本發(fā)明屬于碳材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種連續(xù)的碳納米管流化床制備方法。

背景技術(shù)：

碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來，由于它具有非常奇異的物理化學性能，如獨特的金屬和半導(dǎo)體導(dǎo)電性、極高的機械強度、吸附能力、較強的微波吸收能力，在眾多領(lǐng)域，特別是高科技領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。碳納米管的直徑只有頭發(fā)絲的十萬分之一，但它的導(dǎo)電率是銅的l萬倍，它的強度是鋼的100倍而重量只有制的六分之一。碳納米管不僅可以用于制作超級電容器、超大規(guī)模集成電路、各種復(fù)合材料、平板顯示器等許多特殊材料，還可被用來制作非常輕便且刀槍不入的防彈衣。如它用作增強劑和導(dǎo)電劑，可制造性能優(yōu)良的汽車防護件:用它作催化劑載體可顯著提高催化劑的活性和選擇性；碳納米管較強的微波吸收性能，使它可作為吸收劑制備隱形材料、電磁屏蔽材料或暗室吸波材料等。

碳納米管被認為是一種性能優(yōu)異的新型功能材料和結(jié)構(gòu)材料，成為近二十年來研究的熱點。碳納米材料得到廣泛應(yīng)用的前提是低成本批量技術(shù)的發(fā)展和成熟，目前在碳納米管生產(chǎn)方面多采用氣相化學沉積法。具體的氣相化學沉積法已有技術(shù)是采用流化床反應(yīng)器，但在碳納米管制備前，需要對其催化劑進行還原活化，因每批次碳管制備所需要的催化劑量少，還原活化條件特殊，需要在另外一個單獨的反應(yīng)器中進行，且與碳化反應(yīng)過程串聯(lián)進行，過程繁瑣、復(fù)雜。并不能實現(xiàn)真正意義上的連續(xù)化制備。

因此，有必要提供一種新的高效連續(xù)化制備方法，來克服上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種連續(xù)的碳納米管流化床制備方法，該方法簡單易行，實現(xiàn)了碳納米管的連續(xù)化制備。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種連續(xù)的碳納米管流化床制備方法，包括以下步驟：

(1)催化劑還原活化；

(2)碳化反應(yīng)：將完成還原活化的催化劑采用螺桿傳送方式傳送到流化床碳化反應(yīng)器中，然后，維持溫度為550～750℃，通入碳源氣體與惰性氣體的混合氣體，氣體配比為碳源氣體：惰性氣體＝0.5～2.0：1，混合氣體的線速控制在0.5～1.5m/s，空速控制0.6～1.5hr-1；

(3)碳納米管收生長和收集：在內(nèi)徑較大的上段流化床內(nèi)進行碳納米管生長反應(yīng)，通過下段流化床為收集碳納米管聚集體大顆粒，并連續(xù)均勻地從反應(yīng)器移出。

優(yōu)選的，所述催化劑還原活化工藝為：將催化劑通過螺桿傳送的方式連續(xù)均勻地送至還原活化流化床反應(yīng)器中，溫度控制為350～650℃，通入氫氣與惰性氣體的混合氣體到反應(yīng)器內(nèi)，氣體配比為氫氣：惰性氣體＝0.5～2.0：1，還原活化過程的空速為100～5000hr-1，氣體線速控制為0.05～2.0m/s。

優(yōu)選的，隨著碳化反應(yīng)的進行，碳納米管聚集體大顆粒不斷地從碳納米管反應(yīng)器的多尺度顆粒流中篩分出來，連續(xù)地進入下段流化床。

優(yōu)選的，碳納米管的收集工藝為：采用惰性氣體為流化介質(zhì)，控制線速為0.1～0.5m/s，使收集器處于松動狀態(tài)，通過螺桿傳送方式或脈沖氣流噴射從反應(yīng)器移出。

優(yōu)選的，所述的碳源是五碳以下碳氫化合物、甲醇、乙醇或丙醇。

優(yōu)選的，所述的催化劑是單相過渡金屬或其合金，或含有上述金屬或合金的有機化合物。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種連續(xù)的碳納米管流化床制備方法，該方法簡單易行，實現(xiàn)了碳納米管的連續(xù)化制備。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例1的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1：

一種連續(xù)的碳納米管流化床制備方法，包括以下步驟，其流程如圖1：

(1)催化劑還原活化：將催化劑1通過螺桿傳送的方式連續(xù)均勻地送至還原活化流化床反應(yīng)器101中，溫度控制為350～650℃，通入氫氣與氮氣或氬氣的混合氣體2到反應(yīng)器內(nèi)，氣體配比為氫氣：氮氣或氬氣＝0.5～2.0，還原活化過程的空速為100～5000小時-1，氣體線速控制為0.05～2.0m/s。

(2)碳化反應(yīng)：以同樣的質(zhì)量流率將完成還原活化的催化劑3采用螺桿傳送方式102傳送到流化床碳化反應(yīng)器103中。維持碳化反應(yīng)器溫度為550～750℃，由氣體分布器1031通入5碳以下低碳烴與氮氣或氬氣的混合氣體4，氣體配比為碳源氣體：氮氣或氬氣＝0.5～2.0，混合氣體的線速控制在0.5～1.5m/s，高于催化劑和碳納米管小顆粒的最小流化速度，而低于碳納米管聚集體大顆粒的最小流化速度，空速控制0.6～1.5小時-1。

(3)碳納米管收生長和收集：隨著碳化反應(yīng)的進行，碳納米管聚集體大顆粒不斷地從碳納米管反應(yīng)器103的多尺度顆粒流中篩分出來，連續(xù)地進入下段流化床104，作為碳納米管聚集體大顆粒的收集器，采用惰性氣體5如氮氣或氬氣為流化介質(zhì)，通過分布器1041進入104底部，控制線速為0.1～0.5m/s，使其處于松動狀態(tài)，通過螺桿傳送方式或脈沖氣流噴射將產(chǎn)品6從反應(yīng)器移出，真正實現(xiàn)連續(xù)化制備。

碳化反應(yīng)裂解氣7從碳化反應(yīng)器103頂部排出。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。