一种用于碳纳米管原料雾化的专用雾化装置

技术领域

本发明属于雾化装置技术领域，具体涉及一种用于碳纳米管原料雾化的专用雾化装置。

背景技术

碳纳米管是由sp2杂化的碳原子以六角排列形成的一维管状结构，具有高的导电性、热导率以及力学强度。由碳纳米管搭接形成的碳纳米管薄膜是一种应用广泛的导电材料。碳纳米管之间彼此搭接形成了大量顺畅的导电通路，保证了薄膜良好的导电性。

化学气相沉积法是一种常用的制备碳纳米管的方法，由该方法制备的碳纳米管长度最高可达数百微米，网络搭接充分，具备优异的粉体电导率。然而在碳纳米管的制备过程中，由于碳源与催化剂前驱体的不充分分解会造成大量的无定形碳和催化剂残留物颗粒等杂质嵌在碳纳米管薄膜内。杂质颗粒会影响碳纳米管之间的连接，从而降低了碳纳米管的电导率，影响了产品的品质，大大限制了碳纳米管的应用。

因此急需一种能够解决现有问题的用于碳纳米管原料雾化的专用雾化装置。

发明内容

本发明的目的旨在针对碳纳米管生产原料分解不理想的问题，提供一种用于碳纳米管原料雾化的专用雾化装置，以此来保证原料分解更加充分，并且送料更加精准，在降低原料用量的前提下克服了现有装置原料分解不均匀的缺陷，提升了碳纳米管的品质，并且保证了碳纳米管连续稳定合成。

本发明提供了如下的技术方案：

一种用于碳纳米管原料雾化的专用雾化装置，包括储液单元、输液单元、雾化单元和输气单元以及碳纳米管生长腔，所述输液单元包括输液管路和蠕动泵，所述输液管路上设有所述蠕动泵，所述雾化单元包括相连通的缓冲腔和雾化喷头，所述缓冲腔和所述碳纳米管生长腔相连通，所述输气单元包括气源、输气管路以及用于给反应气增压的气体增压泵，所述气源提供的气体为用于碳纳米管生产的反应气，所述输气管路设有所述气体增压泵，所述输液管路的一端连通所述储液单元，另一端连通所述雾化喷头，所述输气管路的一端连通所述气源，另一端连通所述雾化喷头。本发明的雾化单元是使得原料液与经过增压的高速反应气在雾化喷头相遇，随后高速气流将反应液（原料液）撕裂成液滴，以此达到将原料液雾化的目的，经过雾化后的原料被高速气流直接吹送至碳纳米管生长腔（简称生长腔）。与之前的原料先由雾化喷头喷出雾化过后的原料液再由载气吹送至生长腔的设计相比，直接用反应气将原料吹送至碳纳米管生长腔这一改进使得原料能够更加精准的达到生长腔，送料更加精准，减少了原料的浪费。同样，经过雾化的原料在生长腔内的分解也更加充分，使得杂质含量大大减少，对碳纳米管品质的提升有一定的促进作用。

优选的，所述气体增压泵的气体输出压力可调，且气体增压泵可自动保压，保持输出压力的稳定，经由增压过后的气体输出压力为0.1-1.6 MPa。气体压力越大，雾化喷头喷出的液滴就会越小。

优选的，经过所述蠕动泵加压过后的液体压力为0.1-0.3 MPa。

优选的，所述雾化喷头为二流体雾化喷头，所述雾化喷头包含喷头本体，所述喷头本体设有进液口和进气口，所述进液口和所述进气口分别与所述输液管路和所述输气管路连接。二流体空气雾化喷嘴设计的内部结构设计能使气体与液体均匀混合，产生微细液滴尺寸，通过增加改变气体或者液体的压力可以改变喷出液滴大小。

优选的，所述喷头本体可拆卸设有喷嘴，所述喷嘴为为圆形或扇形喷嘴，如广角圆形、压力圆形以及压力扇形，能够提供圆形或扇形喷雾模式。

优选的，所述雾化喷头通过调节气体压力或液体压力对喷出液滴的大小进行控制。

优选的，所述雾化喷头喷出的液滴大小范围为15-60微米(1.41x10

本发明的有益效果是：

(1) 本发明的雾化单元是使得原料液与经过增压的高速反应气在喷头相遇，随后高速气流将反应液撕裂成液滴，以此达到将原料液雾化的目的，经过雾化后的原料被高速气流直接吹送至碳纳米管生长腔（简称生长腔）。与之前的原料先由雾化喷头喷出雾化过后的原料液再由载气吹送至生长腔的设计相比，直接用反应气将原料吹送至碳纳米管生长腔这一改进使得原料能够更加精准的达到生长腔，送料更加精准，减少了原料的浪费。同样，经过雾化的原料在生长腔内的分解也更加充分，使得杂质含量大大减少，对碳纳米管品质的提升有一定的促进作用。

(2) 本发明的雾化装置可以根据反应条件的不同通过调节气体压力或者原料液的输出压力来改变原料液的雾化程度。

(3) 本发明的雾化装置可以根据不同的生产条件通过更换喷头本体的喷嘴或者喷头本体改变喷雾的形状。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的雾化装置的结构示意图；

图2为本发明的雾化装置的雾化室内部结构图。

其中图中标记为：1、储液单元；2、输液单元；21、输液管路；22、蠕动泵；3、输气单元；31、气源；32、输气管路；33、气体增压泵；4、雾化单元；41、雾化喷头；42、缓冲腔；5、碳纳米管生长腔。

具体实施方式

如图1-2所示，一种用于碳纳米管原料雾化的专用雾化装置，包括储液单元1、输液单元2、雾化单元4和输气单元3以及碳纳米管生长腔5，输液单元2包括输液管路21和蠕动泵22，输液管路21上设有蠕动泵22，雾化单元4包括相连通的缓冲腔42和雾化喷头41，缓冲腔42和碳纳米管生长腔5相连通，输气单元3包括气源31、输气管路32以及用于给反应气增压的气体增压泵33，气源31提供的气体为用于碳纳米管生产的反应气，输气管路32设有气体增压泵33，输液管路21的一端连通储液单元1，另一端连通雾化喷头41，输气管路32的一端连通气源31，另一端连通雾化喷头41。

具体的，雾化喷头41为二流体雾化喷头，雾化喷头41包含喷头本体，喷头本体设有进液口和进气口，进液口和进气口分别与输液管路21和输气管路32连接。二流体空气雾化喷嘴设计的内部结构设计能使气体与液体均匀混合，产生微细液滴尺寸，通过增加改变气体或者液体的压力可以改变喷出液滴大小。喷头本体可拆卸设有喷嘴，喷嘴为为圆形或扇形喷嘴，如广角圆形、压力圆形以及压力扇形，能够提供圆形或扇形喷雾模式。

具体的，气体增压泵33的气体输出压力可调，且气体增压泵33可自动保压，保持输出压力的稳定，经由增压过后的气体输出压力为0.1-1.6 MPa。气体压力越大，雾化喷头41喷出的液滴就会越小。经过蠕动泵22加压过后的液体压力为0.1-0.3 MPa。在生产过程中需要根据当时的生产条件改变气体输出压力，调节喷出液滴的大小，以达到最佳的生产状态。在生产过程中，气体增压泵33与蠕动泵22二者是配合使用，可将雾化喷头41喷出的液滴大小调整在15-60微米(1.41x10-11-9x10-10 L)范围内。

原理：

原料液通过输液单元2的输送管路21与蠕动泵22被加压输送至雾化喷头41，与此同时经过气体增加泵31增压后的反应气也通过输气管路32被输送至雾化喷头41，用于制备碳纳米管的原料液与经过增压的反应气在雾化喷头41相遇，经过增压的高速气流将原料液撕裂达到将其雾化的目的。经过雾化后的原料液滴被高速气流直接吹送至与喷头相对的碳纳米管生长腔5，碳纳米管生长腔5内开始生长出碳纳米管，在实际生产过程中可以根据反应条件的不同通过调节蠕动泵22或者气体增压泵33的输出压力来调节雾化液滴的大小。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。