碳纳米管的批量制备
出处:tybxzjj 发布于:2007-04-29 10:47:45
沸腾床催化裂解反应工艺气固接触良好,适合处理大量固体颗粒催化剂,用沸腾床催化裂解法代替固体床催化裂解法可大幅度提高碳纳米管的制备
在沸腾床催化裂解反应器中,原料气体以一定的流速通过气体分布板,将气体分布板上活化了的催化剂“吹”成“沸腾”状态。催化剂颗粒一直处于运动之中,催化剂颗粒之间的距离要比固定床中催化剂颗粒之间的距离大得多,催化剂表面上易生长出直的碳纳米管,又因催化剂颗粒之间的相互碰撞,碳纳米管容易从催化剂表面脱出。这两种作用的结果保证了直而开口率高的碳纳米管的形成。同时沸腾床中催化剂的量可以大量增加,原料气体仍能与催化剂表面充分接触,保证了催化剂的高利用率。
尽管沸腾床催化裂解法在碳纳米管的批量制备上有了较大突破,但与碳纳米管所有的现有制备方法一样,只能间歇操作,不利于低成本大批量碳纳米管的制备。
要实现碳纳米管的大批量制备,必须首先解决催化剂连续投放问题和催化剂与产物及时导出的问题。这们的研究表明,通过特殊的反应装置和工艺可以实现碳纳米管的连续制备,从而达到低成本大批量制备碳纳米管的目的。
连续制备碳纳米管是通过如下过程实现的:在封闭的移动床催化裂解反应器中,经过还原处理的纳米级催化剂通过喷嘴连续均匀地布洒到移动床上,移动床以一定的速度移动。催化剂在恒温区的停留时间可通过控制移动床的运动速度加以调节。原料气的流动方向可与床层的运动方向一致也可相反。原料气在催化剂表面裂解生成碳纳米管。当催化剂在移动床上的停留时间达到设定值时,催化剂连同在其上生成的碳纳米管从移动床上脱出进入收集器,反应尾气通过排气口排出。
采用移动床催化裂解反应器可实现设计尺寸碳纳米管的连续制造,可望大幅度降低生产成本,为碳纳米管的工业应用提供保证。
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