纳米碳材料制造装置及纳米碳材料的制造方法制造方法及图纸

纳米碳材料制造装置(1)具备：反应管(2)，其接受原料气体及运载气体的供给而使纳米碳材料成长；连结管(4)，其与反应管(2)连接，并供纳米碳材料和运载气体的气溶胶状的混合体通过；回收管(3)，其与连结管(4)连接，并从混合体回收纳米碳材料，回收管(3)具有：排出部(32)，其位于比与连结管(4)连接的连接部分(33)靠上方的位置，且将混合体中含有的运载气体向外部排出；捕捉部(31)，其位于比与连结管(4)的连接部分(33)靠下方的位置，且捕捉通过重力沉降而从混合体分离的纳米碳材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及纳米碳材料制造装置及使用纳米碳材料制造装置的纳米碳材料的制造方法。
技术介绍
作为这一领域的技术，例如具有记载在专利文献I中的碳纳米管的制造装置。在该装置中，通过从反应管的上部供给包括碳源及催化剂的原料气体和运载气体，从而在反 应管下降的过程中实现碳纳米管的成长和合成(所谓的气相流动法)。此外，在记载在专利文献2中的纳米碳材料的制造装置中，通过在反应部向催化剂载体供给碳原料及流动气体，从而使纳米碳材料成长。在先技术文献专利文献专利文献I国际公开第2009/081645号小册子专利文献2日本特开2008-188565号公报专利技术的概要专利技术要解决的课题在例如专利文献I所记载的碳纳米管的制造装置中，在反应管中成长的碳纳米管乘着运载气体流被输送至回收装置。该回收装置在设于反应管的下部的排出管上具备过滤器，通过该过滤器捕捉碳纳米管。然而，若要回收超过一个过滤器的捕捉量的大量的碳纳米管，则必须逐次更换过滤器，从而导致回收作业复杂。此外，在专利文献2所记载的纳米碳材料的制造装置中，在反应部成长于催化剂载体上的纳米碳材料以催化剂载体为单位地被回收装置回收。在该回收处理之后，为了将纳米碳材料与催化剂载体分离而必须通过氧处理等进行精制，因此回收作业复杂。所以，对于以往的纳米碳材料的回收装置而言，其需要能够容易地回收大量的纳米碳材料的技术。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而做出的，其目的在于提供一种能够容易地回收大量的纳米碳材料的纳米碳材料制造装置及使用了该纳米碳材料制造装置的纳米碳材料的制造方法。用于解决课题的手段为了解决上述的课题，本专利技术的纳米碳材料制造装置的特征在于，具备反应管，其接受原料气体及运载气体的供给而使纳米碳材料成长；连结管，其与反应管连接，并供纳米碳材料和运载气体的气溶胶状的混合体通过；回收管，其与连结管连接，并从混合体回收纳米碳材料，回收管具有排出部，其位于比与连结管连接的连接部分靠上方的位置，且将混合体中含有的运载气体向外部排出；捕捉部，其位于比与连结管连接的连接部分靠下方的位置，且捕捉通过重力沉降从混合体分离的纳米碳材料。在该纳米碳材料制造装置中，在反应管中成长的纳米碳材料乘着运载气体的气流而作为混合体通过连结管，并向回收管输送。在此，在该纳米碳材料制造装置中，在比与连结管连接的连接部分靠上方的位置设置有排出部，在比与连结管连接的连接部分靠下方的位置设置有捕捉部。因此，包含在混合体中的运载气体从连接部分向上方流动而从排出部排出，另一方面，混合体中的纳米碳材料通过重力沉降而从连接部分向下方落下而从混合体分离，并被捕捉部捕捉。因此，利用该纳米碳材料制造装置能够容易地回收大量的纳米碳材料。此外，优选在排出部设置有隔断纳米碳材料的过滤器。在输送到回收管的纳米碳材料的一部分通过重力沉降而被捕捉部捕捉前，可能会因运载气体的流动而飞舞到比与连结管连接的连接部分靠上方处。因此，通过在排出部设置过滤器，从而能够防止纳米碳材料向排出部流动。此外，由过滤器隔断的纳米碳材料在被收集到一定量时通过重力沉降而落下，并被捕捉部捕捉。由此，利用该纳米碳材料制造装置能够容易地回收更大量的纳米碳材料。 此外，优选连结管以使混合体从反应管朝向回收管下降流动的方式倾斜。通过如此以使混合体从反应管朝向回收管下降流动的方式使连结管倾斜，从而能够抑制混合体停留在连结管内，能够使混合体顺畅地向回收管移动。此外，优选，反应管具有主反应部，其在内部具有催化剂载体，在催化剂载体周围进行纳米碳材料的成长，并且通过运载气体对催化剂载体的搅拌而从催化剂载体剥离纳米碳材料；分离部，其位于主反应部的上方，并将未与运载气体同行而落下的催化剂载体和与运载气体同行的纳米碳材料分离，分离部的截面积比主反应部的截面积大。根据该结构，能够使分离部内的运载气体的流速比主反应部内的运载气体的流速慢。因此，在主反应部内，通过加快运载气体的流速而进行激烈的搅拌，从而促进纳米碳材料从催化剂载体的剥离，并且，在分离部，通过减慢运载气体的流速来促进催化剂载体的落下，从而能够容易地进行催化剂载体与纳米碳材料的分离。由此，无需如以往的纳米碳材料的制造装置那样在将纳米碳材料成长后的催化剂载体回收之后需要将纳米碳材料与催化剂载体分离而进行精制，因此纳米碳材料的回收程序变得容易。此外，优选，反应管还具有导入部，该导入部位于分离部的上方且成为与连结管连接的连接部分，分离部的截面积形成得比导入部的截面积大。根据该结构，能够使导入部内的运载气体的流速比分离部内的运载气体的流速快。因此，纳米碳材料与运载气体的混合体停留在导入部内的情况得以抑制，能够使混合体顺畅地从分尚部向连结部移动。此外，优选回收管的截面积比连结管的截面积大。根据该结构，能够使回收管内的运载气体的流速比连结管内的运载气体的流速慢。因此，运载气体的流动对纳米碳材料的影响得以降低，因此纳米碳材料的重力沉降得以更高效地进行，纳米碳材料容易向回收管的捕捉部落下。由此，能够高效地进行纳米碳材料的回收。此外，优选回收管还具备开放阀，该开放阀使被捕捉部捕捉的纳米碳材料向外部开放。通过打开开放阀，能够使被捕捉部捕捉到的纳米碳材料向外部开放，从而能够容易地进行回收。本专利技术的纳米碳材料的制造方法是使用了上述的纳米碳材料装置的制造方法。在以往的纳米碳材料的制造方法中，以下工序是必不可少的，S卩，从填充有附着了成长后的纳米碳材料的催化剂载体的流动层装置的内部取出催化剂载体的工序、通过液相处理等从催化剂载体将纳米碳材料分离 回收的工序、及将催化剂载体向流动层装置进行再充填的工序。此外，在依次逐个进行运载气体等的供给工序、纳米碳材料的成长工序、从混合体回收纳米碳材料的回收工序的分批式方法中，还必须要进行以下工序，即，在取出催化剂载体的工序前使流动层装置停止而进行冷却的工序、在再填充催化剂载体的工序后使流动层装置立起而进行升温的工序。为了实施所述一连串的工序，需要比纳米碳材料的成长时间更加庞大的长时间，因此在生产效率方面存在问题。相对于此，根据本专利技术的制造方法，可以保持温度恒定而仅通过运载气体的切换来将纳米碳材料单独分离 回收。因此，能够极为缩短一连串的工序所需要的时间，从而能够提高纳米碳材料的生产效率。 此外，在以往的纳米碳材料的制造方法中，需要将高温的催化剂载体从流动层装置取出的机构和从取出的催化剂载体分离纳米碳材料的机构等附带设备，而且存在附带设备比流动层装置大的情况。相对于此，在本专利技术的制造方法中，由于纳米碳材料乘着运载气体的气流而从催化剂载体分离 回收，因此能够以单独的装置制造纳米碳材料。进而，在如以往的纳米碳材料的制造方法那样以催化剂载体为单位从流动层装置取出后，并通过液相处理从催化剂载体分离纳米碳材料的情况下，纳米碳材料可能会被处理液而沾湿。在这种情况下，需要使纳米碳材料干燥，在干燥时可能发生纳米碳材料紧密地 凝集而对后续处理产生制约的情况。此外，还可能混入来自处理液的杂质等导致纳米碳材料的品质下降的情况。相对于此，在本专利技术的纳米碳材料的制造方法中，通过乘着运载气体的气流进行分离 回收，从而能够得到高纯度(99wt% )的纳米碳材料。由此，纳米碳材料的后续工序中的各种处理变得容易。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种可容易地回收大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：野田优，大泽利男，金东荣，羽场英介，上田俊辅，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，日立化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：