粒子处理装置以及催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体的制造方法制造方法及图纸

一种粒子处理装置100，具有：制备器10，构成为具有锥部11，能够在锥部11内收容粒子50且能够从锥部11的排出口12排出粒子50；第1管道20，与排出口12连结；以及制备器气体供给机构，具有与第1管道20连接的制备器气体供给管30，从锥部11的排出口12向收容于锥部11内的粒子50供给制备器气体，其中，上述粒子处理装置在第1气体供给管30与第1管道20的连接部40的上侧不具有用于阻断粒子50的移动的构件。

Particle processing device, catalyst carrier and / or manufacturing method of fibrous carbon nanostructure

A particle processing device 100 has: a preparation device 10, which is composed of a cone 11, can accommodate the particle 50 in the cone 11 and discharge the particle 50 from the discharge 12 of the cone 11; a first pipeline 20, which is connected with the discharge 12; and a preparation gas supply mechanism, which has a preparation gas supply pipe 30 connected with the first pipeline 20; From the discharge outlet 12 of the cone 11 to the particle 50 contained in the cone 11, the gas of the preparation device is supplied. The particle treatment device has no component for blocking the movement of the particle 50 on the upper side of the connection part 40 of the first gas supply pipe 30 and the first pipeline 20.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粒子处理装置以及催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体的制造方法
本专利技术涉及粒子处理装置以及催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体的制造方法。本专利技术特别涉及处理收容于制备器内的粒子的粒子处理装置以及使用该粒子处理装置的催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体的制造方法。
技术介绍
近年来，作为导电性、导热性和机械特性优异的材料，纤维状碳材料、特别是碳纳米管(以下有时称为“CNT”。)等纤维状碳纳米结构体备受瞩目。CNT由筒状石墨烯形成，其直径为纳米级，上述筒状石墨烯片由碳原子构成。在此，CNT等纤维状碳纳米结构体一般制造成本高，所以比其它材料价格高。因此，虽然具有上述那样的优异特性，但其用途却受到了限制。进而，近年来，作为能够以比较高的效率制造CNT等的制造方法，使用了利用催化剂的CVD(ChemicalVaporDeposition)法(以下，有时称为“催化剂CVD法”)。但是，催化剂CVD法也不能充分降低制造成本。于是，提出了通过粒子状的支承体形成流动层，对该流动层供给包含催化剂原料的气体而在支承体表面形成催化剂层的方法(例如，参照专利文献1～3)。具体而言，在专利文献1～3中公开了如下装置：将在下部具有多孔质板的、填充了粒子状的支承体的反应器内设为加热环境，从下部供给包含催化剂金属作为构成元素的催化剂前体蒸汽(以下也称为催化剂材料)，通过催化剂前体蒸汽的分解而在支承体上形成催化剂粒子的装置。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2009/110591号；专利文献2：国际公开第2013/191247号；专利文献3：国际公开第2013/191253号。
技术实现思路
专利技术要解决的问题在此，如果设置多孔质板这样的构件支承流动层，则能够通过适当选择多孔质板的孔径，从而在流动层内可靠地保持支承体且在流动层内供给催化剂原料气体，使支承体流动，由此对粒子状的支承体担载催化剂。然而，另一方面，有可能催化剂前体蒸汽所含的金属也堆积于多孔质板的孔而多孔板发生阻塞。而且，如果多孔质板发生阻塞，则有可能对支承体担载催化剂的工序的效率显著降低。因此，本专利技术的目的在于提供能够有效处理收容于制备器内的粒子的粒子处理装置以及使用该粒子处理装置的催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体的制造方法。用于解决问题的方案本专利技术人以解决上述问题为目的而进行了深入研究。然后，本专利技术人想到通过在粒子处理装置的下部设置锥部且在特定的区间不设置用于阻断粒子的移动的构件，从而能够避免上述那样的阻塞的问题，完成了本专利技术。即，本专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的粒子处理装置的特征在于，其具有：制备器，构成为具有朝向下方内径变小的锥部，能够在上述锥部内收容担体粒子和粒子状的催化剂担载体的至少一者作为收容物，且能够从配置于上述锥部的底部的排出口排出上述收容物；第1管道，与上述锥部的上述排出口连结；以及制备器气体供给机构，具有与上述第1管道连接的至少1个制备器气体供给管，从上述锥部的上述排出口向收容于上述锥部内的上述收容物供给制备器气体，上述粒子处理装置在上述制备器气体供给管与上述第1管道的连接部的上侧不具有用于阻断上述担体粒子和上述催化剂担载体的移动的构件。本专利技术的粒子处理装置在制备器气体供给管与第1管道的连接部的上侧不具有用于阻断粒状物的移动的构件，因此能够有效地对制备器供给制备器气体，能够有效地处理制备器内的作为收容物的粒子。此外，本专利技术的粒子处理装置优选制备器气体供给机构具有制备器气体供给控制机构，其能够将上述收容物的至少一部分保持在上述制备器内，且能够以在该制备器内使上述收容物的至少一部分能够流动的气体流量供给上述制备器气体。这是因为，通过将粒子可靠地保持在制备器内，从而能够进一步有效地进行处理。此外，本专利技术的粒子处理装置优选上述制备器还具有将上述收容物加热的加热机构。这是因为，通过将制备器内有效地加热，从而能够进一步有效地处理粒子。此外，就本专利技术的粒子处理装置而言，上述制备器气体供给控制机构能够供给还原性气体、含氧元素气体、催化剂材料气体以及含碳原料气体中的至少1种。进而，本专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体的制造方法的特征在于，其为使用上述粒子处理装置制造催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体的方法，包含：供给工序(1)，向加热状态的上述制备器内供给担体粒子和粒子状的催化剂担载体的至少一者；接触工序(2)，在上述制备器内使上述担体粒子和上述粒子状的催化剂担载体的至少一者与上述制备器气体接触而得到催化剂担载体和具有纤维状碳纳米结构体的催化剂担载体的至少一者；以及回收工序(3)，使上述制备器内的上述接触工序(2)中得到的上述催化剂担载体和上述具有纤维状碳纳米结构体的催化剂担载体的至少一者流下而向上述制备器外排出。根据该制造方法，能够有效地处理制备器内的粒子，以高效率制造催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体。此外，在本专利技术的制造方法中优选：上述制备器气体包含催化剂材料气体、还原性气体、含氧元素气体和/或含碳原料气体，上述接触工序(2)具有催化剂担载步骤(i)、还原处理步骤(ii)、氧化处理步骤(iii)以及纤维状碳纳米结构体合成步骤(iv)中的至少任1个步骤，上述催化剂担载步骤(i)为通过供给上述催化剂材料气体作为上述制备器气体从而将催化剂担载于上述担体粒子的步骤；上述还原处理步骤(ii)为通过供给上述还原性气体作为上述制备器气体从而对上述担体粒子进行还原处理的步骤；上述氧化处理步骤(iii)为通过供给上述含氧元素气体作为上述制备器气体从而对上述担体粒子进行氧化处理的步骤；上述纤维状碳纳米结构体合成步骤(iv)为通过供给上述含碳原料气体作为上述制备器气体从而在上述催化剂担载体上合成纤维状碳纳米结构体的步骤。此外，在本专利技术的制造方法中，优选以固定的流量和/或组成供给上述制备器气体，同时进行上述工序(1)～(3)和/或上述步骤(i)～(iv)内的多个。这是因为能够进一步提高制造效率。此外，在专利技术的制造方法中，优选还包含切换上述制备器气体的流量和/或种类的气体切换工序，分时间段进行上述工序(1)～(3)和/或上述步骤(i)～(iv)内的任2个以上。这是因为能够提高得到的制造物的均匀性。此外，在本专利技术的制造方法中，优选上述氧化处理步骤在上述还原处理步骤和/或上述催化剂担载步骤之前实施，上述还原处理步骤在上述氧化处理步骤和/或上述催化剂担载步骤之后实施。这是因为能够良好地处理粒子。此外，在本专利技术的制造方法中，上述担体粒子可以是没有附着催化剂成分的担体粒子、已附着催化剂前体的担体粒子和/或附着有失活的催化剂的担体粒子。此外，本专利技术的制造方法中，上述催化剂材料气体可以包含Fe和/或Al，上述还原性气体可以包含氢、氨和/或烃，上述含氧元素气体可以包含空气、氧、水蒸气和/或二氧化碳。专利技术效果根据本专利技术能够有效地处理制备器内的粒子。附图说明图1为表示本专利技术的粒子处理装置的结构的一个例子的示意图。图2为表示将使用本专利技术的粒子处理装置而制备的催化剂担载体导入CNT合成用流动层装置而合成CNT的结果的SEM(扫描型电子显微镜)图像。图3为表示将经过溅射而制备的催化剂担载体导入本专利技术的粒子处理装置而合成CNT的结果的SEM图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粒子处理装置，具有：制备器，构成为具有朝向下方内径变小的锥部，能够在所述锥部内收容担体粒子和粒子状的催化剂担载体的至少一者作为收容物，且能够从配置于所述锥部的底部的排出口排出所述收容物，第1管道，与所述锥部的所述排出口连结，以及制备器气体供给机构，具有与所述第1管道连接的至少1个制备器气体供给管，从所述锥部的所述排出口向收容于所述锥部内的所述收容物供给制备器气体，所述粒子处理装置在所述制备器气体供给管与所述第1管道的连接部的上侧不具有用于阻断所述担体粒子和所述催化剂担载体的移动的构件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.27 JP 2016-0364791.一种粒子处理装置，具有：制备器，构成为具有朝向下方内径变小的锥部，能够在所述锥部内收容担体粒子和粒子状的催化剂担载体的至少一者作为收容物，且能够从配置于所述锥部的底部的排出口排出所述收容物，第1管道，与所述锥部的所述排出口连结，以及制备器气体供给机构，具有与所述第1管道连接的至少1个制备器气体供给管，从所述锥部的所述排出口向收容于所述锥部内的所述收容物供给制备器气体，所述粒子处理装置在所述制备器气体供给管与所述第1管道的连接部的上侧不具有用于阻断所述担体粒子和所述催化剂担载体的移动的构件。2.根据权利要求1所述的粒子处理装置，其中，所述制备器气体供给机构具有制备器气体供给控制机构，其能够将所述收容物的至少一部分保持在所述制备器内，且能够以在该制备器内使所述收容物的至少一部分能够流动的气体流量供给所述制备器气体。3.根据权利要求1或2所述的粒子处理装置，其中，所述制备器还具有将所述收容物加热的加热机构。4.根据权利要求1～3中任一项所述的粒子处理装置，其中，所述制备器气体供给控制机构能够供给还原性气体、含氧元素气体、催化剂材料气体以及含碳原料气体中的至少1种。5.一种催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体的制造方法，为使用权利要求1～4中任一项所述的粒子处理装置制造催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结构体的方法，包含：供给工序1，向加热状态的所述制备器内供给担体粒子和粒子状的催化剂担载体的至少一者，接触工序2，在所述制备器内使所述担体粒子和所述粒子状的催化剂担载体的至少一者与所述制备器气体接触而得到催化剂担载体和具有纤维状碳纳米结构体的催化剂担载体的至少一者，以及回收工序3，使所述制备器内的所述接触工序2中得到的所述催化剂担载体和所述具有纤维状碳纳米结构体的催化剂担载体的至少一者流下而向所述制备器外排出。6.根据权利要求5所述的催化剂担载体和/或纤维状碳纳米结...

【专利技术属性】
技术研发人员：野田优，川端孝祐，大泽利男，蜂谷宗一郎，本乡孝刚，
申请(专利权)人：学校法人早稻田大学，日本瑞翁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP