專利名稱：碳納米管純化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
碳納米管純化系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及碳納米管的純化技術(shù)，特別涉及一種碳納米管的純化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕性能，作為高性能添加劑可應(yīng)用于鋰離子電池正負(fù)極材料、塑料、高性能聚合物、涂料等產(chǎn)品中。目前常用化學(xué)氣相沉積(CVD)制備碳納米管。然而CVD法使用過渡金屬催化劑導(dǎo)致所制備的碳納米管中往往含有較高含量的金屬雜質(zhì)，比如鐵(Fe)雜質(zhì)，較高的金屬含量易引起電池自放電，導(dǎo)致電池內(nèi)部微短路，存在安全隱患。因此，有必要提供一種改進(jìn)的技術(shù)方案來克服上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種碳納米管純化系統(tǒng)，其可以降低碳納米管中金屬雜質(zhì)的含量，提高碳納米管的純度。為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種碳納米管純化系統(tǒng)，其包括酸洗裝置和過濾洗滌裝置。所述酸洗裝置用于使用鹽酸溶液對(duì)碳納米管進(jìn)行酸洗以使得碳納米管中的金屬雜質(zhì)與所述鹽酸溶液進(jìn)行反應(yīng)。所述過濾洗滌裝置用于對(duì)在所述酸洗裝置中反應(yīng)得到的漿料進(jìn)行過濾和洗滌以去除該漿料中的酸液并降低漿料中氯離子的含量。進(jìn)一步的，所述碳納米管純化系統(tǒng)還包括有干燥粉碎裝置，所述干燥粉碎裝置用于對(duì)在所述過濾洗滌裝置進(jìn)行過濾洗滌后的漿料進(jìn)行干燥和粉碎處理以得到碳納米管粉末。
進(jìn)一步的，所述碳納米管純化系統(tǒng)還包括有第一過濾釜，該第一過濾釜用于過濾并混合輸送至其內(nèi)的的去離子水和鹽酸以得到鹽酸溶液。進(jìn)一步的，所述碳納米管純化系統(tǒng)還包括裝有去離子水的罐體和裝有鹽酸溶液的鹽酸桶，利用離心泵將所述罐體中的去離子水和所述鹽酸桶中的鹽酸輸送至所述第一過濾釜。進(jìn)一步的，所述酸洗裝置包括反應(yīng)釜、攪拌器、恒溫器和石墨冷凝器，所述反應(yīng)釜用于容納碳納米管和由所述第一過濾釜提供的鹽酸溶液；所述恒溫裝置用于使所述反應(yīng)釜保持恒定的反應(yīng)溫度；所述攪拌器用于對(duì)所述反應(yīng)釜中的碳納米管和所述鹽酸溶液進(jìn)行攪拌；所述石墨冷凝器用于冷凝從所述反應(yīng)釜中揮發(fā)出的鹽酸酸霧，并使冷凝后的鹽酸回流至所述反應(yīng)釜。更進(jìn)一步的，所述過濾洗滌裝置包括第二過濾釜，所述第二過濾釜用于對(duì)在所述酸洗裝置中反應(yīng)后的漿料進(jìn)行過濾，并用于對(duì)過濾后的漿料進(jìn)行水洗后再過濾。更進(jìn)一步的，所述反應(yīng)釜的壁部是中空的，所述恒溫裝置向所述反應(yīng)釜的中空的壁部?jī)?nèi)提供循環(huán)的恒溫的液體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型中的碳納米管純化系統(tǒng)利用鹽酸溶液溶解碳納米管中的金屬雜質(zhì)，以降低碳納米管中過渡金屬雜質(zhì)的含量，從而提高碳納米管的純度。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中圖1為本實(shí)用新型中的碳納米管純化系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本實(shí)用新型至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。 在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。本實(shí)用新型中的碳納米管的純化設(shè)備利用鹽酸溶液溶解碳納米管中的過渡金屬雜質(zhì)，以降低碳納米管中過渡金屬雜質(zhì)的含量，從而能提高碳納米管的純度，進(jìn)而減少以碳納米管作為正負(fù)極材料時(shí)電池的自放電，改善電池性能。請(qǐng)參考圖1所示，其為本實(shí)用新型中的碳納米管純化系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。所述碳納米管純化系統(tǒng)包括裝有去離子水的罐體1、裝有鹽酸溶液的鹽酸桶2、第一過濾釜3、酸洗裝置10、過濾洗滌裝置11和干燥粉碎裝置9。所述第一過濾釜3用于過濾并混合輸送入所述第一過濾釜3內(nèi)的去離子水和鹽酸，以得到鹽酸溶液。由于所述第一過濾釜3內(nèi)設(shè)置有過濾器件，比如過濾篩網(wǎng)，其可以對(duì)輸送入所述第一過濾釜內(nèi)的去離子水和鹽酸進(jìn)行過濾，以去除雜質(zhì)，使得到的所述鹽酸溶液比較純凈。本實(shí)施例中，利用離心泵將罐體I中的去離子水和鹽酸桶2中的鹽酸輸送至所述第一過濾釜3內(nèi)。所述酸洗裝置10用于使碳納米管中的金屬雜質(zhì)與所述鹽酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，以將碳納米管與金屬雜質(zhì)分離，也可以說使碳納米管中的金屬雜質(zhì)溶于所述鹽酸溶液中。在本實(shí)施例中，所述酸洗裝置10包括反應(yīng)釜4、攪拌器5、恒溫器6和石墨冷凝器7。所述反應(yīng)釜4用于容納碳納米管和由所述第一過濾釜3提供的鹽酸溶液。所述恒溫裝置6用于使所述反應(yīng)釜4保持恒定的反應(yīng)溫度，以使所述反應(yīng)釜4中的過渡金屬雜質(zhì)和所述鹽酸溶液中的鹽酸可以發(fā)生充分反應(yīng)。所述攪拌器5用于對(duì)所述反應(yīng)釜4中的碳納米管和所述鹽酸溶液進(jìn)行攪拌，使其中的金屬雜質(zhì)與鹽酸反應(yīng)更加充分。所述石墨冷凝器7用于冷凝從所述反應(yīng)釜4中揮發(fā)出的鹽酸酸霧，并使冷凝后的鹽酸回流至所述反應(yīng)釜4。在一個(gè)實(shí)施例中,所述反應(yīng)爸4的壁部是中空的,所述恒溫裝置6向所述反應(yīng)爸4的中空的壁部?jī)?nèi)提供循環(huán)的恒溫的液體。以下結(jié)合圖1，具體介紹所述酸洗裝置10的工作過程。首先利用離心泵將所述第一過濾釜3中的鹽酸溶液輸送至所述反應(yīng)釜4中，同時(shí)按比例加入碳納米管，然后開動(dòng)攪拌機(jī)5和恒溫裝置6。所述恒溫裝置6使所述反應(yīng)釜4的溫度升溫并保持預(yù)定的反應(yīng)溫度，碳納米管中的金屬雜質(zhì)和所鹽酸溶液中的鹽酸發(fā)生反應(yīng)。由于鹽酸具有揮發(fā)性，因此，在所述反應(yīng)釜4的上部空間會(huì)聚集大量的酸霧。開動(dòng)石墨冷凝器7，通過離心泵將所述反應(yīng)釜4中的酸霧輸送至所述石墨冷凝器7，由所述石墨冷凝器7對(duì)該酸霧進(jìn)行冷凝，并將冷凝后鹽酸回流至所述反應(yīng)釜4中。當(dāng)所述碳納米管中的金屬雜質(zhì)和所述鹽酸溶液中的鹽酸充分反應(yīng)后，關(guān)閉所述攪拌機(jī)5、恒溫裝置6和石墨冷凝器7。此時(shí)，所述酸洗裝置10的酸洗過程(反應(yīng)過程)結(jié)束，所述反應(yīng)釜4中為反應(yīng)(或者酸洗)結(jié)束后得到的漿料，該漿料包括碳納米管和反應(yīng)后生成的酸液，該酸液包括金屬離子和氯離子。所述過濾洗滌裝置11用于對(duì)在所述酸洗裝置10中反應(yīng)后得到的漿料進(jìn)行過濾和洗滌，以去除該漿料中的酸液并降低漿料中氯離子的含量。在本實(shí)施例中，所述過濾洗滌裝置11包括第二過濾釜8，所述第二過濾釜8用于對(duì)在所述酸洗裝置中反應(yīng)后得到的漿料進(jìn)行過濾，并用于對(duì)過濾后的漿料進(jìn)行水洗和再過濾。以下具體介紹所述過濾洗滌裝置11的工作過程。當(dāng)所述酸洗裝置10的反應(yīng)過程結(jié)束后，打開設(shè)置于所述反應(yīng)釜4底部的閥門，使所述反應(yīng)釜4中的漿料流入所述第二過濾釜8中，通過第二過濾釜8中設(shè)置的過濾器件，比如過濾篩，對(duì)該漿料進(jìn)行過濾，以濾除漿料中的酸液。在對(duì)所述漿料過濾時(shí)，打開所述第二過濾釜8底部的閥門(當(dāng)然也可以通過其他方式，比如倒入的方式)，使濾出的酸液流入回收桶(圖中未示出)中進(jìn)行回收，之后關(guān)閉所述第二過濾釜8底部的閥門。所述第二過濾釜對(duì)其內(nèi)剩余的漿料進(jìn)行洗滌和過濾，比如向所述第二過濾釜8中注入去離子水后，進(jìn)行水洗并過濾。水洗結(jié)束后，打開所述第二過濾釜8底部的閥門，使濾出的酸液流入回收桶(圖中未示出)中進(jìn)行回收。所述第二過濾釜8對(duì)其內(nèi)剩余的漿料進(jìn)行洗滌和過濾后得到的漿料中的氯離子的含量更低。由于碳納米管對(duì)氯離子有較強(qiáng)的吸附性，并且對(duì)漿料的洗滌、過濾不完全會(huì)導(dǎo)致之后的干燥過程中出現(xiàn)儀器腐蝕等問題，因此，需要在第二過濾釜8中對(duì)漿料反復(fù)水洗-過濾多次，直到漿料的PH值接近中性，即表明該漿料中的氯離子含量很低。所述干燥粉碎裝置9用于對(duì)在所述過濾洗滌裝置11進(jìn)行過濾洗滌后的漿料進(jìn)行干燥和粉碎處理，以得到純化后的碳納米管粉末。由于降低碳納米管中金屬雜質(zhì)的含量，從而提高了碳納米管的純度，進(jìn)而減少以碳納米管作為正負(fù)極材料時(shí)電池的自放電，改善電池性能。綜上所述，本實(shí)用新型中的碳納米管純化系統(tǒng)包括包括第一過濾釜3、酸洗裝置
10、過濾和洗滌裝置11和干燥粉碎裝置9。通過一過濾釜3將鹽酸和去離子水進(jìn)行混合，以得到鹽酸溶液。所述酸性裝置10用于將碳納米管中的金屬雜質(zhì)溶于所述鹽酸溶液中。所述過濾洗滌裝置11對(duì)所述酸洗裝置10酸洗結(jié)束后得到的漿料進(jìn)行過濾和洗滌，以去除該漿料中的酸液并降低漿料中氯離子的含量。所述干燥粉碎裝置9用于對(duì)在所述過濾洗滌裝置進(jìn)行過濾洗滌后的漿料進(jìn)行干燥和粉碎處理，以得到純化后的碳納米管。由于降低碳納米管中金屬雜質(zhì)的含量，從而提高了碳納米管的純度，進(jìn)而減少以碳納米管作為正負(fù)極材料時(shí)電池的自放電，改善電池性能。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
所做的任何改動(dòng)均不脫離本實(shí)用新型的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地，本實(shí)用新型的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求1.一種碳納米管純化系統(tǒng)，其特征在于，其包括酸洗裝置和過濾洗滌裝置， 所述酸洗裝置用于使用鹽酸溶液對(duì)碳納米管進(jìn)行酸洗以使得碳納米管中的金屬雜質(zhì)與所述鹽酸溶液進(jìn)行反應(yīng)； 所述過濾洗滌裝置用于對(duì)在所述酸洗裝置中反應(yīng)得到的漿料進(jìn)行過濾和洗滌以去除該漿料中的酸液并降低漿料中氯離子的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管純化系統(tǒng)，其特征在于，其還包括有干燥粉碎裝置，所述干燥粉碎裝置用于對(duì)在所述過濾洗滌裝置進(jìn)行過濾洗滌后的漿料進(jìn)行干燥和粉碎處理以得到碳納米管粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管純化系統(tǒng)，其特征在于，其還包括有第一過濾釜，該第一過濾釜用于過濾并混合輸送至其內(nèi)的的去離子水和鹽酸以得到鹽酸溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳納米管純化系統(tǒng)，其特征在于，其還包括裝有去離子水的罐體和裝有鹽酸溶液的鹽酸桶，利用離心泵將所述罐體中的去離子水和所述鹽酸桶中的鹽酸輸送至所述第一過濾釜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的碳納米管純化系統(tǒng)，其特征在于，所述酸洗裝置包括反應(yīng)釜、攪拌器、恒溫器和石墨冷凝器， 所述反應(yīng)釜用于容納碳納米管和由所述第一過濾釜提供的鹽酸溶液； 所述恒溫裝置用于使所述反應(yīng)釜保持恒定的反應(yīng)溫度； 所述攪拌器用于對(duì)所述反應(yīng)釜中的碳納米管和所述鹽酸溶液進(jìn)行攪拌； 所述石墨冷凝器用于冷凝從所述反應(yīng)釜中揮發(fā)出的鹽酸酸霧，并使冷凝后的鹽酸回流至所述反應(yīng)釜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳納米管純化系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾洗滌裝置包括第二過濾釜，所述第二過濾釜用于對(duì)在所述酸洗裝置中反應(yīng)后的漿料進(jìn)行過濾，并用于對(duì)過濾后的漿料進(jìn)行水洗后再過濾。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳納米管純化系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)釜的壁部是中空的，所述恒溫裝置向所述反應(yīng)釜的中空的壁部?jī)?nèi)提供循環(huán)的恒溫的液體。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種碳納米管純化系統(tǒng)，其包括酸洗裝置和過濾洗滌裝置。所述酸洗裝置用于使用鹽酸溶液對(duì)碳納米管進(jìn)行酸洗以使得碳納米管中的金屬雜質(zhì)與所述鹽酸溶液進(jìn)行反應(yīng)。所述過濾洗滌裝置用于對(duì)在所述酸洗裝置中反應(yīng)得到的漿料進(jìn)行過濾和洗滌以去除該漿料中的酸液并降低漿料中氯離子的含量。這樣，通過對(duì)碳納米管的酸洗可以去除其內(nèi)的金屬雜質(zhì)，提高碳納米管的純度。
文檔編號(hào)C01B31/02GK202898036SQ20122054908
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者萬仁濤 申請(qǐng)人:無錫東恒新能源材料有限公司