[发明专利]一种连续生长碳纳米管的装置及其方法

权利要求书

1.一种连续生长碳纳米管的方法，其特征在于，该方法采用的装置为：通过管道依次密封连接的电弧室、恒温室和沉积室，所述电弧室包括隔热绝缘外壁和中空反应腔室，其中，所述中空反应腔室内部设有阴极，所述阴极内部设有中空进气气路，所述中空进气气路一端与设置在电弧室外侧的反应气瓶连接，所述中空反应腔室底部设有阳极，所述阴极和阳极之间设有引发电弧的电弧焊装置，该方法具体包括以下方法，

S1)先将电弧室抽至一定的真空度P₀，0 P₀100Pa，再向电弧室中通入引弧气体与碳源物质；

S2)打开电弧焊装置电源，在阴阳极间施加电压U₀，5V≤U₀≤50V，成弧，再开启真空泵，调节真空度至再次打开真空泵使电弧室的真空度维持在60000Pa，金属阳极逐渐熔融并蒸发开始催化裂解碳源物质，反应持续4-40h后关闭电弧焊电源停止，反应形成的前驱体进入恒温室初步生长成电子态相对较低的C₂或芳环；

S3)恒温室的产物再进入沉积室迅速冷却形成高结晶度的碳纳米材料；所述阴极为石墨电弧槽，所述石墨电弧槽的一端为进气端，另一端为出气端，所述进气端与出气端之间具有一定夹角，所述夹角的取值范围为90-150°；所述气路中引弧气体与碳源物质的流量比为1-10:5-1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属阳极为具有催化性能的过渡金属，纯度大于99.9％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒温室采用隔热外壁保护或置于卧式管式炉中保持恒温。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积室包括双层水冷不锈钢腔壁和内部腔室，所述内部腔室内设有由若干可旋转不锈钢滤网组成的收集装置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括S4)收集沉积室排出的尾气可再次通入电弧系统重新反应或是燃烧供热恒温室以降低能耗和污染。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1)中的引弧气体为氢气、氦气、氩气中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1)中的碳源物质为甲烷、煤层气、沼气、乙炔、乙烯、丙烷、丙烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、丁酮中的一种或多种。