[发明专利]一种碳纳米管宏观体的连续制备及成膜方法和装置

权利要求书

1.一种连续制备筒状碳纳米管宏观体的方法，其特征在于用惰性气体为载气将气化的反应液带入管式炉中，经高温催化裂解反应，制得碳纳米管并组装成筒状碳纳米管宏观体，随气体连续的从炉管吹出。

2.根据权利要求1所述的制备方法使用的装置，主要包括管式炉和刚玉管组成的合成反应器，刚玉管的进气端通过法兰和石英管相连，石英管和进气管相连，并通过输液管和输液泵相连，输液泵将反应液压入石英管，在石英管中气化随载气进入反应炉中参与反应。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的制得的筒状宏观体随载气连续被带出炉管，并漂浮在大气环境中，有待于下步成膜。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的反应液为溶解了二茂铁和噻吩的，以碳、氢元素组成的烃类和以碳、氢、氧元素组成的醇、酮或羧酸类化合物,或其混合溶液。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的反应液供入速率为0.1-10sccm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的反应器为高温管式炉，炉管是刚玉管，管径为10-60mm，反应温度为1200-1800℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的载气为氮气、氦气和氩气等惰性气体，载气流量为10-1000sccm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的筒状碳纳米管宏观体是由单壁，双壁，或薄壁碳纳米管中的一种或多种碳纳米管组成，该宏观体的管径为3-60mm，从炉管吹出的速率为1.2-50m/min。

9.一种利用根据权利要求1所述方法制得的碳纳米管宏观体制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于在炉尾放置一台纺膜的圆筒状辊子，在辊子上铺上用凝固液润湿好的基底薄膜，将筒状碳纳米管宏观体有序的缠绕在基底膜上，收缩成膜，最终碳纳米管膜可附着在基底薄膜上，也可以从基底膜上脱离，制得自支撑碳纳米管薄膜，脱离方法可是干法剥离或湿法剥离，取决于所使用的基底膜材质。

10.根据权利要求9所述的制备方法使用的装置，主要包括电动机带动下可以转动的圆筒状辊子，辊子上铺有润湿好的用作碳纳米管膜基底膜的薄膜，在辊子下面装有丝杆驱动装置，纺膜过程中，辊子在转动的同时沿辊的轴向作往复运动。

11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述的圆筒状辊子的直径和长度可根据需要增大或减小,所制备的碳纳米管薄膜的面积S由圆筒状辊子的直径d和长度L决定，S=pdL,例如直径2m，长5m的辊子最大可以制备31.4m²的碳纳米管薄膜。

12.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述的碳纳米管薄膜的厚度可根据实际需要调整,可以薄至0.01微米,厚至1毫米以上。

13.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述的基底膜材质为由植物纤维制成的纸，有机薄膜，或金属薄膜。

14.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述干法剥离为在基底膜上铺上较厚的碳纳米管薄膜后，借助锋利的机械工具将薄膜直接剥离下来，该方法适用于制备较厚的自支撑碳纳米管薄膜。

15.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述湿法剥离为将铺好的薄膜浸到溶剂中，利用碳纳米管薄膜和基底膜在溶剂中不同的物化性质，使其自动分离，经多次漂洗后，晾干，制得自支撑薄膜。