一种碳纳米管提纯的方法及装置与流程

1.本发明涉及碳纳米管提纯技术领域，具体涉及一种碳纳米管提纯的方法及装置。


背景技术：

2.碳纳米管是一种世人瞩目的新型材料，具有超大的比表面积、较轻的质量但超强的机械强度、优异的导电性、较好的物理和化学稳定性，在锂离子电池导电剂、催化剂载体、药物载体、增强共混材料、电子器件等领域具有广泛的应用前景。
3.目前碳纳米管已可以通过化学气相沉积(cvd)法批量低成本生产。然而，cvd方法使用的催化剂金属(主要有fe系、ni系和co系等)会残留在碳纳米管中，而且很多都被包覆在碳纳米管的端部，这严重阻碍了碳纳米管在一些对金属杂质要求较高行业的应用。
4.现有的碳纳米管提纯技术在对碳纳米管提纯时，物料容易发生堆积，进而减少了物料与纯化气体之间的接触面积，从而使碳纳米管的提纯效果不佳，严重影响了碳纳米管的提纯质量。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供一种碳纳米管提纯的方法，包括以下步骤：
6.步骤一：将碳纳米管置于纯化箱内，加热到200～500℃，向纯化箱内通入干燥空气，将碳纳米管中的残留金属催化剂氧化成金属氧化物，恒温一定时间后冷却；
7.步骤二：然后向纯化箱内先通入氮气置换纯化箱内的氧气，确保纯化箱内氧含量低于1％，将纯化箱内加热至500～2000℃后，通入氯化氢气体，残留的金属氧化物与氯化氢气体接触，反应生成金属氯化盐和水；
8.步骤三：保持纯化箱加热温度为500～2000℃，此时金属氯化盐变成气态金属氯化盐，然后对向纯化箱内部通入氮气，使吸附的气态金属氯化盐从碳纳米管中挥发出来，同时去除未反应的多余氯化氢气体，持续通入氮气一段时间后，降至常温，即可得到纯化后的碳纳米管。
9.一种碳纳米管提纯装置，包括纯化箱，所述纯化箱的底侧外壁固定连接有若干个支撑腿，所述纯化箱的下侧侧壁连通设置有排料阀，所述纯化箱的顶部侧边连通设置有入料管，所述纯化箱的内部下侧中轴处设置有通气管，所述通气管的底部贯穿纯化箱的底侧外壁并延伸至外侧，所述纯化箱的内部上侧中轴处设置有旋转杆，所述旋转杆的顶部贯穿纯化箱的顶部中轴处并延伸至外侧，所述旋转杆的延伸部固定连接有电机，所述旋转杆的底侧外壁套设有弹性抖网，所述弹性抖网呈弧形设置，其中，所述通气管的顶部中轴处开设有排气孔，所述排气孔正对着弹性抖网的底侧中轴处设置。
10.进一步地，所述排气孔的正上方悬空设置有气压抖球，所述气压抖球的侧壁上固定连接有若干个抖簧，若干个所述抖簧远离气压抖球的一端与弹性抖网的外壁固定连接，其中，若干个所述抖簧的中轴处分别固定连接有震动球，若干个所述震动球悬空设置。
11.进一步地，所述震动球的底侧外壁中轴处铰接有弧形转动杆，所述弧形转动杆远
离震动球的一端滑动贯穿通气管的外壁并延伸至内部，所述弧形转动杆的中轴处固定连接有倾斜推板，所述倾斜推板远离弧形转动杆的一端固定连接有限位圈，其中，所述限位圈与纯化箱的侧壁转动连接，所述弧形转动杆的延伸部固定连接有气体挤压板。
12.进一步地，所述旋转杆的内部掏空设置，所述旋转杆的侧壁上开设有滑槽，所述气压抖球的顶部中轴处固定连接有升降杆，所述升降杆远离气压抖球的一端呈球形设置，所述升降杆远离气压抖球的一端固定连接有若干个辅助杆，若干个所述辅助杆的外表面分别滑动设置有若干个离心圈，若干个所述离心圈的底侧外壁中轴处分别固定连接有若干个加热管，若干个所述加热管悬空设置。
13.进一步地，每两个所述离心圈之间设置有辅助管，所述辅助管底侧外壁的左右两端分别设置有移动槽，其中，所述辅助管内部的左右两端分别滑动设置有移动球，所述移动球的侧壁中轴处固定连接有弹性拉绳，所述弹性拉绳远离移动球的一端滑动贯穿辅助管的侧壁并延伸至外侧，所述弹性拉绳的延伸部与相邻的移动球的侧壁固定连接。
14.进一步地，所述移动球的底侧外壁中轴处固定连接有转动杆，所述转动杆远离移动球的一端滑动贯穿移动槽的内部并延伸至外侧，所述转动杆的延伸部固定连接有搅动板，所述搅动板悬空设置。
15.进一步地，所述辅助管的底侧外壁中轴处固定连接有弧形推板，所述弧形推板悬空设置，所述弧形推板的侧壁中轴处固定连接有弧形挤压杆，其中，所述弧形挤压杆具有弹性，所述弧形挤压杆远离弧形推板的一端与纯化箱的侧壁接触设置。
16.进一步地，所述弧形挤压杆的底部外壁中轴处固定连接有倾斜杆，所述倾斜杆远离弧形挤压杆的一端呈球形设置，所述倾斜杆远离弧形挤压杆的一端与弹性抖网的外壁固定连接。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.(1)、本发明，当气体通过通气管进入到纯化箱内部时，在气流推动力的作用下，可以使气压抖球在抖簧的作用下发生抖动，在抖动的效果下，可以使震动球发生震动，利用震动球的震动效果可以使震动球对弹性抖网进行撞击，在撞击效果下，可以对弹性抖网上的物料进行抖动，利用弹性抖网的抖动效果，可以促进物料的分散，防止物料发生堆积，同时增大物料与气体的接触面积，从而增强了该装置的纯化效果。
19.(2)、本发明，震动球的震动同时会使弧形转动杆在倾斜推板的作用下发生转动，弧形转动杆的转动会推动气体挤压板向通气管的内部进行移动，在移动状态下可以对通气管内部通过的气体进行挤压，在挤压状态下可以促进气体通过排气孔的速率，从而增强了该装置气体对物料的纯化效果。
20.(3)、本发明，气压抖球的上下移动，可以带动升降杆上下移动，升降杆的移动可以使辅助杆上下移动，同时辅助杆的旋转会使离心圈在离心力的作用下发生横向移动，利用离心圈的移动效果可以使加热管向外侧移动，以此可以使加热管在上下移动的同时，可以左右横向移动，从而可以使该装置对物料加入均匀，防止物料局部受热进而影响该装置的纯化效果。
21.(4)、本发明，离心圈的移动，可以使相邻两个离心圈之间的距离增大，距离增大的同时，可以使移动球在弹性拉绳的作用下沿着辅助管的内部向两侧移动，移动球的移动可以使搅动板在转动杆的作用下对物料的内部进行扰动，从而提高了物料的分散效果，增强
了该装置对物料的纯化效果。
22.(5)、本发明，辅助管的移动，可以带动弧形推板向两侧移动，弧形推板的移动会使弧形挤压杆发生挤压，在挤压状态下可以使弧形挤压杆发生变形，在变形效果下可以使倾斜杆拉动弹性抖网发生抖动，进而增大了弹性抖网抖动的频率与强度，以此增强了该装置对物料的分散效果，增强了该装置对物料的纯化效果。
附图说明
23.图1为本发明提纯方法整体流程图；
24.图2为本发明纯化箱整体结构示意图；
25.图3为本发明纯化箱整体结构剖视图；
26.图4为本发明图3中a的放大图；
27.图5为本发明气压抖球整体结构示意图；
28.图6为本发明图5中b的放大图；
29.图7为本发明弹性筛网整体结构示意图；
30.图8为本发明加热管整体结构示意图。
31.图中：1、纯化箱；11、支撑腿；12、排料阀；13、入料管；14、通气管；2、旋转杆；21、电机；22、弹性抖网；23、排气孔；3、气压抖球；31、抖簧；32、震动球；4、弧形转动杆；41、倾斜推板；42、限位圈；43、气体挤压板；5、滑槽；51、升降杆；52、辅助杆；53、离心圈；54、加热管；6、辅助管；61、移动槽；62、移动球；63、弹性拉绳；7、转动杆；71、搅动板；8、弧形推板；81、弧形挤压杆；82、倾斜杆。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
33.实施例1
34.请参阅图1所示，本发明为一种碳纳米管提纯的方法，包括以下步骤：
35.步骤一：将碳纳米管置于纯化箱内，加热到200～500℃，向纯化箱内通入干燥空气，将碳纳米管中的残留金属催化剂氧化成金属氧化物，恒温一定时间后冷却；
36.步骤二：然后向纯化箱内先通入氮气置换纯化箱内的氧气，确保纯化箱内氧含量低于1％，将纯化箱内加热至500～2000℃后，通入氯化氢气体，残留的金属氧化物与氯化氢气体接触，反应生成金属氯化盐和水；
37.步骤三：保持纯化箱加热温度为500～2000℃，此时金属氯化盐变成气态金属氯化盐，然后对向纯化箱内部通入氮气，使吸附的气态金属氯化盐从碳纳米管中挥发出来，同时去除未反应的多余氯化氢气体，持续通入氮气一段时间后，降至常温，即可得到纯化后的碳纳米管。
38.实施例2
39.请参阅图2-图8所示，一种碳纳米管提纯装置，包括纯化箱1，这样设置的目的是为了便于对物料进行纯化，纯化箱1的底侧外壁固定连接有若干个支撑腿11，这样设置的目的是为了便于对整个装置进行支撑，纯化箱1的下侧侧壁连通设置有排料阀12，这样设置的目的是为了便于排料，纯化箱1的顶部侧边连通设置有入料管13，这样设置的目的是为了便于入料，纯化箱1的内部下侧中轴处设置有通气管14，这样设置的目的是为了便于气体的进入，通气管14的底部贯穿纯化箱1的底侧外壁并延伸至外侧，这样设置的目的是为了便于对通气管14进行限位；
40.纯化箱1的内部上侧中轴处设置有旋转杆2，这样设置的目的是为了便于对内部进行搅拌，旋转杆2的顶部贯穿纯化箱1的顶部中轴处并延伸至外侧，这样设置的目的是为了便于对旋转杆2进行限位，旋转杆2的延伸部固定连接有电机21，这样设置的目的是为了便于提供外接动力，旋转杆2的底侧外壁套设有弹性抖网22，这样设置的目的是为了便于对物料进行筛料，弹性抖网22呈弧形设置，这样设置的目的是为了便于对弹性抖网22进行限位；
41.其中，通气管14的顶部中轴处开设有排气孔23，这样设置的目的是为了便于气体的出入，排气孔23正对着弹性抖网22的底侧中轴处设置，这样设置的目的是为了便于对排气孔23进行限位。
42.优选的，在本实施例中，为了便于利用气体的推动效果，排气孔23的正上方悬空设置有气压抖球3，这样设置的目的是为了便于利用气体的推动效果，气压抖球3的侧壁上固定连接有若干个抖簧31，这样设置的目的是为了便于对气压抖球3进行限位，若干个抖簧31远离气压抖球3的一端与弹性抖网22的外壁固定连接，这样设置的目的是为了便于固定抖簧31；
43.其中，若干个抖簧31的中轴处分别固定连接有震动球32，这样设置的目的是为了便于利用抖簧31的震动效果，若干个震动球32悬空设置，这样设置的目的是为了便于对震动球32进行限位。
44.优选的，在本实施例中，为了便于利用震动球32的震动效果，震动球32的底侧外壁中轴处铰接有弧形转动杆4，这样设置的目的是为了便于弧形转动杆4的转动，弧形转动杆4远离震动球32的一端滑动贯穿通气管14的外壁并延伸至内部，这样设置的目的是为了便于弧形转动杆4的转动，弧形转动杆4的中轴处固定连接有倾斜推板41，这样设置的目的是为了便于给弧形转动杆4一个推动力，倾斜推板41远离弧形转动杆4的一端固定连接有限位圈42，这样设置的目的是为了便于对倾斜推板41限位；
45.其中，限位圈42与纯化箱1的侧壁转动连接，这样设置的目的是为了便于限位圈42的转动，弧形转动杆4的延伸部固定连接有气体挤压板43，这样设置的目的是为了便于利用弧形转动杆4的转动效果。
46.优选的，在本实施例中，为了便于利用气压抖球3的震动效果，旋转杆2的内部掏空设置，这样设置的目的是为了便于设置内部结构，旋转杆2的侧壁上开设有滑槽5，这样设置的目的是为了便于利用气压抖球3的震动效果，气压抖球3的顶部中轴处固定连接有升降杆51，这样设置的目的是为了便于传导气压抖球3的震动效果，升降杆51远离气压抖球3的一端呈球形设置，这样设置的目的是为了便于对升降杆51进行限位，升降杆51远离气压抖球3的一端固定连接有若干个辅助杆52，这样设置的目的是为了便于利用升降杆51的移动效果；
47.优选的，在本实施例中，为了便于利用辅助杆52旋转时产生的离心力，若干个辅助杆52的外表面分别滑动设置有若干个离心圈53，这样设置的目的是为了便于离心圈53的移动，若干个离心圈53的底侧外壁中轴处分别固定连接有若干个加热管54，这样设置的目的是为了便于对内部进行加热，若干个加热管54悬空设置，这样设置的目的是为了便于对加热管54进行限位。
48.优选的，在本实施例中，为了便于利用离心圈53的移动效果，每两个离心圈53之间设置有辅助管6，这样设置的目的是为了便于离心离心圈53的移动效果，辅助管6底侧外壁的左右两端分别设置有移动槽61，这样设置的目的是为了便于利用移动球62的移动效果；
49.其中，辅助管6内部的左右两端分别滑动设置有移动球62，这样设置的目的是为了便于移动球62的移动，移动球62的侧壁中轴处固定连接有弹性拉绳63，这样设置的目的是为了便于对移动球62进行拉动，弹性拉绳63远离移动球62的一端滑动贯穿辅助管6的侧壁并延伸至外侧，这样设置的目的是为了便于弹性拉绳63的移动，弹性拉绳63的延伸部与相邻的移动球62的侧壁固定连接，这样设置的目的是为了便于固定弹性拉绳63。
50.优选的，在本实施例中，为了便于利用移动球62的移动效果，移动球62的底侧外壁中轴处固定连接有转动杆7，这样设置的目的是为了便于传导移动球62的移动效果，转动杆7远离移动球62的一端滑动贯穿移动槽61的内部并延伸至外侧，这样设置的目的是为了便于转动杆7的转动，转动杆7的延伸部固定连接有搅动板71，这样设置的目的是为了便于利用转动杆7的转动效果，搅动板71悬空设置，这样设置的目的是为了便于搅动板71的转动。
51.优选的，在本实施例中，为了便于利用辅助管6的移动效果，辅助管6的底侧外壁中轴处固定连接有弧形推板8，这样设置的目的是为了便于传导辅助管6的移动效果，弧形推板8悬空设置，这样设置的目的是为了便于对弧形推板8进行限位，弧形推板8的侧壁中轴处固定连接有弧形挤压杆81，这样设置的目的是为了便于利用弧形推板8的移动效果；
52.其中，弧形挤压杆81具有弹性，这样设置的目的是为了便于弧形挤压杆81的变形，弧形挤压杆81远离弧形推板8的一端与纯化箱1的侧壁接触设置，这样设置的目的是为了便于对弧形挤压杆81进行限位。
53.优选的，在本实施例中，为了便于利用弧形挤压杆81的变形效果，弧形挤压杆81的底部外壁中轴处固定连接有倾斜杆82，这样设置的目的是为了便于传导弧形挤压杆81的变形效果，倾斜杆82远离弧形挤压杆81的一端呈球形设置，这样设置的目的是为了便于对倾斜杆82进行限位，倾斜杆82远离弧形挤压杆81的一端与弹性抖网22的外壁固定连接，这样设置的目的是为了便于利用倾斜杆82的移动效果。
54.本实施例的一个具体应用为：
55.当气体通过通气管14进入到纯化箱1内部时，在气流推动力的作用下，可以使气压抖球3在抖簧31的作用下发生抖动，在抖动的效果下，可以使震动球32发生震动，利用震动球32的震动效果可以使震动球32对弹性抖网22进行撞击，在撞击效果下，可以对弹性抖网22上的物料进行抖动，利用弹性抖网22的抖动效果，可以促进物料的分散，防止物料发生堆积，同时增大物料与气体的接触面积，从而增强了该装置的纯化效果，其次，震动球32的震动同时会使弧形转动杆74在倾斜推板41的作用下发生转动，弧形转动杆74的转动会推动气体挤压板43向通气管14的内部进行移动，在移动状态下可以对通气管14内部通过的气体进行挤压，在挤压状态下可以促进气体通过排气孔23的速率，从而增强了该装置气体对物料
的纯化效果。
56.同时，气压抖球3的上下移动，可以带动升降杆51上下移动，升降杆51的移动可以使辅助杆52上下移动，同时辅助杆52的旋转会使离心圈53在离心力的作用下发生横向移动，利用离心圈53的移动效果可以使加热管54向外侧移动，以此可以使加热管54在上下移动的同时，可以左右横向移动，从而可以使该装置对物料加入均匀，防止物料局部受热进而影响该装置的纯化效果，其次，离心圈53的移动，可以使相邻两个离心圈53之间的距离增大，距离增大的同时，可以使移动球62在弹性拉绳63的作用下沿着辅助管6的内部向两侧移动，移动球62的移动可以使搅动板71在转动杆7的作用下对物料的内部进行扰动，从而提高了物料的分散效果，增强了该装置对物料的纯化效果。
57.最后，辅助管6的移动，可以带动弧形推板8向两侧移动，弧形推板8的移动会使弧形挤压杆81发生挤压，在挤压状态下可以使弧形挤压杆81发生变形，在变形效果下可以使倾斜杆拉动弹性抖网22发生抖动，进而增大了弹性抖网22抖动的频率与强度，以此增强了该装置对物料的分散效果，增强了该装置对物料的纯化效果。
58.显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。