[發明專利]碳納米顆粒制取系統、碳納米顆粒氣溶膠生成系統及方法

有效

• 申請號: 201910195079.0
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109956462B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 陳龍飛;吳瀟;郎偉寧;王將平
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;B01J13/00;G01N15/00
• 代理公司: 北京科領智誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11782
• 代理人: 陳士騫

本發明提供一種碳納米顆粒制取系統，包括甲烷充氣裝置、氬氣充氣裝置；混合室，混合室與甲烷充氣裝置、氬氣充氣裝置相連，甲烷充氣裝置向混合室充入甲烷，氬氣充氣裝置向混合室充入氬氣，甲烷和氬氣在混合室進行混合；鎢電極管，所述鎢電極管與所述混合室相連；射頻電源，所述射頻電源與所述鎢電極管接通，氬氣和甲烷在所述鎢電極管內發生反應后生成碳納米顆粒。本發明通過甲烷、氬氣在混合室內混合后，氬氣和甲烷在鎢電極管內發生反應后生成碳納米顆粒，本發明提供了一種新型碳納米顆粒的制取方法，碳納米顆粒可以穩定生成，生成的碳納米顆粒幾何粒徑平均波動不超過2％。本發明還提供一種碳納米顆粒氣溶膠生成系統及方法。

技術領域

本發明屬于碳納米材料技術領域，具體而言，本發明涉及一種碳納米顆粒制取系統、碳納米顆粒氣溶膠生成系統及方法。

背景技術

氣溶膠發生系統用于產生固態或者液態的氣溶膠能用于大氣顆粒物測量儀器校準，氣溶膠發生系統還可用于研究納米顆粒物特性，對于內燃機和航空發動機碳煙生成機理的研究一直是一個熱點。現有的氣溶膠發生系統很難產生純凈且穩定的的碳納米顆粒氣溶膠，對碳納米顆粒氣溶膠發生系統的需求迫切。現有的氣溶膠發生技術幾乎沒有用來產生碳納米顆粒氣溶膠的系統，對碳納米顆粒氣溶膠特性和碳納米顆粒生成機理的研究處于起步階段。

現有技術中用于制備碳納米顆粒的方法有很多，如申請日為2015年10月29日、申請號為201510718791.6、名稱為“一種連續制備熒光碳納米顆粒的方法”的中國專利文件，該專利文件的連續制備熒光碳納米顆粒的方法包括：將清洗過的玉米芯放入烘箱中烘干；把烘干后的玉米芯放進石英管式爐；向石英管式爐中通惰性氣體，并且在高溫中煅燒；在整個反應過程中，出氣管始終通入裝滿超純水的玻璃燒杯中用以收集含有碳納米顆粒的尾氣；待反應結束后，使用多種方法將分散在超純水中的碳納米顆粒分離出來，即得。該專利文件的制備方法簡單，易于工業化生產。但是該專利文件無法形成穩定的碳納米顆粒，更無法生成碳納米顆粒氣溶膠。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳納米顆粒制取系統、碳納米顆粒氣溶膠生成系統及方法，以至少解決現有技術中形成碳納米顆粒穩定性能差的技術問題，同時能夠解決現有技術中無法生成碳納米顆粒氣溶膠的技術問題。

為了解決上述問題，本發明提供一種碳納米顆粒制取系統、碳納米顆粒氣溶膠生成系統及方法，其技術方案如下：

一種碳納米顆粒制取系統，其包括甲烷充氣裝置、氬氣充氣裝置；混合室，所述混合室與所述甲烷充氣裝置、所述氬氣充氣裝置相連，所述甲烷充氣裝置向所述混合室充入甲烷，所述氬氣充氣裝置向所述混合室充入氬氣，甲烷和氬氣在所述混合室進行混合；鎢電極管，所述鎢電極管與所述混合室相連；射頻電源，所述射頻電源與所述鎢電極管接通，氬氣和甲烷在所述鎢電極管內發生反應后生成碳納米顆粒。

如上述的碳納米顆粒制取系統，進一步優選為：還包括甲烷進氣閥門，安裝在所述甲烷充氣裝置與所述混合室之間的進氣管路上；第一轉子流量計，所述第一轉子流量計安裝在所述甲烷充氣裝置與所述混合室之間的進氣管路上。

如上述的碳納米顆粒制取系統，進一步優選為：還包括氬氣進氣閥門，安裝在所述氬氣充氣裝置與所述混合室之間的進氣管路上；第二轉子流量計，所述第二轉子流量計安裝在所述氬氣充氣裝置與所述混合室之間的進氣管路上。

如上述的碳納米顆粒制取系統，進一步優選為：還包括加熱室，所述加熱室與所述鎢電極管連通，在所述鎢電極管內生成的碳納米顆粒進入到所述加熱室進行加熱保溫。

如上述的碳納米顆粒制取系統，進一步優選為：還包括過濾室，在所述過濾室內設有濾膜，所述過濾室與所述加熱室連通，所述加熱室內的碳納米顆粒進入到所述過濾室內過濾在所述濾膜上。

如上述的碳納米顆粒制取系統，進一步優選為：還包括真空泵，所述真空泵通過管路與所述過濾室連通，作為動力源；廢氣出口閥門，所述廢氣出口閥門安裝在所述過濾室與所述真空泵之間的管路上。