一种制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置的制作方法

本技术涉及碳纳米管领域，特别是涉及一种制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置。

背景技术：

1、碳纳米管(cnts)，包括多壁碳纳米管(mwnts)和单壁碳纳米管(swnts)，其作为一种理想的结构复合材料的加固剂，碳纳米管因此具有强大的机械性能。碳纳米管还具有优异的电学特性，通过对它们直径和螺旋度的控制，使其在分子或纳米器件构建方面得以应用。管状空心腔使得它们在纳米结构反应器中得以应用。此外，因其拥有的高比表面积，低电阻率，以及良好的化学稳定性，使得碳纳米管在催化剂，电池材料及生物领域等应用方面都存在着巨大的潜能。大多数应用都依赖于碳纳米管功能化的表面。

2、近年来，磁性材料应用专注于对碳纳米管填充纳米颗粒，或涂敷一层磁壳。常见的合成方法有液相法、化学气相沉积法、电弧放电、激光蒸发等方法。

3、在先技术cn105499561b公开的“一种磁性碳纳米管的制备方法”中提出将碳纳米管浸渍到铁盐溶液中，再经煅烧制备得到磁性碳纳米管；在先技术cn110102255b公开的“一种掺杂分子筛的磁性碳纳米管复合材料及其制备方法和应用”中提出在碳纳米管上负载磁性铁氧化物和碳酸钙，得到磁性碳纳米管，然后再掺杂分子筛的磁性碳纳米管；在先技术cn105056887a公开的“一种负ca的磁性碳纳米管复合材料及其制备方法及应用”中提出将磁性四氧化三铁及碳酸钙纳米颗粒均匀沉积在碳纳米管表面，制得磁性碳纳米管。这些方法虽然都可以成功制备出磁性碳纳米管，但所制备的磁性碳纳米管的管径较大且制备过程复杂困难、制备原料大多对环境不利、高能耗、不够经济。

4、综上，现有技术中存在制备内嵌磁性金属碳纳米管成本高、制备过程复杂、能耗高、石墨化程度低、环境不友好等诸多问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置，用于解决现有技术中制备内嵌磁性金属碳纳米管成本高、制备过程复杂、能耗高、石墨化程度低、环境不友好等诸多问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，

3、本实用新型的第一方面，提供一种制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置，包括依次连通的气体混合器、预热器、流化床反应装置、冷却器和水洗罐，所述气体混合器的输入端连通原料输送通道；所述水洗罐的输出端与外界连通；

4、所述流化床反应装置包括流化床反应器和设置于所述流化床反应器内的磁性金属氧化物颗粒层，所述流化床反应器的底部设有进气口、顶部设有出气口，所述进气口与预热器的输出端连通，所述出气口与所述冷却器连通，所述催化剂颗粒层随所述出气口气流在所述流化床反应器内移动。

5、通过上述技术方案，甲烷原料气通过原料输送通道经由气体混合器中进入流化床反应器中，在流化床反应器中与磁性金属氧化物发生催化裂解反应，从而产生氢气及内嵌磁性金属碳纳米管，反应结束后，氢气及内嵌磁性金属碳纳米管的混合物首先经过冷却器，在冷却器内冷却至室温，从而使部分气体液化，然后再经过水洗罐进一步清洁气体、气固分离、截留固体产物。

6、于本实用新型的一实施例中，所述原料输送通道包括相互独立的甲烷输送通道和氮气输送通道。

7、通过上述技术方案，甲烷输送通道用于输送甲烷原料气，而氮气输送管用于向流化床反应器中输送氮气作为保护器，避免流化床反应器内的空气对催化裂解反应产生干扰或其他的安全隐患。

8、于本实用新型的一实施例中，所述流化床反应器的内径为0.5～1cm。

9、于本实用新型的一实施例中，所述磁性金属氧化物颗粒层中的颗粒粒径为20～40nm。

10、如上所述，本实用新型的制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置及其制备方法，具有以下有益效果：

11、本实用新型有效控制了温室气体二氧化碳的排放，此外，本实用新型除可产生磁性碳纳米管材料和高附加值的氢气，同时还实现了资源性零排放技术，对环境非常友好。

技术特征：

1.一种制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置，其特征在于，包括依次连通的气体混合器、预热器、流化床反应装置、冷却器和水洗罐，所述气体混合器的输入端连通原料输送通道；所述水洗罐的输出端与外界连通；

2.根据权利要求1所述的制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置，其特征在于：所述原料输送通道包括相互独立的甲烷输送通道和氮气输送通道。

3.根据权利要求1所述的制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置，其特征在于：所述流化床反应器的内径为0.5～1cm。

4.根据权利要求1所述的制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置，其特征在于：所述磁性金属氧化物颗粒层中的颗粒粒径为20～40nm。

技术总结
本技术提供制备内嵌磁性金属碳纳米管的装置，包括依次连通的气体混合器、预热器、流化床反应装置、冷却器和水洗罐，气体混合器的输入端连通原料输送通道；水洗罐的输出端与外界连通；流化床反应装置包括流化床反应器和设置于流化床反应器内的磁性金属氧化物颗粒层，流化床反应器的底部设有进气口、顶部设有出气口，进气口与预热器的输出端连通，出气口与冷却器连通，催化剂颗粒层随出气口气流在流化床反应器内移动；通过上述技术方案，解决现有技术中制备内嵌磁性金属碳纳米管成本高、制备过程复杂、能耗高、石墨化程度低、环境不友好等诸多问题。

技术研发人员：童裳慧
受保护的技术使用者：城康材料技术有限公司
技术研发日：20220826
技术公布日：2024/1/12