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一种基于解耦联热处理控制碳纳米管生长状态的装置和方法及其应用制造方法及图纸

技术编号:26405864 阅读:68 留言:0更新日期:2020-11-20 13:58
本发明专利技术提供一种基于解耦联热处理控制碳纳米管生长状态的装置和方法及其应用,属于碳纳米管制备技术领域。本发明专利技术通过设计多区域快速热CVD反应器,从而将催化剂形成温度(T1),碳源分解温度(T2)以及碳纳米管成核和生长温度(T3)完全解耦。基于上述解耦技术可对三个温度(T1,T2和T3)中的每一个可能影响碳纳米管生长的温度进行独立研究,因此具有良好的实际应用之价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于解耦联热处理控制碳纳米管生长状态的装置和方法及其应用
本专利技术属于碳纳米管制备
,具体涉及一种基于解耦联热处理控制碳纳米管生长状态的装置和方法及其应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。通过化学气相沉积在碳纤维表面合成碳纳米管涉及碳源气体的分解以及随之而来的石墨碳在催化剂颗粒表面自组装生长。精确调整碳纳米管的结构特征(例如直径,面积密度)和质量,对于基于碳纳米管的电、热和机械界面层的商业开发至关重要。中国专利文件CN110937592A公开了一种碳纳米管批量连续化生产设备及其制备方法。通过碳源裂解装置和碳纳米管生长装置的配合,实现碳纳米管的批量生产,碳纳米管生长速率快且效率高,质量稳定,但专利技术人发现,其没有明确说明生长条件对碳纳米管生长的影响,无法控制碳纳米管的结构特征。中国专利文件CN110339842A公开了一种生长碳纳米管的复合催化剂及其制备方法,可以高效催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于解耦联热处理控制碳纳米管生长状态的装置,其特征在于,所述装置为多区域快速热CVD反应器,其包括:/n贯通的反应腔体,所述反应腔体被配置为催化剂还原单元、碳源分解单元和碳纳米管生长单元,所述催化剂还原单元、碳源分解单元和碳纳米管生长单元之间均设置有隔热层。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于解耦联热处理控制碳纳米管生长状态的装置,其特征在于,所述装置为多区域快速热CVD反应器,其包括:
贯通的反应腔体,所述反应腔体被配置为催化剂还原单元、碳源分解单元和碳纳米管生长单元,所述催化剂还原单元、碳源分解单元和碳纳米管生长单元之间均设置有隔热层。


2.如权利要求1所述的的装置,其特征在于,所述催化剂还原单元、碳源分解单元和碳纳米管生长单元均各自独立设置有控制各工作单元腔体温度的热电偶。


3.如权利要求1所述的的装置,其特征在于,所述装置一端设置有保护气输送机构、还原性气体输送机构和气态碳源前体输送机构;优选的,所述输送机构包括控制阀和输送管道;或,
所述装置设置有废气排出机构;
优选的,所述废气排出机构包含真空泵。


4.一种基于解耦联热处理控制碳纳米管生长状态的方法,所述方法包括:
1)对碳纤维进行电化学改性,得到表面处理后的碳纤维;
2)将步骤1)得到的碳纤维作为基板,通过浸渍法加载催化剂前驱体;
3)将步骤2)得到的处理后的碳纤维置入权利要求1-3任一项所述装置中,控制生成碳纳米管。


5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤1)中电化学改性具体为采用电化学阳极氧化方式处理碳纤维;
所述碳纤维的单丝数量为1K、3K、6K、12K中的任意一种。


6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤2)中所述催化剂前驱体为金属盐;优选为金属硝酸盐或金属硫酸盐;
所述催化剂前驱体为钴、铁、镍相关的盐中的一种或几种;进一步优选为硝酸钴;
所述金属硝酸盐或金属硫酸盐的浓度为0.001-0.1mol/L;进一...

【专利技术属性】
技术研发人员:王成国秦建杰王延相魏化震陈刚王启芬姚志强马子明崔博文岳阳王永博
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:山东;37

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