反應器及生長碳納米管的方法
【專利摘要】本發明提供一種反應器，其包括：一反應室，所述反應室包括一進氣口及一與所述進氣口間隔設置的出氣口，其中，反應器進一步包括一碳納米管層設置于反應室內部，并圍繞一轉軸旋轉。本發明進一步提供一種利用所述反應室生長碳納米管的方法。
【專利說明】反應器及生長碳納米管的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種反應器，以及所述采用所述反應器生長碳納米管的方法。
【背景技術】
[0002]碳納米管是九十年代初才發現的一種新型一維納米材料。碳納米管的特殊結構決定了其具有特殊的性質，如高抗張強度和高熱穩定性；隨著碳納米管螺旋方式的變化，碳納米管可呈現出金屬性或半導體性等。
[0003]由于碳納米管具有理想的一維結構以及在力學、電學、熱學等領域優良的性質，其在材料科學、化學、物理學等交叉學科領域已展現出廣闊的應用前景，在科學研究以及產業應用上也受到越來越多的關注。目前以碳納米管結構作為生長基底，應用于反應器中生長新的結構逐漸成為新的研究熱點，逐漸引起了廣泛關注。
[0004]然而，由于碳納米管結構中碳納米管自身條件限制，如尺寸較小等，如何設置所述碳納米管結構并其作為生長基底并在表面生長出新的結構一直是難以克服的難題。

【發明內容】

[0005]有鑒于此，確有必要提供一種碳納米管作為生長基底的的反應器。
[0006]一種反應器，其包括:一反應室，所述反應室包括一進氣口及一出氣口，反應氣體從所述進氣口通入流向所述出氣口，其中，進一步包括一碳納米管催化劑復合層可旋轉地設置于反應室內部，該碳納米管催化劑復合層具有多個微孔，通過所述碳納米管催化劑復合層的旋轉使所述反應氣體在反應室內流動過程中穿過所述碳納米管催化劑復合層的多個微孔。
[0007]—種采用所述反應器生長碳納米管的方法，主要包括以下步驟:提供一所述反應器；向所述反應室內通入碳源氣體與載氣的混合氣體；旋轉所述碳納米管催化劑復合層并加熱所述碳納米管催化劑復合層以生長碳納米管。
[0008]相對于現有技術，本案中所述反應器中采用碳納米管層作為生長基底，由于所述碳納米管層中的碳納米管均勻分布且具有較大的比表面積，且所述碳納米管層具有多個空隙，因此催化劑顆?？梢岳喂痰墓潭ǔ练e于所述碳納米管層表面或嵌入所述碳納米管層中，并使反應氣體貫穿所述碳納米管層，從而能夠有效的防止其團聚，并提高的反應效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發明第一實施例的提供的反應器結構示意圖。
[0010]圖2為圖1所示反應器中碳納米管催化劑復合層的結構示意圖。
[0011]圖3為本發明第一實施例中所 述反應器中碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。
[0012]圖4為圖3所示的碳納米管拉膜中碳納米管片段的結構示意圖。
[0013]圖5為本發明所述的反應器中包括多層碳納米管膜的結構示意圖。
[0014]圖6為本發明所述反應器中非扭轉的碳納米管線的結構示意圖。[0015]圖7為本發明所述反應器中扭轉的碳納米管線的結構示意圖。
[0016]圖8為應用圖1所述反應器生長碳納米管的結構示意圖。
[0017]圖9為本發明第二實施例提供的反應器的結構示意圖。
[0018]圖10為本發明第二實施例提供的反應器生長碳納米管的結構示意圖。
[0019]主要元件符號說明
【權利要求】
1.一種反應器，其包括: 一反應室，所述反應室包括一進氣口及一出氣口，反應氣體從所述進氣口通入流向所述出氣口，其特征在于，進一步包括一碳納米管催化劑復合層可旋轉地設置于反應室內部，該碳納米管催化劑復合層具有多個微孔，通過所述碳納米管催化劑復合層的旋轉使所述反應氣體在反應室內流動過程中穿過所述碳納米管催化劑復合層的多個微孔。
2.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述碳納米管催化劑復合層為一自支撐結構，包括一碳納米管層及均勻分散于碳納米管層表面的催化劑顆粒。
3.如權利要求2所述的反應器，其特征在于，所述碳納米管催化劑層包括多個催化劑顆粒固定于所述碳納米管層中碳納米管的表面。
4.如權利要求2所述的反應器，其特征在于，所述碳納米管催化劑層包括多個催化劑顆粒嵌入微孔中。
5.如權利要求2所述的反應器，其特征在于，所述催化劑顆粒的尺寸為5納米~10納米。
6.如權利要求2所述的反應器，其特征在于，所述多個微孔沿所述碳納米管催化劑復合層的厚度方向貫穿所述碳納米管催化劑復合層。
7.如權利要求6所述的反應器，其特征在于，所述微孔的尺寸為5納米至10微米。
8.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述碳納米管催化劑復合層包括至少一碳納米管膜，所述碳納米管膜中包括多個沿同一方向延伸的碳納米管。
9.如權利要求8所述的反應器，其特征在于，所述碳納米管催化劑復合層包括至少兩層重疊設置的碳納米管膜，相鄰兩層碳納米管膜中，碳納米管的延伸方向形成一夾角，所述夾角大于零度小于等于90度。
10.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述碳納米管催化劑復合層旋轉的轉軸垂直于氣流方向。
11.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述反應器進一步包括一驅動桿，所述碳納米管催化劑復合層固定于所述驅動桿，驅動桿的自轉帶動所述碳納米管催化劑復合層旋轉。
12.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，進一步包括一固定框，所述碳納米管催化劑復合層固定于所述固定框，并通過所述固定框懸空設置。
13.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，進一步包括多個碳納米管催化劑復合層沿反應氣體的流動方向相互間隔設置于所述反應室中，每一碳納米管催化劑復合層圍繞一轉軸旋轉。
14.如權利要求13所述的反應器，其特征在于，所述多個碳納米管催化劑復合層旋轉的轉軸相互平行。
15.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，進一步包括一第一電極及第二電極間隔設置且與所述碳納米管催化劑復合層電連接。
16.一種采用所述反應器生長碳納米管的方法，主要包括以下步驟: 提供一如權利要求1至15中任意一項所述的反應器； 向所述反應室內通入碳源氣體與載氣的混合氣體； 旋轉所述碳納米管催化劑復合層并加熱所述碳納米管催化劑復合層以生長碳納米管。
17.如權利要求16所述的采用所述反應器生長碳納米管的方法，其特征在于，通過向所述碳納米管催化劑復合層通入電流的方式加熱所述碳納米管催化劑復合層。
18.如權利要求16所述的采用所述反應器生長碳納米管的方法，其特征在于，所述反應室包括多個碳納米管催化劑復合層間隔設置，每一碳納米管催化劑復合層圍繞一驅動桿旋轉，所述多個碳納米管催化劑復合層并聯設置于一第一電極及一第二電極之間，通過向所述第一電極及第二電極施加一電壓加熱所述多個碳納米管催化劑復合層。
19.如權利要求16所述的采用反應器生長碳納米管的方法，其特征在于，所述催化劑層通過電子束蒸發法、熱沉積或濺射法的方法形成。
【文檔編號】C01B31/02GK103896243SQ201210587684
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月29日 優先權日:2012年12月29日
【發明者】吳揚, 柳鵬, 魏洋, 王佳平, 姜開利, 范守善 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業（深圳）有限公司