[發明專利]一種高效生產摻氮碳納米管的設備

在審

• 申請號: 202111029481.5
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113501512A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 王奇;趙曉倩;劉亞青;韓孟杰;吳聰雅;趙貴哲
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C01B32/174
• 分類號: C01B32/174;C01B32/168
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 張彩琴;李曉娟

本發明涉及摻氮碳納米管生產領域，具體是一種高效生產摻氮碳納米管的設備，包括能夠調控溫度的NCNT反應器，連接于NCNT反應器底部的汽化管，連接于汽化管進氣口上的氣體管路，與汽化管管身相連接的碳氮源進樣器；所述NCNT反應器的內腔底部支撐有多孔透氣支撐層，位于多孔透氣支撐層上部的NCNT反應器的器身上設有出料口，所述NCNT反應器的頂部分別設有尾氣管和進料器，所述進料器與NCNT反應器之間設有第一球閥。本發明制備過程簡單，溫度、氣流量、氣體、催化劑、碳氮源易于調節和改變，通過對參數的調節方便得到不同形貌、大小、數目的NCNT。該設備反應溫度易控制，并且能滿足大型化、規?；?、環?；母咝蔔CNT生產。

技術領域

本發明涉及摻氮碳納米管（NCNT）生產領域，具體是一種高效生產摻氮碳納米管的設備，該設備可高效制備NCNT，并且操作簡單、易實現工業化生產。

背景技術

碳納米管常被用在各個領域以賦予復合材料新的性能，氮摻雜通過改變碳納米管的原子結構，進而調控其基礎的物理化學性質，擴寬了碳納米管材料的應用領域。目前，對碳納米管進行氮摻雜的制備方法有三種，分別是同步原位摻雜、高溫碳化含氮高分子、對碳納米管進行后處理，其中，同步原位摻雜是實現高摻雜率的最有效的方法。

同步原位摻雜法包括電弧放電法、激光消融法、溶劑熱合成法與化學氣相沉積法（CVD），CVD法是最容易實現、也是最常見的摻雜方法。然而，到現在為止，高效的摻氮碳納米管生產設備似乎還是不容易得到。

發明內容

本發明旨在提供一種高效生產摻氮碳納米管的設備，該設備使得NCNT的生產更加簡單、高效，且反應溫度易控制，能夠滿足大型化、規?；?、環?；a工藝要求，解決了生產高性能NCNT的工業化問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種高效生產摻氮碳納米管的設備，包括能夠調控溫度的NCNT反應器，連接于NCNT反應器底部的汽化管，連接于汽化管進氣口上的氣體管路，與汽化管管身相連接的碳氮源進樣器；

所述NCNT反應器的內腔底部支撐有多孔透氣支撐層，位于多孔透氣支撐層上部的NCNT反應器的器身上設有出料口，所述NCNT反應器的頂部分別設有尾氣管和進料器，所述進料器與NCNT反應器之間設有第一球閥。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述碳氮源進樣器包括固態碳氮源進樣器和液態碳氮源進樣器。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述固態碳氮源進樣器包括與汽化管相連通的呈密閉結構的液化反應器，設置于液化反應器器身上的第一加熱裝置，連接于液化反應器與汽化管之間的第二球閥。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述液態碳氮源進樣器包括呈密閉結構的液態碳氮源進樣器，連接于氣體管路上且伸入液態碳氮源進樣器內腔液態碳氮源內的進氣管，設置于液態碳氮源進樣器器身上的第二加熱裝置，設置于液態碳氮源進樣器內腔與汽化管之間的出氣口。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述尾氣管上至少設置有防堵塞裝置、顆粒污染物過濾裝置以及尾氣污染物監測裝置中的一種。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述氣體管路上設置有安全預警裝置。

作為本發明技術方案的進一步改進，所有加熱裝置采用的是加熱爐、加熱帶、微波加熱系統、水浴加熱系統、油浴加熱系統。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述液化反應器和NCNT反應器是采用金屬、石英或玻璃制成的。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述汽化管具有溫控功能。

作為本發明技術方案的進一步改進，所述多孔透氣支撐層是采用篩板、砂芯或石英棉制成的。

本發明相比于現有技術，具有如下優點：

1、制備過程簡單，溫度、氣流量、氣體、催化劑、碳氮源易于調節和改變，通過對參數的調節方便得到不同形貌、大小、數目的NCNT。