[發明專利]碳納米管制造裝置和碳納米管制造方法

在審

• 申請號: 202180062684.6
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN116600884A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 尹光宇;樸慧真;金世賢;黃斗性
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王婉馨;孫東喜

本發明涉及碳納米管制造裝置和制造方法，并且根據本發明的碳納米管制造裝置包括：柱形反應器主體，在所述柱形反應器主體中具有容納部分，該容納部分是發生反應的空間；以及分配板，其位于反應器主體的容納部分下方以分配供應到容納部分的反應氣體，其中，所述反應器主體包括：下反應器；上反應器，該上反應器形成為其直徑大于下反應器的直徑；以及擴展部分，其將上反應器連接至下反應器并且具有逐漸擴大的直徑。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請要求于2020年12月11日提交的韓國專利申請No.10-2020-0173069、于2021年12月2日提交的韓國專利申請No.10-2021-0171323、于2021年12月2日提交的韓國專利申請No.10-2021-0171324、于2021年12月2日提交的韓國專利申請No.10-2021-0171325和于2021年12月2日提交的韓國專利申請No.10-2021-0171133的優先權，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及一種碳納米管制造裝置和碳納米管制造方法。

背景技術

流化床反應器是可用于執行各種多相化學反應的反應器設備。在這樣的流化床反應器中，流體(氣體或液體)與顆粒固體材料反應。通常，固體材料是具有小球形的催化劑，并且流體以足以使固體材料漂浮的速度流動。因此，固體材料的行為類似于流體。

另外，碳納米結構(CNS)是指具有各種形狀的納米級碳結構，諸如納米管、納米纖維、富勒烯、納米錐、納米角和納米棒。這些碳納米結構可以廣泛用于各種技術領域，因為它們表現出各種優異的特性。作為代表性碳納米結構，碳納米管(CNT)是管狀材料。相鄰的三個碳原子以六邊形蜂窩結構鍵合在一起形成碳平面，并且將碳平面卷成柱形，以形成管狀碳納米管。碳納米管根據其結構(即，管的直徑)表現出導電或半導體特性，并且可廣泛應用于各種技術領域。因此，碳納米管作為新材料備受關注。例如，碳納米管可應用于諸如二次電池、燃料電池或超級電容器等的電化學存儲設備中的電極、電磁波屏蔽件、場發射顯示器、氣體傳感器等。

碳納米管通常在高溫下通過在高溫流化床反應器中使烴與催化劑(種子)反應被合成。這里，碳納米管對催化劑的體積生長率為40000％或更高。在考慮最終體積來確定反應器的大小時，由于催化劑的體積小，因此反應器的大部分是空的，并且難以確保合成碳納米管所需的反應溫度。

根據相關技術，已在產品中使用流化介質以確保溫度。這里，用作流化介質的產品額外生長，這導致產品的不均勻。此外，不是反應器的全部體積用于生產產品。

[專利文獻]韓國專利公開No.10-2010-0108599

發明內容

技術問題

本發明的一個方面是提供一種能夠通過僅使用催化劑而不使用用于確保反應器的溫度的流態化材料來制造碳納米管的碳納米管制造裝置和使用該制造裝置的碳納米管制造方法。

技術方案

根據本發明的實施方式的碳納米管制造裝置包括：反應器主體，其被形成為柱形并且具有作為發生反應的空間的容納部分；以及分配板，其位于反應器主體的容納部分下方，并且分配供應至容納部分的反應氣體，其中，反應器主體包括：下反應器；上反應器，上反應器的直徑大于下反應器的直徑；以及擴展部分，其將上反應器連接至下反應器并且具有逐漸擴大的直徑。

此外，根據本發明的實施方式的碳納米管制造方法是使用所述碳納米管制造裝置的碳納米管制造方法，該碳納米管制造方法包括：將催化劑輸入到下反應器(S1)；升高下反應器和上反應器的內部溫度(S2)；以及將碳源氣體注入下反應器中(S3)，其中，上反應器的內部溫度高于下反應器的內部溫度。