專利名稱：納米碳纖維的制備方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米碳纖維的制備方法和設(shè)備，特別是一種可用做鋰離子電池導(dǎo)電劑的納米碳纖維的制備方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
采用氣相沉積的方法制備碳纖維，其關(guān)鍵在于碳源沉積的方式，這對(duì)于碳纖維的產(chǎn)率和直徑分布有著很重要的關(guān)系。關(guān)于氣相制備碳纖維，從1980年代后半期人們開始進(jìn)行了各種研究，提出了涉及催化劑的各種方案，包括溶膠-凝膠、共沉淀等催化劑制備方法。在沉積方式上也提出了水平和垂直的沉積方式。例如，專利文獻(xiàn)1 特公開2003-205239號(hào)公報(bào)中，公開了通過共沉淀方法得到的、 含有具有由鐵或鐵和鉬構(gòu)成的原纖維形成催化劑性質(zhì)的金屬，用氧化鎂或氧化鋁催化劑， 利用該催化劑，可得到使催化劑金屬的不純度水平為1. 以下、催化劑載體的不純度水平5wt%以下的碳纖維。在專利文獻(xiàn)2 美國專利5707916號(hào)公報(bào)中，公開了含有狗和選自V、Nb、Ta、Cr、 Mo、W、Mn、Te和Re中的至少一種元素的催化劑，其采用的制備方法為浸漬法。在專利文獻(xiàn)3 國際公開報(bào)W02006/50903中，公開了利用共沉淀法制備碳納米纖維用催化劑的方法，將由Mn、Co和Mo的組合，Mn和Co的組合構(gòu)成的金屬負(fù)載于氧化鋁、氧化鎂上而成的催化劑。另外，在專利文獻(xiàn)4:美國專利6518218號(hào)公報(bào)中，公開了含有由鎳、 鉻、鉬和鐵的組合，或鈷、銥、鎳和銅的組合構(gòu)成的金屬催化劑。在專利文獻(xiàn)5 特公開2001-80913號(hào)公報(bào)中，公開了通過流動(dòng)氣相法得到的碳以外元素濃度為0. 3 0. 7wt%、過渡金屬元素的濃度為0. 1 0. 2wt%的纖維。在專利文獻(xiàn) 6 中國專利公開號(hào)CN 101563487A中，同樣公開了共沉淀法制備的催化劑及其碳纖維。在專利文獻(xiàn)7 中國專利公開號(hào)CN101018897A中，公開了一種碳纖維的制備方法， 采用垂直式的沉積方式，將碳源和催化劑一起通入垂直式的反應(yīng)腔中，得到了納米碳纖維?，F(xiàn)有技術(shù)制備催化劑及用得到的催化劑制備碳纖維，無論是水平還是垂直沉積方式，由于反應(yīng)腔的限制，其產(chǎn)率和產(chǎn)量無法做到很高，要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，只有將反應(yīng)腔做的很大，使得碳源與催化劑充分反應(yīng)、沉積，但是又不經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米碳纖維的制備方法和設(shè)備，要解決的技術(shù)問題是提高碳纖維的產(chǎn)率，降低成本。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種納米碳纖維的制備方法，包括以下步驟一、將豎直設(shè)立的管狀密閉反應(yīng)腔內(nèi)加熱至> 700至< 1200°C;二、同時(shí)從爐體的上方充入氣體1和催化劑，從爐體的下方通入氣體2，時(shí)間為l-120min，得到納米碳纖維；催化劑流量為固體 l-100g/s.M3，或液體或氣體l-100g/min.M3，為化合物I、化合物II和化合物III，化合物I 是狗的化合物、Co的化合物和M的化合物中的一種以上，化合物II是含有化學(xué)元素周期表I A、II A、III A、IV A中的一種以上金屬元素的化合物，化合物III是除Fe、Co和Ni 以外化學(xué)元素周期表I B、II B、III B、IV B、V B、VI B、VII B和VIII中的一種以上元素的化合物；化合物I的元素與化合物II和化合物III的元素的原子摩爾比為0. 9-5:1; 氣體1為碳源氣體和載氣的混合氣體，碳源氣體和載氣的體積比為>2至<3 1，流量為 Ι-lOOmL/s.M3，碳源氣體是甲烷、乙烷、丙烷、丁烯、甲苯、異丁烯、丁二烯、二甲苯、環(huán)己烷、 甲醛、乙醛、丙酮和苯的一種以上，天然氣，液化石油氣，揮發(fā)性的油或煤油，載氣為氮?dú)饣驓鍤?；氣體2為氮?dú)饣驓錃?，流量?-lOOmL/s. M3。本發(fā)明將納米碳纖維在氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩?，流量為?lOOmL/s.M3，在2000-3500°C 熱處理ο. ι-Mh，爐內(nèi)自然降溫至室溫。本發(fā)明將納米碳纖維在氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩?，流量為?lOOmL/s.M3，在750_1600°C 熱處理 0. l-20h,再在 2000-3500°C熱處理 0. l_24h。本發(fā)明將豎直設(shè)立的管狀密閉反應(yīng)腔內(nèi)的加熱區(qū)加熱。本發(fā)明將加熱區(qū)加熱至1100°C。本發(fā)明同時(shí)從爐體的上方充入氣體1和催化劑，從爐體的下方通入氣體2，時(shí)間為 20mino本發(fā)明的催化劑形態(tài)為液態(tài)、粉體或固態(tài)物質(zhì)的懸濁液。本發(fā)明的化合物II是Si、Mg、Al和Ca中的一種以上金屬元素的化合物。本發(fā)明的碳源氣體是甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、甲苯和苯的一種以上。本發(fā)明的碳源氣體是甲烷、乙烯和甲苯的一種以上。本發(fā)明的催化劑的聚集狀態(tài)為粉體時(shí)，化合物II的元素與化合物I的元素原子摩爾比< 1. 5 1。本發(fā)明的化合物II的元素與化合物I的元素原子摩爾比為1 1。本發(fā)明的催化劑的通入方式采用噴淋、噴入和/或蠕動(dòng)的方式。本發(fā)明的通入方式采用蠕動(dòng)注入加噴霧的方式。一種納米碳纖維的制備設(shè)備，設(shè)有爐體，所述爐體為豎直的管狀密閉反應(yīng)腔，直徑與高度比為1 5-100，反應(yīng)腔上部設(shè)有第一進(jìn)氣管和催化劑進(jìn)入管，催化劑進(jìn)入管上串接有蠕動(dòng)泵和超聲波霧化器，反應(yīng)腔下部設(shè)有第二進(jìn)氣管，反應(yīng)腔外周圍設(shè)有加熱電阻絲。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用豎直設(shè)立的管狀密閉反應(yīng)腔，上下異向?qū)霘怏w方式，在流體的作用下，使得碳源和催化劑充分反應(yīng)、沉積，在反應(yīng)腔不用做的很大的情況下， 實(shí)現(xiàn)氣相沉積納米碳纖維產(chǎn)率的提升，促進(jìn)納米碳纖維生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化。


圖1是實(shí)施例1制備得到的納米碳纖維的掃描電鏡圖片。圖2是本發(fā)明的納米碳纖維的制備設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的納米碳纖維的制備方法，通過垂直異向氣體導(dǎo)入的方式，使催化劑或催化劑前驅(qū)體與碳源在反應(yīng)腔內(nèi)的加熱區(qū)中接觸而制備納米碳纖維，包括以下步驟
一、將爐體豎直設(shè)立的管狀密閉反應(yīng)腔內(nèi)中部的加熱區(qū)，加熱至彡700至 ^ 1200°C，優(yōu)選為1100°C。管狀密閉反應(yīng)腔采用耐高溫的材料剛玉管，加熱區(qū)位于反應(yīng)腔中部。二、同時(shí)從爐體的上方充入氣體1和混合物，從爐體的下方通入氣體2，時(shí)間為 l-120min，最佳為 20min?；旌衔餅榇呋瘎?，形態(tài)為液態(tài)、粉體或固態(tài)物質(zhì)的懸濁液。按催化劑物質(zhì)計(jì)流量為固體1-lOOg/s. M3,或液體或氣體1-lOOg/min. Μ3。催化劑是化合物I、化合物II和化合物 III。化合物I是i^e的化合物、Co的化合物和Ni的化合物中的一種以上?；衔颕I是含有化學(xué)元素周期表I A、II A、III A、IV A中的一種以上金屬元素的化合物，優(yōu)選為Si、Mg、 Al和Ca中的一種以上金屬元素的化合物?；衔颕II是含有除i^、C0和Ni以外化學(xué)元素周期表I B、II B、III B、IV B、V B、VI B、VII B和VIII中的一種以上元素的化合物?；衔颕的元素與化合物II和化合物III的元素的原子摩爾比為0. 9-5 1。催化劑原料的聚集狀態(tài)除粉體外，可以溶解在能溶解其的溶劑中而呈液態(tài)。在催化劑的組分中，化合物II的元為載體元素，在催化劑的聚集狀態(tài)為粉體時(shí)， 其與化合物I的元素的原子摩爾比<1.5 1，優(yōu)選為1 1。制備催化劑的方法用現(xiàn)有技術(shù)的共沉淀法，通過對(duì)溶解有催化劑化合物的溶液進(jìn)行沉淀反應(yīng)，使其中的催化劑共同沉淀出來，然后過濾、烘干和燒結(jié)得到催化劑粉體。催化劑的通入方式采用噴淋、噴入和/或蠕動(dòng)的方式，優(yōu)選的通入方式采用蠕動(dòng)泵蠕動(dòng)注入加噴霧的方式。氣體1為碳源氣體和載氣的混合氣體，碳源氣體和載氣的體積比為彡2至彡3 1，流量為Ι-lOOmL/s.M3。碳源氣體是甲烷、乙烷、丙烷、丁烯、甲苯、異丁烯、丁二烯、 二甲苯、環(huán)己烷、甲醛、乙醛、丙酮和苯的一種以上，也可以使用天然氣、液化石油氣、揮發(fā)性的油、煤油作為碳源，優(yōu)選甲烷、乙烷、乙烯、天然氣、甲苯和苯的一種以上，進(jìn)一步優(yōu)選甲烷、乙烯和甲苯的一種以上。載氣為氮?dú)饣驓鍤狻怏w2為無氧化性氣體，氮?dú)饣驓錃?，流量?-lOOmL/s. Μ3。充入的碳源氣體在反應(yīng)腔內(nèi)熱分解后，以催化劑為核心，生長成納米碳纖維，得到納米碳纖維。三、從管狀爐體底部的集料器中收集納米碳纖維后，直接放入石墨化爐內(nèi)，氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩?，流量為l-100mL/s.M3，在2000-3500°C熱處理0. l_Mh，爐內(nèi)自然降溫至室溫。 熱處理過程可以在2000-350(TC—次進(jìn)行，也可以分兩個(gè)階段進(jìn)行，氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩?，流量為?lOOmL/s.M3，第一階段直接在750-1600°C熱處理0. l_20h，氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩?，流量?Ι-lOOmL/s.M3，第二階段直接在 2000-3500°C熱處理 0. l_20h。本發(fā)明的方法制備的納米碳纖維，用日立公司的S-4800場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡檢測(cè)，納米碳纖維平均外徑大于lOOnm，形狀為管狀。本發(fā)明的方法制備的納米碳纖維具有高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，用做導(dǎo)電添加劑，用于超級(jí)電容器、鋰離子電池、聚合物、防靜電涂層，提高材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。以鋰離子電池為例，在電極材料中添加有的本發(fā)明方法制備的納米碳纖維，與添加3%導(dǎo)電炭黑的作用相當(dāng)。導(dǎo)電性測(cè)試，將本發(fā)明方法制備的納米碳纖維和現(xiàn)有技術(shù)的炭黑SP作為導(dǎo)電
6劑進(jìn)行對(duì)比，將導(dǎo)電劑與磷酸鐵鋰混合，N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，聚偏氟乙烯 (PVDF)做粘結(jié)劑，制作鋰離子電池正極，質(zhì)量比為導(dǎo)電劑磷酸鐵鋰PVDF NMP = 5 90 5 100，將上述材料混合攪拌成漿料，涂布在鋁箔上，在100°C下烘干他。用金屬鋰片作負(fù)極，電解液組成為LiPF6溶解在碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC 中，體積比為1 ；1 ；1，摩爾濃度為lmol/L，隔膜為日本宇部的20um厚、60mm寬的隔膜，組裝成CR2032型扣式電池(電壓3V，直徑20mm，厚度3. 2mm)，在IOC倍率下進(jìn)行充放電測(cè)試，循環(huán)10周測(cè)的放電容量，測(cè)試設(shè)備為深圳市新威爾電子有限公司的BTS-5V3A電池檢測(cè)設(shè)備。反應(yīng)結(jié)束，收集好集料器中的納米碳纖維，稱得重量，其與所用粉體催化劑重量的比值即為產(chǎn)率，液體催化劑以其中含有金屬元素化合物的溶質(zhì)的重量為計(jì)算值，產(chǎn)率= (納米碳纖維/催化劑重量)X 100%。如圖2所示，本發(fā)明的納米碳纖維的制備設(shè)備，設(shè)有豎直的管狀密閉反應(yīng)腔1，直徑與高度比為1 5-100，管狀密閉反應(yīng)腔1采用耐高溫的材料剛玉管。反應(yīng)腔1上部設(shè)有第一進(jìn)氣管2、催化劑進(jìn)入管3，催化劑進(jìn)入管3上串接有蠕動(dòng)泵和超聲波霧化器4，反應(yīng)腔1下部設(shè)有第二進(jìn)氣管5，反應(yīng)腔1外周圍設(shè)有加熱電阻絲6，用來加熱密閉反應(yīng)腔內(nèi)的加熱區(qū)，使其溫度為> 700至< 1200°C，優(yōu)選為1100°C，在反應(yīng)腔1底部設(shè)有收集納米碳纖維的裝置7，收集納米碳纖維的裝置7上部設(shè)有廢氣排出管8。第二進(jìn)氣管5為反吹氣流， 可以起到延緩催化劑下落的趨勢(shì)，延長反應(yīng)時(shí)間，使得反應(yīng)更充分。實(shí)施例1，共沉淀法制備催化劑，制備納米碳纖維，在5L去離子水中溶解4. 36kg Co (NO3)2 · 6H20,在5L去離子水中溶解 1. 84kgMn (NO3) 2 · 4H20，制備得到兩種溶液。在室溫下混合兩種溶液并攪拌均勻得到混合溶液。將混合溶液與3. 5L水溶劑中含有4. IOkg Mg(NO3)2 ·6Η20的溶液混合并攪拌均勻，得到溶液Α。將7. 30kg (NH4)2CO3溶解在22. 5L去離子水中，攪拌均勻，得到溶液B。在2500rpm 轉(zhuǎn)速的攪拌下，將溶液A和B滴加到20L去離子水中，滴加過程中保持溶液pH= 7。滴加完成后攪拌5分鐘后過濾，將所得固體在120°C下空氣中干燥，隨后在600°C下空氣中煅燒 4h，然后粉碎，過200目篩，得到碳纖維制備用催化劑。將上述催化劑用噴霧方式引入到反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為700°C的加熱區(qū)，流量為30g/min. M3，氣體1中碳源氣體為甲烷，載氣為含有20%氫氣的氮?dú)浠旌蠚怏w，碳源氣體和載氣的體積比為2 1，流量為lOmL/s.M3，氣體2 為氮?dú)?，流量為lOmL/s.M3，反應(yīng)時(shí)間20min。將上述反應(yīng)生成的納米碳纖維于氮?dú)庵?，流量?0mL/S. M3，直接在2500°C熱處理12h，爐內(nèi)自然降溫至室溫，得到納米碳纖維。如圖1所示，所得納米碳纖維為線條狀。電性能測(cè)試結(jié)果和產(chǎn)率見表1。實(shí)施例2，共沉淀法制備催化劑，制備納米碳纖維，將4. 36kg Co (NO3) 2 · 6H20、1. 84kg Mn (NO3) 2 · 4H20 和 0. 25kg (NH4) 6Mo7024 · 4H20 溶解在20L去離子水中，再向溶液中加入4. IOkgMg(NO3)2 · 6H20，攪拌至溶液透明、均勻，得到溶液A。將7. 30kg (NH4)2CO3溶解在22. 5L去離子水中，攪拌至溶液均勻，得到溶液B。在 2500rpm轉(zhuǎn)速的攪拌下，將溶液A和B滴加到20L去離子水中，滴加過程中保持溶液pH = 7。 滴加完成攪拌5分鐘后過濾，將所得固體在120°C下空氣中干燥，隨后在600°C下空氣中煅燒4h，然后粉碎，過200目篩，所得即碳纖維制備用催化劑。將上述催化劑用加噴霧方式引入到反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為700°C的加熱區(qū)，流量為30g/min.M3，氣體1中碳源氣體為甲烷，載氣為含有20%氫氣的氮?dú)浠旌蠚怏w，碳源氣體和載氣的體積比為2 1流量為10mL/S. M3，氣體2為氮?dú)?，流量為lOmL/s.M3，反應(yīng)時(shí)間20min。將上述反應(yīng)生成的納米碳纖維于氮?dú)庵?，流量?0mL/S. M3,直接在2500°C熱處理Mh，爐內(nèi)自然降溫至室溫，得到納米碳纖維。電性能測(cè)試結(jié)果和產(chǎn)率見表1。實(shí)施例3，液態(tài)催化劑，制備納米碳纖維，將0. 83kg 二茂鐵和0. 155kg噻吩溶于14kg苯中，制得液態(tài)催化劑。將上述液態(tài)催化劑用蠕動(dòng)注入加噴霧方式引入到反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為1100°C的加熱區(qū)，流量為15mL/s.M3， 氣體1中碳源氣體為甲烷，載氣為含有20%氫氣的氮?dú)浠旌蠚怏w，碳源氣體和載氣的體積比為2 1流量為10mL/s. M3,氣體2為氮?dú)?，流量?0mL/s. M3,反應(yīng)時(shí)間20min。將上述反應(yīng)生成的納米碳纖維于氮?dú)庵?，流量為lOmL/s.M3，直接在2500°C熱處理Mh，爐內(nèi)自然降溫至室溫，得到納米碳纖維。電性能測(cè)試結(jié)果和產(chǎn)率見表1。實(shí)施例4，液態(tài)催化劑，制備納米碳纖維，將0. 83kg 二茂鐵和0. 155kg噻吩溶于14kg苯中，制得液態(tài)催化劑，將上述液態(tài)催化劑用蠕動(dòng)注入加噴霧方式引入到反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為1200°C的加熱區(qū)，流量為15mL/s.M3， 氣體1中碳源氣體為甲烷，載氣為含有20%氫氣的氮?dú)浠旌蠚怏w，碳源氣體和載氣的體積比為3 1流量為10mL/s. M3,氣體2為氮?dú)?，流量?0mL/s. M3,反應(yīng)時(shí)間20min。將上述反應(yīng)生成的納米碳纖維于氮?dú)庵?，流量為lOmL/s.M3，直接在2500°C熱處理Mh，爐內(nèi)自然降溫至室溫，得到納米碳纖維。電性能測(cè)試結(jié)果和產(chǎn)率見表1。對(duì)比例1， 4. 36kg Co (NO3) 2 · 6H20、1. 84kgMn (NO3) 2 · 4H20 禾口 0. 25kg (NH4)6Mo7O24 · 4H20溶解在2L去離子水中得到溶液，再向溶液中加入 4. IOkgMg(NO3)2 ·6Η20，攪拌至溶液透明、均勻，得到溶液A。將7. 30kg(NH4)2C03溶解在22. 5L 去離子水中，攪拌至溶液均勻，得到溶液B。在2500rpm轉(zhuǎn)速的攪拌下，將溶液A和B滴加到 2L去離子水中，滴加過程中保持溶液pH = 7。滴加完成攪拌5分鐘后過濾，將所得固體在 120°C下空氣中干燥，隨后在600°C下空氣中煅燒4h，然后粉碎，過200目篩，所得即碳纖維制備用催化劑。將上述催化劑稱取一定重量放置于管式爐中，采用合肥日新高溫技術(shù)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為CVD(D)-06/60/3的管式爐，通入碳源氣體和載氣，碳源氣體為甲烷，載氣為含有20%氫氣的氮?dú)浠旌蠚怏w，碳源氣體和載氣的體積比為3 1流量為lOmL/s.M3。 反應(yīng)溫度為750°C，反應(yīng)時(shí)間為lh。電性能測(cè)試結(jié)果和產(chǎn)率見表1。表1電性能測(cè)試結(jié)果和產(chǎn)率
權(quán)利要求
1.一種納米碳纖維的制備方法，包括以下步驟一、將豎直設(shè)立的管狀密閉反應(yīng)腔內(nèi)加熱至> 700至< 1200°C ；二、同時(shí)從爐體的上方充入氣體1和催化劑，從爐體的下方通入氣體2，時(shí)間為l-120min，得到納米碳纖維；催化劑流量為固體l_100g/s. M3，或液體或氣體 l-100g/min. M3,為化合物I、化合物II和化合物III，化合物I是!^e的化合物、Co的化合物和Ni的化合物中的一種以上，化合物II是含有化學(xué)元素周期表I A、II A、III A、IV A中的一種以上金屬元素的化合物，化合物III是除Fe、Co和Ni以外化學(xué)元素周期表I B、II B、III B、IV B、V B,VI B,VII B和VIII中的一種以上元素的化合物；化合物I的元素與化合物II和化合物III的元素的原子摩爾比為0. 9-5 1 ；氣體1為碳源氣體和載氣的混合氣體，碳源氣體和載氣的體積比為彡2至彡3 1，流量為Ι-lOOmL/s.M3，碳源氣體是甲烷、 乙烷、丙烷、丁烯、甲苯、異丁烯、丁二烯、二甲苯、環(huán)己烷、甲醛、乙醛、丙酮和苯的一種以上， 天然氣，液化石油氣，揮發(fā)性的油或煤油，載氣為氮?dú)饣驓鍤?；氣體2為氮?dú)饣驓錃?，流量?1-lOOmL/s. Μ3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于將納米碳纖維在氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩校髁繛棣?lOOmL/s.M3，在2000-3500°C熱處理0. l_Mh，爐內(nèi)自然降溫至室
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于將納米碳纖維在氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩?，流量為?lOOmL/s.M3，在750-1600°C熱處理0. l_20h，再在2000-3500°C熱處理 0. l-24h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于將豎直設(shè)立的管狀密閉反應(yīng)腔內(nèi)的加熱區(qū)加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于將加熱區(qū)加熱至 1100°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于所述同時(shí)從爐體的上方充入氣體1和催化劑，從爐體的下方通入氣體2，時(shí)間為20min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于所述催化劑形態(tài)為液態(tài)、粉體或固態(tài)物質(zhì)的懸濁液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于所述化合物II是Si、 Mg、Al和Ca中的一種以上金屬元素的化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于所述碳源氣體是甲烷、 乙烷、乙烯、天然氣、甲苯和苯的一種以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于所述碳源氣體是甲烷、乙烯和甲苯的一種以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于所述催化劑的聚集狀態(tài)為粉體時(shí)，化合物II的元素與化合物I的元素原子摩爾比< 1. 5 1。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于所述化合物II的元素與化合物I的元素原子摩爾比為1:1。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于所述催化劑的通入方式采用噴淋、噴入和/或蠕動(dòng)的方式。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的納米碳纖維的制備方法，其特征在于所述通入方式采用蠕動(dòng)注入加噴霧的方式。
15. 一種納米碳纖維的制備設(shè)備，設(shè)有爐體，其特征在于所述爐體為豎直的管狀密閉反應(yīng)腔(1)，直徑與高度比為1 5-100，反應(yīng)腔(1)上部設(shè)有第一進(jìn)氣管( 和催化劑進(jìn)入管(3)，催化劑進(jìn)入管C3)上串接有蠕動(dòng)泵和超聲波霧化器G)，反應(yīng)腔(1)下部設(shè)有第二進(jìn)氣管(5)，反應(yīng)腔(1)外周圍設(shè)有加熱電阻絲(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米碳纖維的制備方法和設(shè)備，要解決的技術(shù)問題是提高碳纖維的產(chǎn)率。本發(fā)明的制備方法將豎直設(shè)立的管狀反應(yīng)腔內(nèi)加熱，從爐體的上方充入氣體1和催化劑，從爐體的下方通入氣體2，得到納米碳纖維，氣體1為碳源氣體和載氣，氣體2為氮?dú)饣驓錃?。本發(fā)明的制備設(shè)備，為豎直的管狀密閉反應(yīng)腔，反應(yīng)腔上部設(shè)有第一進(jìn)氣管和催化劑進(jìn)入管，反應(yīng)腔下部設(shè)有第二進(jìn)氣管，反應(yīng)腔外周圍設(shè)有加熱電阻絲。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用豎直設(shè)立的管狀密閉反應(yīng)腔，上下異向?qū)霘怏w方式，在流體的作用下，使得碳源和催化劑充分反應(yīng)、沉積，在反應(yīng)腔不用做的很大的情況下，實(shí)現(xiàn)氣相沉積納米碳纖維產(chǎn)率的提升，促進(jìn)納米碳纖維生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)C01B31/02GK102502591SQ201110383978
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者呂雪, 孔東亮, 時(shí)浩, 梅佳, 粱奇 申請(qǐng)人:深圳市貝特瑞納米科技有限公司