專利名稱：碳納米管或碳納米纖維的生產(chǎn)裝置和采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)碳微纖維、特別是直徑均在0. 4納米至幾十納米的納米管的 裝置，尤其涉及對合成碳微纖維的采集。
背景技術(shù)：
已知一種生產(chǎn)直徑均在0. 4納米至幾十納米的碳納米管的方法，該方法以氣相生 長法為基礎(chǔ)。在本說明書等類似文件中，碳納米纖維的例子包括魚骨石墨結(jié)構(gòu)納米管，該魚 骨石墨結(jié)構(gòu)納米管均為空心，即呈管狀，但包括不與纖維軸平行的石墨層、非空心的帶狀石 墨纖維、以及石墨須晶。由氣相生長法生產(chǎn)的碳納米管或碳納米纖維需通過與氣體分離而 被采集。日本特開平2006-169002號專利公報公開了一種在諸如網(wǎng)狀物或孔板的過濾器上 捕集由載氣攜帶的碳納米管或納米纖維的技術(shù)。當載氣通過網(wǎng)狀物等物體時，碳納米管或 納米纖維就被捕集在網(wǎng)狀物等物體上
發(fā)明內(nèi)容

當在捕集碳納米管或納米纖維的載氣氣流中設(shè)置一種諸如過濾器的障礙物時，碳 納米管或納米纖維數(shù)量的增加會增大載氣氣流的通道阻力，由此增大過濾器上游側(cè)的壓 力。該壓力升高會增大合成碳納米管或納米纖維的反應(yīng)器中的壓力，或擾動反應(yīng)器中的氣 流，由此影響生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的一個目的是降低碳納米管或納米纖維在過濾器上的捕集數(shù)量對碳納米 管或納米纖維生產(chǎn)工藝的不利影響。在本發(fā)明中，在排放管中設(shè)置用于捕集碳納米管或納米纖維的過濾器，該排放管 與用于合成碳納米管或納米纖維的反應(yīng)器連接，且來自反應(yīng)器的含有合成碳納米管或納米 纖維的載氣經(jīng)該排放管排出。在位于過濾器下游的排放管段中設(shè)置抽吸設(shè)備，用于抽吸排 放管中的排放氣體。此外，可在位于過濾器上游的排放管段中設(shè)置用于檢測排放管中壓力的壓力傳感 器。可提供用于控制抽吸設(shè)備的控制設(shè)備，以使檢測壓力等于預(yù)設(shè)值。再者，可使用吹風(fēng)機進行抽吸操作，以消除過濾器中的壓力損失，從而保持反應(yīng)器 中的壓力恒定。本發(fā)明可降低碳納米管或納米纖維在過濾器上的捕集數(shù)量對碳納米管或納米纖 維合成環(huán)境的不利影響。


圖1是本實施例所述的一種生產(chǎn)碳納米管的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。標記說明10碳納米管生產(chǎn)裝置；12反應(yīng)器裝置；14反應(yīng)器管；16加熱器；24排放管；26過 濾器；28吹風(fēng)機(抽吸設(shè)備)；30壓力傳感器；32控制區(qū)
具體實施例方式下文將結(jié)合附圖，對本實施方式的一實施例進行說明。圖1是碳納米管生產(chǎn)裝置 10的結(jié)構(gòu)示意圖。反應(yīng)器裝置12包括直立安裝且獲得供料的反應(yīng)器管14、以及圍繞反應(yīng) 器管14外圍安裝的加熱器16。反應(yīng)器管14由陶瓷制成，外形呈管狀，優(yōu)選為圓形管。反 應(yīng)器管14由加熱器16加熱，且被保持在預(yù)設(shè)溫度。反應(yīng)器管14包括位于頂部的供料噴嘴 18，由供料裝置20供應(yīng)的物料通過該供料噴嘴18被噴射到反應(yīng)器管14內(nèi)。載氣從載氣供 應(yīng)裝置22被輸送到反應(yīng)器管14的頂部，以包圍注入物料。物料氣體含有碳源、催化劑及其 助劑。被輸送到反應(yīng)器管14中的物料和載氣均在下行通過反應(yīng)器管14的同時，被反應(yīng)器 管14的管壁加熱。在下行期間，生長和合成碳納米管。該方法被稱為氣相生長法。生成的碳納米管由載氣、未反應(yīng)的物料蒸汽和反應(yīng)后的物料蒸汽攜帶到采集裝置 23中。采集裝置23包括安裝在排放管24中的過濾器26和作為抽吸設(shè)備的、用于抽吸被排 放管道中廢氣的吹風(fēng)機28，且該排放管24與反應(yīng)器管14的底部連接。過濾器26捕集出現(xiàn) 在排放氣體中的碳納米管。過濾器26優(yōu)選呈彎曲狀，以在使通道阻力最小的同時，增大表 面積。吹風(fēng)機28被安裝在位于過濾器26更下游的排放管24段中。吹風(fēng)機28抽吸來自吹 風(fēng)機安裝位置上游處被排放管道24段的廢氣。即使過濾器26具有高的通道阻力，吹風(fēng)機 28也可使流經(jīng)過濾器的排放氣體以適當速率流動。此外，與未使用吹風(fēng)機進行抽吸的結(jié)構(gòu) 相比，這種結(jié)構(gòu)能夠使操作不斷進行，直到過濾器捕集到大量的碳納米管。 可在位于過濾器26上游的排放管24段中設(shè)置壓力傳感器30，用于檢測排放管24 中的壓力。用于控制吹風(fēng)機28操作條件的控制區(qū)32根據(jù)由壓力傳感器檢測到的排放管中 的壓力進行控制。優(yōu)選控制吹風(fēng)機28的轉(zhuǎn)速，以使檢測壓力達到預(yù)設(shè)恒定值。可根據(jù)反應(yīng) 器管14中的反應(yīng)條件確定該預(yù)設(shè)恒定值。為控制轉(zhuǎn)速，可通過變換器向吹風(fēng)機供電。將壓 力傳感器30處的壓力控制在恒定值可被認為是由吹風(fēng)機消除過濾器26中的壓力損失。由于過濾器26上游排放管段中的壓力保持恒定，所以在反應(yīng)器管14中諸如氣流 和壓力的反應(yīng)條件穩(wěn)定，因而提高了反應(yīng)效率。這也阻止了碳納米管附著在反應(yīng)器管14的 內(nèi)壁上。在本實施例中，已對基于氣相生長法的碳納米管生產(chǎn)裝置進行了說明。然而，上述 采集裝置也可用于采用其他氣相流反應(yīng)法合成碳納米管或其他碳納米纖維的生產(chǎn)裝置中。
權(quán)利要求
一種生產(chǎn)碳納米管或碳納米纖維的裝置，包括反應(yīng)器，該反應(yīng)器可獲得物料和載氣供應(yīng)，且可使物料反應(yīng)，以合成碳納米管或碳納米纖維；排放管，通過該排放管從所述反應(yīng)器中排放出所述載氣和由所述物料反應(yīng)得到的含所述碳納米管或碳納米纖維的產(chǎn)物；設(shè)置在所述排放管中的過濾器，用于捕集所述碳納米管或碳納米纖維；以及設(shè)置在位于所述過濾器下游的所述排放管段中的抽吸設(shè)備，用于抽吸所述排放管中的所述載氣等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管或碳納米纖維生產(chǎn)裝置，還包括設(shè)置在位于所述反應(yīng)器與所述過濾器之間的所述排放管段中的壓力傳感器，用于檢測 這段排放管中的所述壓力；以及用于控制所述抽吸設(shè)備的控制區(qū)，以使由所述壓力傳感器檢測到的所述壓力被設(shè)定為預(yù)設(shè)值。
3.一種用于采集由反應(yīng)器合成的碳納米管或碳納米纖維的碳納米管或納米纖維采集 裝置，所述碳納米管或納米纖維采集裝置包括設(shè)置在排放管中的過濾器，該排放管與所述反應(yīng)器連接，通過該排放管可排放來自所 述反應(yīng)器的含所述碳納米管或碳納米纖維的氣體，且所述過濾器捕集所述碳納米管或碳納 米纖維；以及設(shè)置在位于所述過濾器下游的所述排放管段中的抽吸設(shè)備，用于抽吸所述排放管中的 所述廢氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳納米管或碳納米纖維采集裝置，還包括設(shè)置在位于所述過濾器上游的所述排放管段中的壓力傳感器，用于檢測這段排放管中 的所述壓力；以及用于控制所述抽吸設(shè)備的控制區(qū)，以使由所述壓力傳感器檢測到的所述壓力被設(shè)定為預(yù)設(shè)值。
5.一種生產(chǎn)碳納米管或碳納米纖維的裝置，包括反應(yīng)器，該反應(yīng)器可獲得物料和載氣供應(yīng)，且可使物料反應(yīng)，以合成碳納米管或碳納米 纖維；排放管，通過該排放管從所述反應(yīng)器中排放出所述載氣和由所述物料反應(yīng)得到的含所 述碳納米管或碳納米纖維的產(chǎn)物；設(shè)置在所述排放管中的過濾器，用于捕集所述碳納米管或碳納米纖維；以及 抽吸設(shè)備，用于消除所述過濾器中的壓力損失，以保持所述反應(yīng)器中的壓力恒定。
全文摘要
一種含有碳納米管且從反應(yīng)器(12)中排放出的廢氣經(jīng)過排放管(24)被導(dǎo)入到過濾器(26)中。在過濾器(26)的下游設(shè)置有吹風(fēng)機(28)。吹風(fēng)機(28)用于抽吸排放管(24)中的排放氣體。因此，即使過濾器已開始被阻塞，仍可阻止在過濾器上游側(cè)排放管內(nèi)的壓力上升。
文檔編號D01F9/12GK101848859SQ20088011061
公開日2010年9月29日 申請日期2008年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者中川裕三, 村井剛次, 素木岫一 申請人:日機裝株式會社