本發(fā)明涉及一種碳納米管純化系統(tǒng)，屬于碳納米管技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

納米管比人的頭發(fā)絲還要細(xì)1萬(wàn)倍，而它的硬度要比鋼材堅(jiān)硬100倍。它可以耐受6500°F（3593℃）的高溫，并且具有卓越的導(dǎo)熱性能。納米管既可以用作金屬導(dǎo)電體，比金的導(dǎo)電性高得多，也可以用作制造電腦芯片所必須的半導(dǎo)體。納米管在極低的溫度下還具有超導(dǎo)性。

納米管的類別有：硅納米管、單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管、功能化多壁碳納米管、短多壁碳納米管、工業(yè)化多壁碳納米管、石墨化多壁碳納米管、大內(nèi)徑薄壁碳納米管、鍍鎳碳納米管。隕石碳質(zhì)晶體納米管。

在納米管應(yīng)用于電腦運(yùn)算的發(fā)展進(jìn)程中，一個(gè)重要的里程碑就是把納米管制造成電腦中所用的開(kāi)關(guān)或晶體管。1998年，IBM公司所屬威特森研究中心的一個(gè)研究小組即以此為目標(biāo)進(jìn)行了研究。研究人員證明單個(gè)的納米管可以具有晶體管的作用，而且提高了其晶體的導(dǎo)電性能。

然而，應(yīng)用于電腦運(yùn)算也只是納米管展露其優(yōu)越性的一個(gè)方面。人們可以把這些微型管粘合在一起，制成纖維或繩索，用作超導(dǎo)線纜，或者塑料及其他高級(jí)材料的超強(qiáng)加固劑。如果納米管具備極強(qiáng)的撓性、強(qiáng)度和恢復(fù)力，它們將可合成高性能的體育和航空材料。由于其強(qiáng)大的張力，它們具有彎而不折且能恢復(fù)原來(lái)形狀的特殊性能。

此外，納米管還可應(yīng)用于最需要導(dǎo)熱性能的地方。例如，電動(dòng)機(jī)如果采用納米管做散熱片，其中的塑料部件就不會(huì)被高溫所熔化。這種微型材料還可置入需要耐受極度高溫的材料之中，如飛機(jī)和火箭外部的嵌板等。美國(guó)國(guó)家航宇和宇航局期望將納米管置入從防熱層到宇航服等各種設(shè)施之中。

能源公司對(duì)納米管也刮目相看。納米管可以用來(lái)制造更小、更輕、效能更高的燃料電池，它還能夠用于貯存用作能源的氫氣。研究人員在平玻璃片或其他材料上把無(wú)數(shù)個(gè)納米管排列起來(lái)，讓它們看起來(lái)像一片收割的整齊麥田。日本的NEC和韓國(guó)的三星公司準(zhǔn)備將這種由納米管組成的“田野”做成電視機(jī)的顯示屏，以取代電視機(jī)所采用的老式陰極射線管。

目前，碳納米管制備工藝主要有電弧放電法、鐳射燒蝕法以及化學(xué)氣相沉積法。其中，化學(xué)氣相沉積法以其工藝簡(jiǎn)便、成本低、納米管可控、長(zhǎng)度大、收集率高等特點(diǎn)得到廣泛研究與應(yīng)用?；瘜W(xué)氣相沉積法主要是運(yùn)用納米尺度的過(guò)度金屬或其氧化物作為催化劑，在相對(duì)低的溫度下熱解含碳的氣源來(lái)制備碳納米管的。

目前的碳納米管制備工藝中，除有些直流電弧法無(wú)需催化劑外，其他方法均需要有催化劑的參與，催化劑大都選用鐵、鈷、鎳、錳等過(guò)渡金屬及其氧化物。伴隨碳納米管的生長(zhǎng)，金屬活性組分會(huì)被碳層包覆而導(dǎo)致催化劑失活，因而得到的碳納米管粗品中不可避免地殘留有金屬催化劑。此外，在大規(guī)模的制備過(guò)程中，生成碳納米管的同時(shí)不可避免地會(huì)有無(wú)定型碳、石墨微粒及其他形式的碳納米顆粒等碳雜質(zhì)生成，這在很大程度上制約了碳納米管在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用和性質(zhì)研究。因此，為了獲得高純碳納米管，必須對(duì)碳納米管粗品進(jìn)行純化。

中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)CN 105731417 A公開(kāi)這樣一種純化碳納米管的方法，所述方法包括向溫度為1500-3000℃的惰性氣體氣氛下提供流化狀態(tài)的含磁性金屬催化劑氧化物的碳納米管粗品；所述碳納米管粗品中的磁性金屬催化劑氧化物被碳還原成磁性金屬顆粒；在磁場(chǎng)作用下吸附所述磁性金屬顆粒。本發(fā)明還公開(kāi)了用于純化碳納米管的裝置，所述裝置包括原料進(jìn)口、惰性氣體進(jìn)氣口、高溫磁選裝置、尾氣出口和收料裝置，所述高溫磁選裝置包括高溫室和在高溫室內(nèi)形成磁場(chǎng)的磁鐵，所述收料裝置包括物料出口和收料罐，所述原料進(jìn)口，惰性氣體進(jìn)氣口和物料出口均與高溫室連通。但是這種裝置對(duì)碳納米管純化效率低，智能化程度低。

中國(guó)實(shí)用新型專利說(shuō)明書(shū)CN 204727614 U公開(kāi)這樣一種碳納米管的生產(chǎn)裝置，一種自動(dòng)化制備高純碳納米管的裝置，其包括反應(yīng)物輸送裝置、化學(xué)反應(yīng)裝置、收集裝置、電爐溫度控制系統(tǒng)和真空泵裝置，反應(yīng)物輸送裝置將原料、催化劑以及還原氣體輸送到化學(xué)反應(yīng)裝置中，在化學(xué)反應(yīng)裝置中生成碳納米管，碳納米管被推送到收集裝置中；化學(xué)反應(yīng)裝置包括串聯(lián)在一起的預(yù)反應(yīng)器和主反應(yīng)器，預(yù)反應(yīng)器和主反應(yīng)器由電爐溫度控制系統(tǒng)控制其反應(yīng)溫度，原料、催化劑以及還原氣體在預(yù)反應(yīng)器內(nèi)預(yù)反應(yīng)生成碳納米管，然后將碳納米管吹入到主反應(yīng)器中繼續(xù)反應(yīng)；預(yù)反應(yīng)器的尾氣通入所述主反應(yīng)器中繼續(xù)轉(zhuǎn)化，同時(shí)向主反應(yīng)器內(nèi)部通入催化劑和原料。但是這種裝置對(duì)碳納米管純化效率低，智能化程度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種碳納米管純化系統(tǒng)，該碳納米管純化系統(tǒng)提高了碳納米管的純度，智能化程度高。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的碳納米管純化系統(tǒng)包括鹽酸溶液桶、過(guò)濾釜，鹽酸溶液桶上方設(shè)有進(jìn)料管，鹽酸溶液桶內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，鹽酸溶液桶下端通過(guò)第一連接管與過(guò)濾釜連接，第一連接管上設(shè)有排液閥，過(guò)濾釜外壁設(shè)有進(jìn)水管、控制器，進(jìn)水管上設(shè)有進(jìn)水閥，過(guò)濾釜內(nèi)壁設(shè)有氯離子濃度傳感器、超聲波洗滌器，過(guò)濾釜下端連接第二連接管，第二連接管下端通過(guò)三通接頭分別與排水管、循環(huán)管連接，循環(huán)管另一端與鹽酸溶液桶連接，排水管上設(shè)有排水閥，循環(huán)管上設(shè)有循環(huán)泵，所述氯離子濃度傳感器、進(jìn)水閥、排水閥分別與控制器連接，所述攪拌裝置包括電機(jī)、攪拌軸、與攪拌軸垂直的攪拌橫梁，電機(jī)設(shè)置在鹽酸溶液桶上方，攪拌軸兩側(cè)的攪拌橫梁上對(duì)稱設(shè)有兩組攪拌板。

所述鹽酸溶液桶內(nèi)壁涂有防粘涂料。

所述防粘涂料采用特氟龍材料。

所述過(guò)濾釜下端呈凹形。

所述電機(jī)為減震電機(jī)。

采用這種碳納米管純化系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、碳納米管可以通過(guò)在鹽酸溶液桶內(nèi)與鹽酸溶液反應(yīng)，去掉金屬離子，提高了碳納米管的純度；

2、由于鹽酸溶液桶內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，攪拌裝置包括電機(jī)、攪拌軸、與攪拌軸垂直的攪拌橫梁，攪拌軸兩側(cè)的攪拌橫梁上對(duì)稱設(shè)有兩組攪拌板，這種攪拌裝置攪拌效果較好，使反應(yīng)更充分；

3、由于鹽酸溶液桶與通過(guò)第一連接管與過(guò)濾釜連接，過(guò)濾釜內(nèi)壁設(shè)有氯離子濃度傳感器、超聲波洗滌器，第二連接管下端通過(guò)三通接頭分別與排水管、循環(huán)管連接，氯離子濃度傳感器、進(jìn)水閥、排水閥分別與控制器連接，這樣可以對(duì)過(guò)濾釜中帶有酸液的碳納米管進(jìn)行智能化的重復(fù)多次洗滌，直至得到純度較高的碳納米管。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中有：1. 鹽酸溶液桶；2. 進(jìn)料管；3. 電機(jī)；4. 攪拌軸；5. 攪拌橫梁；6. 攪拌板；7. 第一連接管；8. 排液閥；9. 過(guò)濾釜；10. 進(jìn)水管；11. 進(jìn)水閥；12. 氯離子濃度傳感器；13. 超聲波洗滌器；14. 控制器；15. 第二連接管；16. 三通接頭；17. 排水管；18. 排水閥；19. 循環(huán)管；20. 循環(huán)泵。

具體實(shí)施方式

圖1所示碳納米管純化系統(tǒng)，包括鹽酸溶液桶、過(guò)濾釜，鹽酸溶液桶上方設(shè)有進(jìn)料管，鹽酸溶液桶內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，鹽酸溶液桶下端通過(guò)第一連接管與過(guò)濾釜連接，第一連接管上設(shè)有排液閥，過(guò)濾釜外壁設(shè)有進(jìn)水管、控制器，進(jìn)水管上設(shè)有進(jìn)水閥，過(guò)濾釜內(nèi)壁設(shè)有氯離子濃度傳感器、超聲波洗滌器，過(guò)濾釜下端連接第二連接管，第二連接管下端通過(guò)三通接頭分別與排水管、循環(huán)管連接，循環(huán)管另一端與鹽酸溶液桶連接，排水管上設(shè)有排水閥，循環(huán)管上設(shè)有循環(huán)泵，所述氯離子濃度傳感器、進(jìn)水閥、排水閥分別與控制器連接，所述攪拌裝置包括電機(jī)、攪拌軸、與攪拌軸垂直的攪拌橫梁，電機(jī)設(shè)置在鹽酸溶液桶上方，攪拌軸兩側(cè)的攪拌橫梁上對(duì)稱設(shè)有兩組攪拌板。

所述鹽酸溶液桶內(nèi)壁涂有防粘涂料。

所述防粘涂料采用特氟龍材料。

所述過(guò)濾釜下端呈凹形。

所述電機(jī)為減震電機(jī)。

由碳納米管制備裝置得到的碳納米管通過(guò)進(jìn)料管進(jìn)入到鹽酸溶液桶中進(jìn)行反應(yīng)，攪拌裝置攪拌進(jìn)一步促進(jìn)反應(yīng)，當(dāng)碳納米管在鹽酸溶液桶中反應(yīng)后，打開(kāi)排液閥，鹽酸溶液及碳納米管排到過(guò)濾釜中，鹽酸溶液及碳納米管經(jīng)過(guò)濾釜過(guò)濾流出過(guò)濾釜，碳納米管留在了過(guò)濾釜中，鹽酸溶液通過(guò)循環(huán)泵和循環(huán)管重新排到鹽酸溶液桶二次繼續(xù)使用，鹽酸溶液排完后關(guān)閉循環(huán)泵。此時(shí)碳納米管上留有殘余酸液，由于酸液中含有氯離子，氯離子濃度傳感器檢測(cè)到碳納米管上殘余酸液中的氯離子，將信號(hào)傳給控制器，控制器控制打開(kāi)進(jìn)水閥、排水閥，進(jìn)水管往過(guò)濾釜中注入去離子水對(duì)碳納米管清洗，超聲波洗滌器可以促進(jìn)碳納米管與氯離子的分離，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)清洗后，當(dāng)氯離子濃度傳感器檢測(cè)到碳納米管上殘的氯離子濃度低于氯離子濃度傳感器設(shè)定值時(shí)，氯離子濃度傳感器將信號(hào)傳給控制器，控制器控制關(guān)閉進(jìn)水閥、排水閥，最后將純化后的碳納米管取出放到干燥粉碎裝置中干燥、粉碎呈粉末。

本申請(qǐng)中沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明的技術(shù)特征為現(xiàn)有技術(shù)。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本申請(qǐng)的原理及其功效，而非用于限制本申請(qǐng)。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本申請(qǐng)的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本申請(qǐng)所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本申請(qǐng)的權(quán)利要求所涵蓋。