高质量单壁碳纳米管制备方法及其制备装置
知识产权简介
本发明的目的在于克服现有技术的不足，发明一种基于等离子体炬的高质量单壁碳纳米管的制备方法及制备装置，通过将催化剂和碳源引入等离子体炬中的高温环境中，催化剂气化成单原子、碳源裂解成单个碳原子，进而在合适的温度条件下成核生长形成高质量单壁碳纳米管。通过优化催化剂配方及输送方式、调控成核生长温度条件等，可以实现单壁碳纳米管的高效、可控、连续化合成。
转化前景
1）制备单壁碳纳米管过程中，主催化剂的引入形式可以是金属单质、金属无机化合物或金属茂化物中的任何一种或组合形式，有效提升催化剂引入的灵活性，突破浮动催化剂化学气相沉积法（FCCVD）只能利用二茂铁作为催化剂前驱体以及热等离子体化学气相沉积法（Thermal plasma CVD）只能利用单质铁作为催化剂的技术限制，这将为调控单壁碳纳米管直径、手性提供了更多可能性。 2）将载气携带复合催化剂微粉通过喷嘴喷射高温等离子体中，并在等离子体反应核心区形成均匀分散、活性高的原子级催化剂，并与裂解形成高密度碳原子在等离子体区域均匀混合，为单壁碳纳米管的高密度成核-生长提供了基础。上述过程与传统电弧放电法中等离子体内过程类似，但无需采用蒸发石墨电极方式。因此，可实现高石墨化程度、低缺陷密度、高纯度单壁碳纳米管的高效制备。 3）采用气态碳源或液体碳源、氢气作为辅助气体，不仅能提高初始产物中的单壁碳纳米管含量，还能蚀刻在生长过程中产生的无定形碳等副产物。同时，利用等离子体矩的高温特性和生长区的高温区能够有效延长成核后的单壁碳纳米管的生长，获得更高长径比的高质量单壁碳纳米管。