[发明专利]一种棱台型火焰燃烧器及其合成碳纳米管的方法

权利要求书

1.一种棱台型火焰燃烧器，其特征在于，所述燃烧器由合成区(1)、热解反应区(2)、燃烧管(3)、预混室(4)、中心预混室(5)组成；合成区(1)位于热解反应区(2)上方，两端开口；合成区(1)和热解反应区(2)与中心预混室(5)相接；预混室(4)与燃烧管(3)相连。

2.根据权利要求1所述一种棱台型火焰燃烧器，其特征在于，所述合成区(1)和热解反应区(2)均为下端截面积大、上端截面积小的棱台型结构。

3.一种棱台型火焰燃烧器合成碳纳米管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将可燃气体与助燃剂在两侧的预混室(4)预混，通过燃烧管(3)导出，点火使可燃气体燃烧，形成稳定的火焰面，将热解反应区(2)和合成区(1)包裹住，提供合成碳纳米管所必需的热源；

将反应混合物、金属催化剂纳米颗粒和惰性气体在中心预混室(5)混合，然后进入热解反应区(2)和合成区(1)，反应混合物提供合成碳纳米管所必需的碳源，金属催化剂纳米颗粒提供合成碳纳米管所必需的催化剂，使热解反应区(2)和合成区(1)具备合成碳纳米管所必需的三要素；

热解反应区(2)受热分解生成碳原子和金属催化剂原子，碳原子在向上流动的过程中逐渐聚集成碳原子簇，金属催化剂原子在向上流动的过程中逐渐长成金属催化剂颗粒，碳原子簇和金属催化剂颗粒到达合成区(1)后合成碳纳米管。

4.根据权利要求3所述一种棱台型火焰燃烧器合成碳纳米管的方法，其特征在于，所述可燃气体为气体燃料、雾化的液体燃料或由空气携带的固体颗粒，所述助燃剂为空气或氧气。

5.根据权利要求3所述一种棱台型火焰燃烧器合成碳纳米管的方法，其特征在于，所述反应混合物为一氧化碳与氢气的混合物，或者乙炔、乙烯、雾化的含碳液体中的一种或一种以上组分与氢气的混合物。

6.根据权利要求3所述一种棱台型火焰燃烧器合成碳纳米管的方法，其特征在于，所述金属催化剂纳米颗粒为含铁、钴、镍、钼和铝的化合物或单质。

7.根据权利要求3所述一种棱台型火焰燃烧器合成碳纳米管的方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气、氦气或氩气。

8.根据权利要求3所述一种棱台型火焰燃烧器合成碳纳米管的方法，其特征在于，所述可燃气体与助燃剂通入的体积比为1-2.2，流量为0.05-0.2L/s；通过调整可燃气体与助燃剂的体积比和流量实现热解温度和合成温度的变化；通过调整燃烧管(3)与合成区(1)之间的距离和可燃气体与助燃剂的体积比及流量可以实现合成区(1)温度不变仅改变热解反应区(2)的温度或者热解反应区(2)温度不变仅改变合成区(1)的温度。