[发明专利]用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种富勒烯纳米材料制备装置，尤其涉及一种用于制备富勒烯纳米材料的可旋转电弧合成炉，属于真空设备领域。

背景技术

纳米材料作为一种新材料已经成为学术研究和工业应用的热点，其中富勒烯纳米材料即为其中重要的研发方向之一。富勒烯碳纳米材料是由电弧合成炉通过阴阳电极电弧放电，将石墨电极蒸发形成等离子体，冷却后制得。目前的直流电弧合成炉主要包括两端设有炉盖的炉体、机械结构和相应的控制结构。阴阳电极设于炉体内，阳极电极可以是石墨电极或复合电极，阴极则通常是石墨电极。在合成碳纳米材料时，阴阳电极间电弧放电，将阳极石墨电极蒸发形成等离子体，然后冷却，在电弧区形成碳纳米材料。机械结构主要用于控制电极间的距离。控制结构可以设定放电电压和放电电流。

目前直流电弧合成炉完成一次石墨电弧放电后，需要打开炉盖收集烟炱。由于烟炱中的碳纳米材料接触空气会发生变化，因此将会改变碳纳米材料的产率和性质，甚至会使碳纳米材料发生分解，以致得不到需要的纳米材料，而且，打开炉盖时，烟炱粉尘散发到空气中将对环境和操作人员造成危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉，用以解决现有技术存在的碳纳米材料产率低和种类少以及损害环境和操作人员健康的问题。

为了实现本发明的目的，本发明提供的用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉包括炉体、位于所述炉体两端的第一和第二炉盖、电极移动机构以及支架，其中，所述炉体可旋转的架设于所述支架上，所述炉体上设有收集口，所述收集口上设有阀门。

通过在炉体上设置安装阀门的收集口以及可旋转地设置炉体，可以使纳米材料的溶剂在无氧状态下输入炉体内与炉体内的烟炱充分混合，然后输出溶剂和烟炱的混合物，以此完成电弧放电产生的烟炱在无氧惰性气氛条件下的收集。可见，本发明不但可以控制碳纳米材料的收集气氛，避免烟炱接触空气造成的纳米材料的变化，进而制备更多种类的纳米材料，而且避免打开炉盖后，烟炱粉尘悬浮在空气中污染环境以及对操作人员的健康造成损害。

根据上述用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述电极移动机构为阳极电极移动机构，该电极移动机构设于第一炉盖外侧，所述第一炉盖上连接有支撑杆，所述支撑杆下方设有支持其滑动的导轨。

根据上述用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述支撑杆的下端设有支撑座，所述支撑座设于所述导轨上。

根据上述用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述支撑座包括一滑槽，所述滑槽套设于所述导轨上。

根据上述用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述支架呈柱形，且所述支架的顶端设有便于所述炉体旋转的托轮。

根据上述用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述炉体的端部向外侧垂直延伸有凸缘，所述凸缘架设于所述托轮上。

根据上述用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述第一炉盖的直径小于所述凸缘的直径。

根据上述用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述第一炉盖通过紧固件固定于所述凸缘上。

根据上述用于制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述收集口还连接有储液罐。

附图说明

图1为本发明优选实施例的主视结构示意图；

图2为图1所示优选实施例的右视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本优选实施例包括炉体1、位于炉体1两端的左炉盖(图中未标记)和右炉盖3、电极移动机构4以及支架2，炉体1可旋转的架设于支架2上，炉体1上设有收集口18，收集口18设有用以控制收集口18导通和关断的阀门(图中未示出)，优选的是，该收集口18同时也是下面所描述的向炉体1输入碳纳米材料溶剂的进液口。

炉体1为一个具有夹层腔体的圆柱状结构。炉体1上设有进水口12和出水口11与该夹层腔体连通，夹层腔体提供冷凝水循环空间以使冷凝水吸收并带走阴极电极151和阳极电极161电弧反应时所产生的热量。左右两炉盖上分别设有出气口13和进气口14，出气口13可以与真空泵连接以将炉体1抽成真空状态，进气口14可以用于向炉体1内冲入不同的惰性气体以控制电弧反应气氛。炉体1上还设有观察窗10用于观察阳极电极161和阴极电极151起电弧和蒸发。