一种碳纳米管生长设备的制作方法

1.本实用新型涉及碳纳米管制备技术领域，尤其是指一种碳纳米管生长设备。

背景技术：

2.碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。
3.浮动催化剂化学气相沉积(fccvd)是制备高质量单壁、双壁和多壁碳纳米管的重要技术之一。在fccvd工艺中，催化剂前体和碳源通过载气(氩气、氢气、氮气等)引入管式炉的反应区，在反应区受热反应，催化剂前体被分解形成纳米颗粒，催化生长单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。但是管式炉中存在多个温区，反应气体或液体等通过管道输送至管式炉中后，会依次经过不同的温区至反应温区发生反应，而温度对碳纳米管生长影响很大，不同生长温度，碳纳米管的产量、石墨化程度和形状等均会有差异，在反应物料到达反应温区之前，物料可能会在其他温区发生反应生成杂质，导致产物质量不均一。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳纳米管生长设备，能根据反应需要将碳纳米管生长原料直接送至对应的反应温区进行反应，有利于提高碳纳米管产物的质量均一性。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种碳纳米管生长设备，其包括：
7.管式炉，所述管式炉包括加热装置、设于加热装置中的物料管和用于密封物料管两端口的密封件，所述物料管内具有多个加热温区；
8.送料装置，所述送料装置设于物料管内，所述送料装置包括多根与加热温区一一对应的导流管，所述导流管的一端设于对应的加热温区处，所述导流管的另一端贯穿物料管的密封件位于物料管外，所述导流管用于将物料输送至对应的加热温区；
9.蠕动泵，所述蠕动泵通过管道连接导流管。
10.进一步地，所述加热装置包括多个依次排列设置的加热炉，多个所述加热炉的位置与物料管的加热温区的位置一一对应。
11.进一步地，相邻加热炉之间设置隔热垫片。
12.进一步地，所述导流管表面设置有隔热层。
13.进一步地，所述物料管内设置若干个用于支撑导流管的支撑架。
14.进一步地，所述支撑架包括与物料管管内壁固定连接的基座、固定设于基座上的支撑杆和与导流管卡接配合的卡箍，所述卡箍固定设于支撑杆的一端。
15.本实用新型的有益效果：本实用新型通过在管式炉的不同加热温区内设置导流管，使用时，可根据生长碳纳米管所需的反应温度，将反应物料通过蠕动泵泵送至对应的导
流管内，并通过导流管将物料输送至对应的加热温区内进行反应，使反应物料不需要流经其他的加热温区，避免反应物料在其他的加热温区中反应产生副产物，本实用新型的结构有利于提高碳纳米管产物的质量均一性，减少副产物的产生。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例的结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例的卡箍的结构示意图。
19.附图标记说明：1、管式炉；2、送料装置；3、蠕动泵；4、物料管；5、密封件；6、第一加热温区；7、第二加热温区；8、第三加热温区；9、第一导流管；10、第二导流管；11、第三导流管；12、第一加热炉；13、第二加热炉；14、第三加热炉；15、隔热垫片；16、支撑架；17、基座；18、支撑杆；19、卡箍；20、第一弧形卡爪；21、第二弧形卡爪。
具体实施方式
20.除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
21.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。
23.此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
24.需说明的是，为了方便描述，定义空间上相互垂直的三个坐标轴分别为x轴、y轴和z轴，其中x轴与y轴为同一水平面相互垂直的两个坐标轴，z轴为竖直方向的坐标轴；x轴、y轴和z轴位于空间相互垂直有三个平面分别为xy面、yz面和xz面，其中，xy面为水平面，xz面和yz面均为竖直面，且xz面与yz面垂直。
25.实施例
26.如图1所示，本实用新型提供的一种碳纳米管生长设备，其包括管式炉1、送料装置2和蠕动泵3。所述管式炉1包括加热装置、设于加热装置中的物料管4和用于密封物料管4两端口的密封件5。所述物料管4内具有多个加热温区。所述送料装置2设于物料管4内，所述送料装置2包括多根与加热温区一一对应的导流管，所述导流管的一端设于对应的加热温区处，所述导流管的另一端贯穿物料管4的密封件5位于物料管4外，所述导流管用于将物料输送至对应的加热温区。所述蠕动泵3通过管道连接导流管。
27.具体的，在本实施例中，所述物料管4内设置三个加热温区，从物料管4的进料端至出料端的方向依次为第一加热温区6、第二加热温区7和第三加热温区8。相应的，所述导流管设置三根，三根所述导流管分别为第一导流管9、第二导流管10和第三导流管11，所述第一导流管9的一端位于第一加热温区6内，用于将物料输送至第一加热温区6进行反应，所述第一导流管9的另一端贯穿位于物料管4进料端的密封件5并位于物料管4外；所述第二导流管10的一端位于第二加热温区7内，用于将反应物料输送至第二加热温区7进行反应，所述第二导流管10的另一端贯穿位于物料管4进料端的密封件5并位于物料管4外；所述第三导流管11的一端位于第三加热温区8内，用于将反应物料输送至第三加热温区8进行反应，所述第三导流管11的另一端贯穿位于物料管4进料端的密封件5并位于物料管4外。
28.本实用新型通过在管式炉1的不同加热温区内设置导流管，使用时，可根据生长碳纳米管所需的反应温度，将反应物料通过蠕动泵3泵送至对应的导流管内，并通过导流管将物料输送至对应的加热温区内进行反应，使反应物料不需要流经其他的加热温区，避免反应物料在其他的加热温区中反应产生副产物，本实用新型的结构有利于提高碳纳米管产物的质量均一性，减少副产物的产生。
29.进一步地，所述加热装置包括多个依次排列设置的加热炉，多个所述加热炉的位置与物料管4的加热温区的位置一一对应。本实用新型通过设置与加热温区一一对应的加热炉，加热炉单独对物料管4的加热温区进行加热，实现不同加热温区内的温度不相同。
30.在本实施例中，所述加热炉设置三个，三个加热炉按从物料管4进料端至出料端的方向依次为第一加热炉12、第二加热炉13和第三加热炉14，三个加热炉分别对物料管4的第一加热温区6、第二加热温区7和第三加热温区8进行加热。
31.进一步地，相邻加热炉之间设置隔热垫片15，有利于减少加热炉之间的热传递，有利于提高加热温区的温度稳定性。所述隔热垫片15由耐高温材料制得，所述隔热垫片15的厚度为5-15cm。
32.进一步地，所述导流管表面设置有隔热层(图中未标示)，通过在导流管表面设置隔热层，减少加热温区中的温度对导流管内反应物料的影响，避免由于导流管内温度较高而使反应物料在导流管内发生反应，有利于通过导流管精确的将反应物料输送至对应加热温区进行加热反应。其中，所述隔热层是通过在导流管表面涂覆耐高温隔热涂料形成的，所述隔热层的厚度为0.2-0.5cm。
33.进一步地，所述送料装置2还包括设置于物料管4内用于支撑导流管的若干个支撑架16。通过设置支撑架16，可以对导流管进行固定，减少导流管在输送物料的过程中发生晃动，影响设备整体稳定性。具体的，在本实施例中，所述支撑架16设置三个，其中一个支撑架16设于靠近第一导流管9端部的位置，用于支撑第一导流管9的端部并将第一导流管9与第二导流管10进行固定；另一个支撑架16设于靠近第二导流管10端部的位置，用于支撑第二
导流管10的端部并将第二导流管10与第三导流管11进行固定；最后一个支撑架16设于靠近第三导流管11端部的位置，用于支撑第三导流管11的端部。
34.进一步地，所述支撑架16包括与物料管4管内壁固定连接的基座17、固定设于基座17上的支撑杆18和与导流管卡接配合的卡箍19，所述卡箍19固定设于支撑杆18的一端。具体的，如图2所示，所述卡箍19包括第一弧形卡爪20和第二弧形卡爪21，所述第一弧形卡爪20的一端以及第二弧形卡爪21的一端分别与支撑杆18的端部铰接，所述第一弧形卡爪20的另一端及第二弧形卡爪21的另一端通过螺钉螺栓连接。使用时，将第一弧形卡爪20和第二弧形卡爪21打开，将导流管放置于卡箍19中间，然后通过螺钉螺栓固定第一弧形卡爪20和第二弧形卡爪21，使第一弧形卡爪20和第二弧形卡爪21相互靠近卡紧导流管，即可实现导流管的固定。
35.可以理解地，该碳纳米管生长设备的工作原理大致如下：
36.根据碳纳米管生长所需的反应温度，开启对应的加热炉对物料管4进行加热，然后通过蠕动泵3将反应物料输送至对应的导流管内，通过导流管将反应物料精确的输送至对应的加热温区内，在加热温区内加热使反应物料反应生成碳纳米管，反应完成后，通过打开密封件5将碳纳米管取出。
37.上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种碳纳米管生长设备，其特征在于，包括：管式炉，所述管式炉包括加热装置、设于加热装置中的物料管和用于密封物料管两端口的密封件，所述物料管内具有多个加热温区；送料装置，所述送料装置设于物料管内，所述送料装置包括多根与加热温区一一对应的导流管，所述导流管的一端设于对应的加热温区处，所述导流管的另一端贯穿物料管的密封件位于物料管外，所述导流管用于将物料输送至对应的加热温区；蠕动泵，所述蠕动泵通过管道连接导流管。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管生长设备，其特征在于，所述加热装置包括多个依次排列设置的加热炉，多个所述加热炉的位置与物料管的加热温区的位置一一对应。3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管生长设备，其特征在于，相邻加热炉之间设置隔热垫片。4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管生长设备，其特征在于，所述导流管表面设置有隔热层。5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管生长设备，其特征在于，所述物料管内设置若干个用于支撑导流管的支撑架。6.根据权利要求5所述的一种碳纳米管生长设备，其特征在于，所述支撑架包括与物料管管内壁固定连接的基座、固定设于基座上的支撑杆和与导流管卡接配合的卡箍，所述卡箍固定设于支撑杆的一端。7.根据权利要求6所述的一种碳纳米管生长设备，其特征在于，所述卡箍包括第一弧形卡爪和第二弧形卡爪，所述第一弧形卡爪的一端以及第二弧形卡爪的一端与支撑杆的端部铰接，所述第一弧形卡爪的另一端及第二弧形卡爪的另一端通过螺钉螺栓连接。

技术总结

本实用新型涉及碳纳米管制备技术领域，尤其是指一种碳纳米管生长设备，其包括管式炉，所述管式炉包括加热装置、设于加热装置中的物料管和用于密封物料管两端口的密封件，所述物料管内具有多个加热温区；送料装置，所述送料装置设于物料管内，所述送料装置包括多根与加热温区一一对应的导流管，所述导流管的一端设于对应的加热温区处，所述导流管的另一端贯穿物料管的密封件位于物料管外，所述导流管用于将物料输送至对应的加热温区；蠕动泵，所述蠕动泵通过管道连接导流管。本实用新型的碳纳米管生长设备能根据反应需要将碳纳米管生长原料直接送至对应的加热温区进行反应，有利于提高碳纳米管产物的质量均一性。高碳纳米管产物的质量均一性。高碳纳米管产物的质量均一性。