【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、本公开内容涉及碳纳米管和相关杂化材料的合成。
2、化学和能源行业正面临显著降低大气中导致全球变暖的气体排放水平的新的技术挑战。正在开发新的方法和催化反应器，以最大化地使用每个碳和氢的分子而不产生co2排放。通过使用甲烷、乙烯、丙烯、乙炔、一氧化碳和其它碳源的催化或热过程而生产不同类型的碳(碳纳米管、炭黑、合成石墨、活性炭等)的公司在该过程中通过燃烧这些未反应的分子或固体废物产生大量的co2。因此，开发允许增加产物的选择性和产率以及更好地使用反应气体、避免它们随后燃烧以产生co2并显著降低产物生产成本的新方法、催化剂和更有效的反应器的重要性。
3、存在生产碳纳米管的若干商业方法。最常用的是催化化学气相沉积(ccvd)工艺/方法，因为其在单壁碳纳米管(swcnt)的合成中更好地控制手性分布，导致形态性质的产物一致性，以及在多壁碳纳米管(mwcnt)的生产中的可扩展性。用于大规模生产碳纳米管的ccvd方法采用流化床反应器或旋转管(rotary tube)(也称为回转窑(rotary kiln))反应器。...
【技术保护点】
1.反应器系统，所述反应器系统配置成通过将含碳反应气体暴露至催化剂颗粒而生产含碳材料，所述反应器系统包括：
2.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述含碳材料包括含碳纳米管的材料、碳纳米管-杂化材料和碳纳米管中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的反应器系统，其中所述碳纳米管-杂化材料包括以下中的至少一种：碳纳米管-炭黑、碳纳米管-石墨、碳纳米管-石墨烯纳米片、碳纳米管-硅、碳纳米管-氧化铝、碳纳米管-镁氧化物、碳纳米管-二氧化硅、碳纳米管-活性炭、碳纳米管-水泥质材料、碳纳米管-SiOx和碳纳米管-碳纤维材料。
4.根据权利要求...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.反应器系统，所述反应器系统配置成通过将含碳反应气体暴露至催化剂颗粒而生产含碳材料，所述反应器系统包括：
2.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述含碳材料包括含碳纳米管的材料、碳纳米管-杂化材料和碳纳米管中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的反应器系统，其中所述碳纳米管-杂化材料包括以下中的至少一种：碳纳米管-炭黑、碳纳米管-石墨、碳纳米管-石墨烯纳米片、碳纳米管-硅、碳纳米管-氧化铝、碳纳米管-镁氧化物、碳纳米管-二氧化硅、碳纳米管-活性炭、碳纳米管-水泥质材料、碳纳米管-siox和碳纳米管-碳纤维材料。
4.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述催化剂颗粒入口包括从所述反应器外部通入所述反应体积中的管道。
5.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述反应器包括旋转管反应器。
6.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述反应体积被加热至反应温度。
7.根据权利要求6所述的反应器系统，其中所述催化剂颗粒在其接触所述反应气体之前被加热至大约所述反应温度。
8.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述反应器包含用于所述反应器中产生的含碳材料、未反应的反应气体和反应副产物的出口。
9.根据权利要求8所述的反应器系统，所述反应器系统进一步包含气/固分离器和气/液分离器，所述气/固分离器偶联到所述反应器出口并且配置成将所述含碳材料与所述未反应的反应气体和反应副产物分离，所述气/液分离器配置成通过冷凝而将由所述碳源的热分解产生的聚合的碳化合物与所述未反应的反应气体和反应副产物分离。
10.根据权利要求9所述的反应器系统，所述反应器系统进一步包括如下气体再循环系统，所述气体再循环系统配置成将所述未反应的反应气体中的至少一些返回到所述反应器。
11.根据权利要求10所述的反应器系统，其中所述气体再循环系统包括如下气体分离器，所述气体分离器配置成将未反应的反应气体与反应副产物分离。
12.根据权利要求11所述的反应器系统，其中所述反应副产物包含氢。
13.根据权利要求9所述的反应器系统，其进一步包含产物容器，所述产物容器配置成容纳由所述气/固分离器分离的含碳材料。
14.根据权利要求13所述的反应器系统，其中所述产物容器用惰性气体冲洗。
15.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述催化剂颗粒入口包括从所述反应器外部通入所述反应体积中的催化剂进料管。
16.根据权利要求15所述的反应器系统，其中所述催化剂进料管沿着所述反应器长度的约1/6至约1/3延伸。
17.根据权利要求16所述的反应器系统，其中所述反应器具有反应体积直径，并且所述催化剂进料管的直径为所述反应体积直径的约1/3至约1/2。
18.根据权利要求15所述的反应器系统，所述反应器系统进一步包含催化剂进料系统，所述催化剂进料系统配置成将催化剂进料到所述进料管中并从所述进料管离开去往所述反应器中。
19.根据权利要求18所述的反应器系统，其中所述催化剂进料系统包含振动进料器，所述振动进料器配置成以可控速率使催化剂沿着所述进料管移动并离开所述进料管。
20.根据权利要求19所述的反应器系统，其中所述催化剂进料系统进一步包含如下催化剂容纳用容器，所述催化剂容纳用容器用惰性气体冲洗并配置成将催化剂供应到所述振动进料器。
21.根据权利要求20所述的反应器系统，其中所述催化剂进料系统进一步包含如下螺杆进料器，所述螺杆进料器配置成以可控速率将催化剂供应到所述容纳用容器。
22.根据权利要求21所述的反应器系统，其中所述催化剂进料系统进一步包含螺杆进料器供应容器，所述螺杆进料器供应容器用惰性气体冲洗并配置成将催化剂供应到所述螺杆进料器。
23.根据权利要求15所述的反应器系统，其中所述反应体积中的温度通过热电偶套管测量。
24.根据权利要求23所述的反应器系统，其中所述催化剂进料管具有位于所述反应体积中的出口，并且其中所述热电偶套管靠近催化剂进料管出口安置。
25.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述反应体积被加热至至少400℃。
26.根据权利要求25所述的反应器系统，其中所述反应体积和所述催化剂在其接触之前被加热至至少400℃。
27.根据权利要求26所述的反应器系统，其中所述反应体积和所述催化剂在其接触之前被加热至至少650℃。
28.根据权利要求25所述的反应器系统，其中催化剂在反应器中的停留时间为至少约6分钟。
29.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述反应气体中的氢组成最高达约30％。
30.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述含碳材料包括碳纳米管(cnt)。
31.根据权利要求30所述的反应器系统，其中所述cnt具有至少约7微米的长度。
32.根据权利要求30所述的反应器系统，其中所述cnt具有至少约500的长径比。
33.根据权利要求30所述的反应器系统，其中所述cnt包含多壁cnt、双壁cnt和单壁cnt中的至少一种。
34.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述反应体积和所述催化剂两者在接触之前均被加热至至少700℃，并且其中所述反应气体包含乙烯。
35.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·普拉达席尔瓦，D·J·亚瑟，
申请(专利权)人：峡谷先进材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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