图未示)的设计可承受冲压而不于两半模之间渗漏加压粉末、方便脱模，且可规避模具刚或碳化钨较难加工的缺点。该扣合面124的锁紧装置为具有简单结构的多个锁模凹槽1241和多个C型扣环(图未示)。该多个锁模凹槽1241设于扣合面124的两长边处，多个C型扣环(图未示)扣住两半模12，12′相对应的锁模凹槽1241，用于锁紧两半模12，12′。在满足锁紧模具的要求下可任意设计锁模凹槽1241的数量。本实施例沿两长边各设置三个相同间隔的锁模凹槽1241，其中，两锁模凹槽1241靠近该半模12两端。该加压杆14大致与两半模12，12′扣合后形成的模腔形状一致。本实施采用的加压杆14包括设在两端的第一凸缘141、第二凸缘145和一设在该两端之间的锥形凸起143：第一凸缘141与该模腔1221直径相等，用于加压时顶入模腔1221；该锥形凸起143的底面直径比该模腔1221直径略大，其锥面朝向第一凸缘141，用于与卡合凹槽1225相扣合；和第二凸缘145为一具有较大直径的圆柱型凸起，用于方便加压，其可通过油压机或槌子直接施压。可以理解本实施例的加压杆14的第一凸缘141和第二凸缘145并不为本发-->明必要的部件，该加压杆14也可为一直径小于或等于该模腔1221的杆，其两端之间设有锥形凸起，其直径比该模腔直径稍大。该加压杆结构也能实现本专利技术烧结设备的加压功能。本实施例的烧结设备使用时，需将两半模12，12′进行组合(如图2所示)，首先，在半模12的尾端凹槽1223放置一适当尺寸的档板(图未示)；将另一相同半模12′的尾端凹槽(未标示)也插入该档板，使该两半模12，12′的成型面相对放置；在该两半模12，12′的扣合面相对的多个锁模凹槽1241上通过多个C型扣环(图未示)紧密扣合该两半模12，12′；往两半模12，12′构成的模腔内注入碳粉和催化剂颗粒的混合物，然后，通过加压杆14进行加压，加压杆14的第一凸缘141在受压下进入模腔1221，于适当位置锥形凸起143进入卡合凹槽1225并被其卡住，其中多个卡合凹槽1225的设计是为适应不同的粉末混合物量所需；最后将上述模具和加压杆放入高温炉中进行烧结。可以理解的是，本专利技术的烧结设备在满足将催化剂粉末与碳粉挤压入具有特定形状模腔的模具中并使混合粉末被挤压成粉体的要求下，本领域技术人员可对上述实施例的模具进行适当改变：如对于两半模，可设计为不同形状的具有相互扣合功能的两半模，只要其相互配合可形成模腔即可，如一个半模形成模腔，另一半模为平面扣合模。而模腔封闭端也可设有上下两半模直接配合形成一端封闭一端开口的模腔的结构，其配合方式可为卡合、扣合、锚合或螺合等。另外，对两半模的锁紧装置也可在两半模的成型面设有方便上下两半模卡合、扣合、锚合或螺合的结构，或者采用外加捆绑两半模等可拆卸的方式将两半模锁紧。如对于加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含催化剂的碳棒的烧结设备，其包括：两半模和一压紧装置；该两半模可配合形成一模腔，其一端封闭，另一端开口；该压紧装置可伸入该模腔，并与该两半模配合。

【技术特征摘要】
1.一种含催化剂的碳棒的烧结设备，其包括：两半模和一压紧装置；该两半模可配合形成一模腔，其一端封闭，另一端开口；该压紧装置可伸入该模腔，并与该两半模配合。2.如权利要求1所述的含催化剂的碳棒的烧结设备，其特征在于该两半模结构相同，其包括一成型面和与该成型面相对的扣合面，该扣合面沿边设有一锁紧装置，该成型面沿长度方向设有一模腔，该模腔一端封闭，该模腔的另一端设有一卡合凹槽。3.如权利要求1所述的含催化剂的碳棒的烧结设备，其特征在于该压紧装置为一加压杆，其包括一设于两端之间的锥形凸起，其直径比该模腔直径稍大。4.如权利要求1或2所述的含催化剂的碳棒的烧结设备，其特征在于该两半模由模具钢或碳化钨材料制成。5.如权利要求3所述的含催化剂的碳棒的烧结设备，其特征在于该加压杆由模具钢或碳化钨材料制成。6.如权利要求2所述的含催化剂的碳棒的烧结设备，其特征在于该锁紧装置包括多个设于该扣合面两长边的锁模凹槽和多个C型扣环。7.如权利要求2所述的含催化剂的碳棒的烧结设备，其特征在于该半模的模腔为半圆柱形。8.如权利要求2所述的含催化剂的碳棒的烧结设备，其特征在于该卡合凹槽的直径比该模腔大。9.如权利要求2所述的含催化剂的碳棒的烧结设备，其特征在于该模腔的封闭端设有一直径比该模腔大的凹槽，其用于放置外加的档板。10.如权利要求3所述的含催...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊毅，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]