一種帶傾斜基底的反應裝置和製備碳納米管的方法與流程
2023-04-26 14:55:46
技術領域
本發明涉及一種帶傾斜基底的反應裝置，以及製備碳納米管的方法。
背景技術：
碳納米管是九十年代初才發現的一種新型一維納米材料。碳納米管的特殊結構決定了其具有特殊的性質，如高抗張強度和高熱穩定性；隨著碳納米管螺旋方式的變化，碳納米管可呈現出金屬性或半導體性等。
由於碳納米管具有理想的一維結構以及在力學、電學、熱學等領域優良的性質，其在材料科學、化學、物理學等交叉學科領域已展現出廣闊的應用前景，在科學研究以及產業應用上也受到越來越多的關注。目前以碳納米管結構作為生長基底，應用於反應器中生長新的結構逐漸成為新的研究熱點，逐漸引起了廣泛關注。
然而，由於碳納米管結構中碳納米管自身條件限制，如尺寸較小等，如何設置所述碳納米管結構並其作為生長基底並在表面生長出新的結構一直是難以克服的難題。
現有技術中201210587684.0提供了一種反應器，其包括： 一反應室，所述反應室包括一進氣口及一出氣口，反應氣體從所述進氣口 通入流向所述出氣口，進一步包括一碳納米管催化劑複合層 可旋轉地設置於反應室內部，該碳納米管催化劑複合層具有多個微孔，通過所述碳納米管催化劑複合層的旋轉使所述反應氣體在反應室內流動過 程中穿過所述碳納米管催化劑複合層的多個微孔，通過採用碳納米管層作為生長基底，由於所述碳納米管層中的碳納米管均勻分布且具有較大的比表面積，且所述碳納米管層具有多個空隙，因此催化劑顆粒可以牢固的固定沉積於所述碳納米管層表面或嵌入所述碳納米管層中，並使反應氣體貫穿所述碳納米管層，從而能夠有效的防止其團聚，並提高的反應效率。但是由於上述結構的碳納米管催化劑複合層呈單一的幾何形狀，所在旋轉過程中不能均勻的和充入反映室內的碳源氣體發生反應，所以造成了個位置的碳納米管長成的形態差異大，不符合工業生產的需求。
技術實現要素：
針對上述缺陷，本發明提供了一種帶傾斜基底的反應裝置和製備碳納米管的方法，以得到形態差異小的碳納米管材料，具體方案如下：
一種帶傾斜基底的反應裝置，其包括：一反應室，所述反應室包括一進氣口及一出氣口，一生長基底，所述生長基底設置於反應室內，位於所述進氣口及出氣口之間，所述生長基底包括一圓柱框架和包裹在圓柱框架上的一碳納米管催化劑複合層，所述圓柱框架可旋轉的設置於反應室內部，所述圓柱框架的中心轉軸垂直於氣流方向，所述碳納米管催化劑複合層上具有多個微孔，所述微孔在碳納米管催化劑複合層上呈螺旋線狀排列，通過所述碳納米管催化劑複合層的旋轉使所述反應氣體在反應室內流動過程中穿過所述碳納米管催化劑複合層的多個微孔，所述圓柱框架的頂部裝有滑輪，滑輪接入滑軌中，所述滑軌固定在反應室內的頂部。
進一步所述碳納米管催化劑複合層包括碳納米管層和催化劑顆粒，所述催化劑顆粒均勻分散於所述碳納米管層表面。
進一步所述催化劑顆粒嵌入碳納米管層的微孔中。
進一步所述圓柱框架沿順時針方向旋轉。
進一步所述圓柱框架材料為鋁陶瓷。
進一步包括第一電極和第二電極間隔設置且與所述碳納米管催化劑複合層電連接。
更進一步一種採用所述帶傾斜基底的反應裝置來製備碳納米管的方法，主要包括以下步驟：提供如所述的帶傾斜基底的反應裝置；向所述帶傾斜基底的反應裝置內通入碳源氣體與載氣的混合氣體；旋轉所述碳納米管催化劑複合層並加熱所述碳納米管催化劑複合層以生長碳納米管。
相對於現有技術，本發明中的圓柱形碳納米管催化劑複合層可以在旋轉過程在均勻的和充入反應室中的氣體結合，對於各位置的碳納米管的生長提供較為統一的環境，以達到生成形態接近的碳納米管材料。
進一步的利用呈螺旋狀排列的微孔，在旋轉時能夠帶動充入反應室的氣體呈螺旋狀圍繞在碳納米管催化劑複合層上，起到充分與氣體相結合的有益效果。
附圖說明
圖1為本發明的結構圖；
圖2為圓柱框架結構圖；
圖3為多個設置在反應室中的生長基底的結構圖。
附圖標記；1、反應室；2、進氣口；3、出氣口；4、生長基底；5、碳納米管催化劑複合層；6、微孔；7、第一電極；8、第二電極；9、圓柱框架；10、滑軌；11滑輪。
如下具體實施例將結合上述附圖進一步說明本發明。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本發明一種帶傾斜基底的反應裝置和製備碳納米管的方法進一步詳細說明。
這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相鄰」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接 ；可以是機械連接，也可以是電連接 ；可以是直接相鄰，也可以通過中間媒介間接相鄰，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
實施例1
如圖1所示，所示一種帶傾斜基底的反應裝置，其包括：一反應室1，所述反應室1包括一進氣口2及一出氣口3，一生長基底4，所述生長基底4設置於反應室內1，位於所述進氣口2及出氣口3之間，所述生長基底4包括一圓柱框架9和包裹在圓柱框架9上的一碳納米管催化劑複合層5，所述圓柱框架9可旋轉的設置於反應室1內部，所述圓柱框架9的中心轉軸垂直於氣流方向，所述碳納米管催化劑複合層5上具有多個微孔6，所述微孔6在碳納米管催化劑複合層5上呈螺旋線狀排列，通過所述碳納米管催化劑複合層5的旋轉使所述反應氣體在反應室1內流動過程中穿過所述碳納米管催化劑複合層5的多個微孔6，所述圓柱框架9的頂部裝有滑輪11，滑輪11接入滑軌10中，所述滑軌10固定在反應室內的頂部，所述碳納米管催化劑複合層5包括碳納米管層和催化劑顆粒，所述催化劑顆粒均勻分散於所述碳納米管層表面，所述催化劑顆粒嵌入碳納米管層的微孔中，所述圓柱框架9沿順時針方向旋轉，所述圓柱框架9材料為鋁陶瓷，包括第一電極7和第二電極8間隔設置且與所述碳納米管催化劑複合層5電連接。
實施例2
一種採用所述帶傾斜基底的反應裝置生長碳納米管的方法，主要包括以下步驟 ：提供所述的帶傾斜基底的反應裝置；向所述帶傾斜基底的反應裝置內通入碳源氣體與載氣的混合氣體；旋轉所述碳納米管催化劑複合層5並加熱所述碳納米管催化劑複合層5以生長碳納米管。
實施例3
所示一種帶傾斜基底的反應裝置，其包括：一反應室1，所述反應室1包括一進氣口2及一出氣口3，若干生長基底4，所述生長基底4設置於反應室內1，位於所述進氣口2及出氣口3之間，所述生長基底4包括一圓柱框架9和包裹在圓柱框架9上的一碳納米管催化劑複合層5，所述圓柱框架9可旋轉的設置於反應室1內部，所述圓柱框架9的中心轉軸垂直於氣流方向，所述碳納米管催化劑複合層5上具有多個微孔6，所述微孔6在碳納米管催化劑複合層5上呈螺旋線狀排列，通過所述碳納米管催化劑複合層5的旋轉使所述反應氣體在反應室1內流動過程中穿過所述碳納米管催化劑複合層5的多個微孔6，所述圓柱框架9的頂部裝有滑輪11，滑輪11接入滑軌10中，所述滑軌10固定在反應室內的頂部，所述碳納米管催化劑複合層5包括碳納米管層和催化劑顆粒，所述催化劑顆粒均勻分散於所述碳納米管層表面，所述催化劑顆粒嵌入碳納米管層的微孔中，所述圓柱框架9沿順時針方向旋轉，所述圓柱框架9材料為鋁陶瓷，包括第一電極7和第二電極8間隔設置且與所述碳納米管催化劑複合層5電連接。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。