RU2011115430A - Способ получения углеродных нанотрубок и реактор (варианты) - Google Patents
Способ получения углеродных нанотрубок и реактор (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2011115430A RU2011115430A RU2011115430/05A RU2011115430A RU2011115430A RU 2011115430 A RU2011115430 A RU 2011115430A RU 2011115430/05 A RU2011115430/05 A RU 2011115430/05A RU 2011115430 A RU2011115430 A RU 2011115430A RU 2011115430 A RU2011115430 A RU 2011115430A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction chamber
- volume
- catalyst
- hydrocarbons
- arc discharge
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract 10
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract 8
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract 31
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract 18
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract 15
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract 15
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract 11
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract 8
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims abstract 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims 4
- -1 ethylene, propylene Chemical group 0.000 claims 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 claims 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/16—Preparation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
1. Способ получения углеродных нанотрубок, характеризующийся тем, что он включает получение в объеме реакционной камеры паров вещества катализатора, конденсацию полученных паров вещества катализатора с образованием наночастиц катализатора, и разложение газообразных углеводородов в присутствии наночастиц катализатора с образованием углеродных нанотрубок на поверхности наночастиц катализатора. ! 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что пары вещества катализатора получают испарением под действием электрического дугового разряда, по меньшей мере, частично расплавленного электрода, содержащего в своем составе вещество катализатора, и помещенного в объем реакционной камеры. ! 3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, частично расплавленный электрод выполнен из металла. ! 4. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют между, по меньшей мере, частично расплавленным электродом и твердым электродом. ! 5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что твердый электрод выполнен из графита, или тугоплавкого металла, или сплава тугоплавких металлов. ! 6. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют между первым, по меньшей мере, частично расплавленным электродом, и вторым, по меньшей мере, частично расплавленным электродом, каждый из которых помещен в объем собственной реакционной камеры, а электрический дуговой разряд между ними формируют таким образом, чтобы он проходил через разрядный канал, соединяющий объемы названных реакционных камер, при этом в разрядный канал подают плазмообразующий газ в форме вихревого потока. ! 7. Спосо
Claims (22)
1. Способ получения углеродных нанотрубок, характеризующийся тем, что он включает получение в объеме реакционной камеры паров вещества катализатора, конденсацию полученных паров вещества катализатора с образованием наночастиц катализатора, и разложение газообразных углеводородов в присутствии наночастиц катализатора с образованием углеродных нанотрубок на поверхности наночастиц катализатора.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что пары вещества катализатора получают испарением под действием электрического дугового разряда, по меньшей мере, частично расплавленного электрода, содержащего в своем составе вещество катализатора, и помещенного в объем реакционной камеры.
3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, частично расплавленный электрод выполнен из металла.
4. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют между, по меньшей мере, частично расплавленным электродом и твердым электродом.
5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что твердый электрод выполнен из графита, или тугоплавкого металла, или сплава тугоплавких металлов.
6. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют между первым, по меньшей мере, частично расплавленным электродом, и вторым, по меньшей мере, частично расплавленным электродом, каждый из которых помещен в объем собственной реакционной камеры, а электрический дуговой разряд между ними формируют таким образом, чтобы он проходил через разрядный канал, соединяющий объемы названных реакционных камер, при этом в разрядный канал подают плазмообразующий газ в форме вихревого потока.
7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что плазмообразующий газ выбран из ряда: газообразный углеводород, инертный газ, водород, азот, аммиак, воздух, или пар.
8. Способ по п.2, характеризующийся тем, что электрический дуговой разряд формируют с помощью дугового плазмотрона.
9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что газообразные углеводороды выбраны из ряда: метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, этилен, пропилен, алифатические или олифинические углеводороды с содержанием атомов углерода от 1 до 10, моноциклические ароматические углеводороды, бициклические ароматические углеводороды и олефины CxH2x, (при x, равном 2, 3, или 4) или их смесь.
10. Способ по п.1, характеризующийся тем, что вещество катализатора выбрано из ряда: переходные металлы 8 группы, переходные металлы 6В группы, переходные металлы 5В группы и смесь двух, трех, четырех или более переходных металлов.
11. Способ по п.1, характеризующийся тем, что продукты разложения газообразных углеводородов удаляют из объема реакционной камеры и отделяют углеродные нанотрубки от газообразных продуктов.
12. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в объеме реакционной камеры поддерживают температуру 500-1200°С.
13. Реактор для получения углеродных нанотрубок, характеризующийся тем, что он включает реакционную камеру, содержащую вход для газообразных углеводородов и выход для продуктов разложения углеводородов, пару электродов, по меньшей мере, один из которых содержит вещество катализатора и выполнен таким образом, что способен, по меньшей мере, частично плавиться и испаряться под действием электрического дугового разряда между ним и вторым электродом, с образованием паров катализатора, которые конденсируясь, образуют наночастицы катализатора.
14. Реактор для получения углеродных нанотрубок, характеризующийся тем, что он включает первую реакционную камеру и вторую реакционные камеру, каждая из которых снабжена, по меньшей мере, одним электродом, содержащим вещество катализатора и выполненным с возможностью плавления и испарения, по меньшей мере, его части под действием электрического дугового разряда, входом для газообразных углеводородов и выходом для продуктов разложения углеводородов, причем названные реакционные камеры соединены между собой разрядным каналом, выполненным таким образом, чтобы поддерживать проходящий через него электрический дуговой разряд между электродами.
15. Реактор по п.14, характеризующийся тем, что разрядный канал имеет вход для плазмообразующего газа, снабженный вихревой камерой.
16. Реактор по п.14, характеризующийся тем, что он содержит третью реакционную камеру, расположенную таким образом, что газообразные углеводороды поступают в первую реакционную камеру, наночастицы катализатора и газообразные продукты разложения углеводородов поступают из первой реакционной камеры во вторую реакционную камеру, а из второй реакционнй камеры - в третью реакционную камеру.
17. Реактор по п.16, характеризующийся тем, что объем второй реакционной камеры больше объема первой реакционной камеры, а объем третьей реакционной камеры больше объема второй реакционной камеры.
18. Реактор по п.16, характеризующийся тем, что вторая и третья реакционные камеры снабжены средствами для дополнительного поступления в них газообразных углеводородов.
19. Реактор по п.17, характеризующийся тем, что третья реакционная камера выполнена таким образом, что в ней поддерживается температура 500-1200°С.
20. Реактор по п.14, характеризующийся тем, что он содержит третью реакционную камеру, расположенную таким образом, что нанотрубки и газообразные продукты разложения углеводородов поступают из первой и второй реакционных камер в третью реакционную камеру.
21. Реактор по п.20, характеризующийся тем, что вторая и третья реакционные камеры снабжены средствами для дополнительного поступления в них газообразных углеводородов.
22. Реактор по п.20, характеризующийся тем, что третья реакционная камера выполнена таким образом, что в ней поддерживается температура 500-1200°С.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/017,021 US8551413B2 (en) | 2011-01-30 | 2011-01-30 | System and method for producing carbon nanotubes |
| US13/017,021 | 2011-01-30 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011115430A true RU2011115430A (ru) | 2012-10-27 |
| RU2478572C2 RU2478572C2 (ru) | 2013-04-10 |
| RU2850710C2 RU2850710C2 (ru) | 2025-11-12 |
Family
ID=
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523716C1 (ru) * | 2012-11-28 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ получения наномодифицированных полимерных материалов |
| WO2014116134A1 (ru) * | 2013-01-22 | 2014-07-31 | Мсд Текнолоджис Частная Компания С Ограниченной Ответственностью | Способ получения углеродных наноструктур и аппарат |
| RU2567283C2 (ru) * | 2013-11-18 | 2015-11-10 | Александр Григорьевич Григорьянц | Способ и устройство для получения углеродных нанотрубок |
| RU2850709C2 (ru) * | 2013-01-22 | 2025-11-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство науки и высшего образования Российской Федерации | Способ получения углеродных наноструктур и аппарат |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523716C1 (ru) * | 2012-11-28 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ получения наномодифицированных полимерных материалов |
| WO2014116134A1 (ru) * | 2013-01-22 | 2014-07-31 | Мсд Текнолоджис Частная Компания С Ограниченной Ответственностью | Способ получения углеродных наноструктур и аппарат |
| RU2573035C2 (ru) * | 2013-01-22 | 2016-01-20 | Мсд Текноложжис С.А.П.Л | Способ получения углеродных наноструктур и аппарат |
| RU2850709C2 (ru) * | 2013-01-22 | 2025-11-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство науки и высшего образования Российской Федерации | Способ получения углеродных наноструктур и аппарат |
| RU2567283C2 (ru) * | 2013-11-18 | 2015-11-10 | Александр Григорьевич Григорьянц | Способ и устройство для получения углеродных нанотрубок |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012102646A1 (ru) | 2012-08-02 |
| RU2478572C2 (ru) | 2013-04-10 |
| US8551413B2 (en) | 2013-10-08 |
| US20120195820A1 (en) | 2012-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Abd Allah et al. | Plasma-catalytic dry reforming of methane in an atmospheric pressure AC gliding arc discharge | |
| KR101798707B1 (ko) | 플라즈마 기술을 이용한 아세틸렌의 제조 방법 및 장치 | |
| Long et al. | CO2 reforming of CH4 by combination of cold plasma jet and Ni/γ-Al2O3 catalyst | |
| Zhang et al. | Plasma assisted dry reforming of methanol for clean syngas production and high-efficiency CO2 conversion | |
| US8137653B1 (en) | System and method for producing carbon nanotubes | |
| Tamošiūnas et al. | Thermal arc plasma gasification of waste glycerol to syngas | |
| CN103619463B (zh) | 用于对含甲烷的气体料流改性的方法 | |
| RU2014138093A (ru) | Конверсия тяжелых ископаемых углеводородов и модернизация с использованием радиочастотной или микроволновой энергии | |
| Nguyen et al. | Analysis on CO2 reforming of CH4 by corona discharge process for various process variables | |
| Zhang et al. | Enhanced hydrogen production by methanol decomposition using a novel rotating gliding arc discharge plasma | |
| US20160296905A1 (en) | Plasma reactor and method for decomposing a hydrocarbon fluid | |
| Zhang et al. | Non-oxidative decomposition of methanol into hydrogen in a rotating gliding arc plasma reactor | |
| Tamošiūnas et al. | A cleaner production of synthesis gas from glycerol using thermal water steam plasma | |
| JP2022527864A (ja) | Ｃ１～ｃ４アルカン含有ガスから水素および固体炭素を生成する装置およびプロセス | |
| Wang et al. | Oxidative reforming of n-heptane in gliding arc plasma reformer for hydrogen production | |
| US8551413B2 (en) | System and method for producing carbon nanotubes | |
| Mašláni et al. | Impact of natural gas composition on steam thermal plasma assisted pyrolysis for hydrogen and solid carbon production | |
| Hu et al. | Conversion of methane to C2 hydrocarbons and hydrogen using a gliding arc reactor | |
| JP2019006674A5 (ru) | ||
| Moshrefi et al. | Hydrogen production from methane by DC spark discharge: effect of current and voltage | |
| Ding et al. | Direct conversion of liquid natural gas (LNG) to syngas and ethylene using non-equilibrium pulsed discharge | |
| Chen et al. | A density functional theory study on the conversion of polycyclic aromatic hydrocarbons in hydrogen plasma | |
| RU2616058C2 (ru) | Способ получения карбидов элементов и композиций элемент-углерод | |
| US5105028A (en) | Separation of hetero-atom(s) containing hydrocarbons | |
| Xu et al. | Recent development of CO2 reforming of CH4 by “arc” plasma |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140711 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20171218 |