[发明专利]一种碳纳米管纤维连续大规模制备装置的进液系统

说明书

本发明属于纳米材料制备技术，具体为一种碳纳米管纤维连续大规模制备装置的进液系统。该进液系统包括：反应原液贮存区域，位于进样系统最前端；进液泵，位于进样系统中段；反应原液进液管，位于立式反应器上端，一端伸入反应器中；原液输运管，连通原液贮存区与进样泵，进样泵与进液管。进液过程为：贮存区的反应原液，通过进液泵，以一定速率连续稳定输运至进液口，注入反应器中，在高温反应器内反应原液与反应气及载气作用发生反应，得到碳纳米管材料。该系统可以实现碳纳米管纤维的大规模连续制备。本发明相比于传统的碳纳米管纤维制备方法具有更好的稳定性，能够实时添加补充反应原液，可以不间断的制备碳纳米管纤维。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种碳纳米管纤维连续大规模制备装置的进液系统。

背景技术

碳纳米管是一类具有优秀的导电性能、极高的力学强度与良好的热稳定性的新型纳米材料，在传感检测、智能驱动、储能传输，电子器件、化学催化等领域都具有广阔的应用前景。将碳纳米管组装成纤维或薄膜之类的宏观体，则是将其投入大规模应用的一个重要手段。而这，就需要大规模连续化制备碳纳米管材料。在2002年由P. M. Ajayan首次实现连续制备碳纳米管，通过将含有催化剂与碳源的反应液注入1000℃以上高温的管式炉中，在氢气的还原条件下，可以得到宏观的碳纳米管筒状组装体并收集连续的碳纳米管纤维或薄膜。与传统化学气相沉积法相比，该方法可直接收集到连续的纤维，工艺流程简单，初步实现了碳纳米管的连续制备。

目前的研究报道中，多使用单通道注射器或注射泵进行原液注入，这种进液方式较难进行长时间连续稳定注液，且较难进行原液的实时补充和更换，而单通道的进样体系也不容易进行原液配比的实施调控和其他客体组分的添加，影响了原液的进液稳定性和流畅性，也增加了放大生产的难度。因此，对进液系统的改进是一个急需重视的关键点，是该工艺进一步放大生产的一个重要步骤，对于碳纳米管的实际应用具有重要的科学价值与社会意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型碳纳米管纤维连续大规模制备装置的进液系统。

本发明提供的碳纳米管纤维连续大规模制备装置的进液系统，其结构组成包括：

（1）原液贮存区域，用于贮存反应原液，位于进样系统最前端；

（2）进液泵，以稳定速率持续输送反应原液，位于进样系统中段；

（3）原液进液管，位于立式反应器上端，一端伸入反应器中，用于将反应原液注入反应器的反应区域；

（4）原液输运管，包括连通原液贮存区与进样泵，以及连通进样泵与反应原液进液管两个部分，用于输运反应原液。

本发明中，所述原液贮存区域设有加液口，用于实时更换、补充原液。所述原液贮存区域具体可以是贮液罐。

本发明中，所述进液泵包括且不限于蠕动泵、齿轮泵、隔膜泵等具有连续输运功能泵。

本发明中，所述进液泵具有连续输运能力，且输运速率稳定，并能够防止倒吸现象的发生。

本发明中，所述原液输运管包括且不限于可输运液体的可连接类型的软管或硬管等，材质包括且不限于橡胶、乳胶、硅胶、塑料等具有化学耐受性材料。

本发明中，所述原液进液管的材质为金属、合金、陶瓷等高温耐受性材料。

本发明中，整个进液系统，不限于一个进液通道，即可以有多个平行的进液通道，以满足有多种类型反应原液的进液需求。具体来说，N个原液输运管，相应地有N个原液进液管与之匹配连接，形成N个进液通道，N可为1-10。

本发明中，当进液系统有多个进液通道时，对应于多种类型反应原液，可以有多个类型原液贮存区域，并有多根原液输运管分别与之连通。