[發明專利]用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐

有效

• 申請號: 201010591761.0
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102001645A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 趙宇亮;孫寶云;董金泉;張弘
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 呂俊清

技術領域

本發明涉及一種富勒烯納米材料制備裝置，尤其涉及一種用于制備富勒烯納米材料的可旋轉電弧合成爐，屬于真空設備領域。

背景技術

納米材料作為一種新材料已經成為學術研究和工業應用的熱點，其中富勒烯納米材料即為其中重要的研發方向之一。富勒烯碳納米材料是由電弧合成爐通過陰陽電極電弧放電，將石墨電極蒸發形成等離子體，冷卻后制得。目前的直流電弧合成爐主要包括兩端設有爐蓋的爐體、機械結構和相應的控制結構。陰陽電極設于爐體內，陽極電極可以是石墨電極或復合電極，陰極則通常是石墨電極。在合成碳納米材料時，陰陽電極間電弧放電，將陽極石墨電極蒸發形成等離子體，然后冷卻，在電弧區形成碳納米材料。機械結構主要用于控制電極間的距離。控制結構可以設定放電電壓和放電電流。

目前直流電弧合成爐完成一次石墨電弧放電后，需要打開爐蓋收集煙炱。由于煙炱中的碳納米材料接觸空氣會發生變化，因此將會改變碳納米材料的產率和性質，甚至會使碳納米材料發生分解，以致得不到需要的納米材料，而且，打開爐蓋時，煙炱粉塵散發到空氣中將對環境和操作人員造成危害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐，用以解決現有技術存在的碳納米材料產率低和種類少以及損害環境和操作人員健康的問題。

為了實現本發明的目的，本發明提供的用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐包括爐體、位于所述爐體兩端的第一和第二爐蓋、電極移動機構以及支架，其中，所述爐體可旋轉的架設于所述支架上，所述爐體上設有收集口，所述收集口上設有閥門。

通過在爐體上設置安裝閥門的收集口以及可旋轉地設置爐體，可以使納米材料的溶劑在無氧狀態下輸入爐體內與爐體內的煙炱充分混合，然后輸出溶劑和煙炱的混合物，以此完成電弧放電產生的煙炱在無氧惰性氣氛條件下的收集。可見，本發明不但可以控制碳納米材料的收集氣氛，避免煙炱接觸空氣造成的納米材料的變化，進而制備更多種類的納米材料，而且避免打開爐蓋后，煙炱粉塵懸浮在空氣中污染環境以及對操作人員的健康造成損害。

根據上述用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐的一種優選實施方式，其中，所述電極移動機構為陽極電極移動機構，該電極移動機構設于第一爐蓋外側，所述第一爐蓋上連接有支撐桿，所述支撐桿下方設有支持其滑動的導軌。

根據上述用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐的一種優選實施方式，其中，所述支撐桿的下端設有支撐座，所述支撐座設于所述導軌上。

根據上述用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐的一種優選實施方式，其中，所述支撐座包括一滑槽，所述滑槽套設于所述導軌上。

根據上述用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐的一種優選實施方式，其中，所述支架呈柱形，且所述支架的頂端設有便于所述爐體旋轉的托輪。

根據上述用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐的一種優選實施方式，其中，所述爐體的端部向外側垂直延伸有凸緣，所述凸緣架設于所述托輪上。

根據上述用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐的一種優選實施方式，其中，所述第一爐蓋的直徑小于所述凸緣的直徑。

根據上述用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐的一種優選實施方式，其中，所述第一爐蓋通過緊固件固定于所述凸緣上。

根據上述用于制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐的一種優選實施方式，其中，所述收集口還連接有儲液罐。

附圖說明

圖1為本發明優選實施例的主視結構示意圖；

圖2為圖1所示優選實施例的右視結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細說明。

如圖1和圖2所示，本優選實施例包括爐體1、位于爐體1兩端的左爐蓋(圖中未標記)和右爐蓋3、電極移動機構4以及支架2，爐體1可旋轉的架設于支架2上，爐體1上設有收集口18，收集口18設有用以控制收集口18導通和關斷的閥門(圖中未示出)，優選的是，該收集口18同時也是下面所描述的向爐體1輸入碳納米材料溶劑的進液口。

爐體1為一個具有夾層腔體的圓柱狀結構。爐體1上設有進水口12和出水口11與該夾層腔體連通，夾層腔體提供冷凝水循環空間以使冷凝水吸收并帶走陰極電極151和陽極電極161電弧反應時所產生的熱量。左右兩爐蓋上分別設有出氣口13和進氣口14，出氣口13可以與真空泵連接以將爐體1抽成真空狀態，進氣口14可以用于向爐體1內沖入不同的惰性氣體以控制電弧反應氣氛。爐體1上還設有觀察窗10用于觀察陽極電極161和陰極電極151起電弧和蒸發。