纳米碳生成装置制造方法及图纸

一种纳米碳生成装置，其特征在于，具备：还原气氛的加热容器（１１）；加热源，配置在该加热容器的外周部；碳氢化合物注入喷嘴（１５），配置在上述加热容器的上游侧，向加热容器内进行碳氢化合物的喷雾；以及生成纳米碳排出喷嘴（１８），配置在上述加热容器的下游侧；在加热容器的内面上配置金属基板（１２），从碳氢化合物注入喷嘴（１５）连续地进行碳氢化合物的喷雾，由此使碳氢化合物在金属基板上反应而成长纳米碳（１７），使成长的生成纳米碳（１７）从金属基板（１２）剥离，并从上述排出喷嘴（１８）排出生成纳米碳。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种纳米碳生成装置，高效地制造碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等有 用性高的纤维状的纳米碳。
技术介绍
众所周知，作为碳纳米管的生成方法，例如可以列举出电弧放电法、激光蒸镀法、 化学气相成长法(CVD法)。电弧放电法是通过在正负石墨电极之间产生电弧放电而使石墨蒸发，在凝结到阴 极前端的碳堆积物中生成碳纳米管的方法(例如参照专利文献1)。激光蒸镀法是向加热为 高温的非活性气体中放入混合了金属催化剂的石墨试料，通过照射激光来生成碳纳米管的 方法(例如参照专利文献2)。一般来说，通过电弧放电法或激光蒸镀法能够生成结晶性良好的碳纳米管，但是 生成的碳纳米管的量少，而难以进行大量生成。CVD法存在两种方法在被放入反应炉中的基板上生成碳纳米管的基板法(例如 参照专利文献1)；和使催化剂金属与碳源一起在高温炉中流动并生成碳纳米管的流动气 相法(例如参照专利文献4)。参照图6对气相成长法进行说明。图中的符号1表示在内部配置了载持催化剂 2的催化剂载持基板3的反应管。在反应管1的外周外侧部配置有电加热器4。当使原料 (碳氢化合物)5从该反应管1的一侧流入如此结构的反应管1内，并从反应管1的另一侧 进行排气时，在反应管1内部产生碳氢化合物气体6，并形成碳纳米管7。另外，图6中的符 号8表示碳氢化合物气体。接着，参照图7对流动气相法进行说明。其中，对于与图6相同部件赋予相同符号 而省略说明。图7中的特征为，从反应管1的一侧与作为原料的碳氢化合物5 —起流入运 载气体8。由此，在与配置有电加热器4的部位相对的反应管1内生成碳氢化合物气体6， 并形成碳纳米管7。但是，由于上述气相成长法是分批处理，所以难以大量生産。此外，流动气相法的 温度均勻性较低，而难以生成结晶性良好的碳纳米管。并且，作为流动气相法的改进，还提 出了如下方法在高温炉中，通过兼用为催化剂的流动材料来形成流动层，供给碳原料而生 成纤维状的纳米碳。但是，可以认为炉内的温度的均勻性较低、而难以生成结晶性良好的碳 纳米管。因此，如果能够低成本、高效地量产纯度及稳定性高的碳纳米管、碳纤维、碳纳米 线圈等有用性高的纤维状的纳米碳，则能够以低成本大量供给利用了纳米碳的特性的纳米 技术制品。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2000-95509号公报专利文献2 日本特开平10-273308号公报专利文献3 日本特开2000-86217号公报专利文献4 日本特开2003-342840号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的目的在于提供一种纳米碳生成装置，不用混入催化剂用金属粉，而能够 低成本、高效地量产纯度及稳定性高的高质量的碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等有用性高 的纤维状的纳米碳。此外，本专利技术的目的在于提供一种纳米碳生成装置，不使用特殊的催化剂基板、并 且不用混入催化剂用金属粉，而能够低成本、高效地量产纯度及稳定性高的高质量的碳纳 米管、碳纤维、碳纳米线圈等有用性高的纤维状的纳米碳。并且，本专利技术的目的在于提供一种纳米碳生成装置，通过在一定条件下运行，能够 几乎半永久地持续生成纳米碳，能够大量提供纳米碳。用于解决课题的手段本专利技术的纳米碳生成装置的特征在于，具备还原气氛的加热容器；加热源，配置 在该加热容器的外周部；碳氢化合物注入喷嘴，配置在上述加热容器的上游侧，向加热容器 内进行碳氢化合物的喷雾；以及生成纳米碳排出喷嘴，配置在上述加热容器的下游侧；在 加热容器的内面配置金属基板，由碳氢化合物注入喷嘴连续地进行碳氢化合物的喷雾，由 此使其在金属基板上反应而使纳米碳成长，使成长的生成纳米碳从金属基板剥离，并从上 述排出喷嘴排出生成纳米碳。此外，本专利技术的纳米碳生成装置的特征在于，具备还原气氛的加热容器；圆锥状 板，在该加热容器内与该容器成为同心圆状、具有倾斜角度地配置；加热源，配置在该圆锥 状板的外周部；碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴，配置在上述加热容器的上游侧，连续或 间歇地将碳氢化合物和微量金属催化剂粉向加热容器内进行混合喷雾；以及纳米碳排出喷 嘴，配置在上述加热容器的下游侧；通过由碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴连续或间歇 地进行混合了金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾，由此使其在圆锥状板 上反应而成长纳米碳，使成长的生成纳米碳从圆锥状板剥离，并从纳米碳排出喷嘴排出生 成纳米碳。并且，本专利技术的纳米碳生成装置的特征在于，具备加热容器，为还原气氛，并纵向 设置；圆锥状板，在该加热容器内与该容器成为同心圆状、具有倾斜角度地配置有多级；加 热源，配置在该多级的圆锥状板的外周部；碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴，配置在上述 加热容器的上游侧，向加热容器内进行碳氢化合物和微量细微金属催化剂粉的混合喷雾； 以及纳米碳排出喷嘴，配置在上述加热容器的下游侧；通过由上述碳氢化合物和催化剂混 合喷雾喷嘴连续或间歇地进行混合了细微金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物 的混合喷雾，由此使其在圆锥状板上反应而成长纳米碳，使成长的生成纳米碳从圆锥状板 剥离，并从下游侧的纳米碳排出喷嘴排出生成纳米碳。专利技术的效果根据本专利技术，不用混入催化剂用金属粉，能够低成本、高效地量产纯度及稳定性高的高质量的碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等有用性高的纤维状的纳米碳。此外，根据本专利技术，不使用特殊的催化剂基板、并且不用混入催化剂用金属粉，而 能够低成本、高效地量产纯度及稳定性高的高质量的碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等有用 性高的纤维状的纳米碳。并且，根据本专利技术，通过在一定条件下运行，能够几乎半永久地持续生成纳米碳， 能够大量提供纳米碳。附图说明图1是本专利技术第一实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图2是本专利技术第二 六实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图3是本专利技术第七 九实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图4是本专利技术第十实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图5是本专利技术第十一、十二实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图6是基于现有的CVD法的纳米碳制造方法的说明图。图7是基于现有的基板法的纳米碳制造方法的说明图。图8是本专利技术第十四、十八 二十实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图9是本专利技术第十五实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图10是本专利技术第十六实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图11是本专利技术第十七实施方式的生成装置的示意图。图12是本专利技术第二十一实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图13是本专利技术第二十二实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图14是本专利技术第二十四实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图15是本专利技术第二十五实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图16是本专利技术第二十六实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图17是本专利技术第二十七实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图。图18A是本专利技术第二十八实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的整体图。图18B是沿图18A的X-X线的截面图。图18C是沿图18A的Y-Y线的截面图。图19是本专利技术第二十九实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图。图20是本专利技术第三十实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图。图21A是本专利技术第三十一实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的整体图。图21B是沿图21A的X-X线的截面图。图22是本专利技术第三十二实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种纳米碳生成装置，其特征在于，具备：还原气氛的加热容器；加热源，配置在该加热容器的外周部；碳氢化合物注入喷嘴，配置在上述加热容器的上游侧，向加热容器内进行碳氢化合物的喷雾；以及生成纳米碳排出喷嘴，配置在上述加热容器的下游侧，在加热容器的内面上配置金属基板，由碳氢化合物注入喷嘴连续地进行碳氢化合物的喷雾，由此使其在金属基板上反应而成长纳米碳，使成长的生成纳米碳从金属基板剥离，并从上述排出喷嘴排出生成纳米碳。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉山英一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP