寡壁/多壁碳纳米管生产装备

工艺核心原理

基于浮动 / 负载催化剂 CVD：催化剂前驱体（或负载催化剂的基底）随钢带连续进入多温区炉腔，在高温下被还原活化；碳源气体在催化剂表面催化裂解，析出的碳原子在催化剂颗粒上成核、生长，形成寡壁或多壁碳纳米管；产物随钢带出炉，实现连续化制备。

钢带炉核心设备结构

钢带炉为连续式多温区卧式炉，核心模块如下：

❶  进料与预处理区

进料系统：钢带连续输送，速度可调（0.1–5 cm/min）。

预处理：惰性气体（Ar/N₂）吹扫，排除空气；低温区（200–400℃）干燥，去除前驱体溶剂 / 水分。

❷  多温区反应腔（核心）

温区划分：通常 3–5 个独立控温区，精准梯度控温（±1℃），覆盖还原活化→生长→冷却全流程。

❸  冷却与出料区

惰性气氛保护下快速冷却（≤600℃），防止 CNT 氧化、结构缺陷。

❹  尾气处理

催化燃烧 + 活性炭吸附，处理未反应碳氢化合物与粉尘，达标排放。

寡壁 / 多壁碳纳米管钢带炉生产全流程

❶  催化剂制备与进料（决定 CNT 壁数与直径）

❷ 炉内连续反应（3 大核心温区）

❸ 生长过程机制

碳源气体在高温催化剂表面裂解：CₓHᵧ → xC + y/2 H₂。

碳原子溶解进入金属催化剂颗粒，达到饱和后在颗粒表面 / 端部析出。

碳原子按石墨片层卷曲方式生长。

❹ 产物收集与后处理

工艺优势与应用适配

❶  核心优势

连续化生产：产能可达 kg 级 / 天，远高于间歇式管式炉。

均匀性好：多温区精准控温，CNT 直径、长度、壁数一致性高。

灵活调控：通过参数切换，可生产寡壁、多壁或混合 CNT。

成本低：规模化后原料与能耗成本显著降低。

❷  产物应用

寡壁 CNT：高导电 / 导热、高强度，用于锂电池导电剂、透明导电膜、传感器。