Способ получения углеродных наноматериалов с помощью энергии низкотемпературной плазмы и установка для его осуществления

Номер документа 0320150019

РУБРИКА:
18. Технологии

РУБРИКА ГРНТИ:
44.31.01. Общие вопросы

АТРИБУТЫ:
Отрасли: теплоэнергетика
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 2488984
Автор (принявший орган): ФГБОУ ВПО «Бурятский государственный университет", 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, Телефон: (3012) 21-68-54
Дата:
Регион: Республика Бурятия
Источник информации: http://www.freepatent.ru

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

 Способ получения углеродных наноматериалов с помощью энергии низкотемпературной плазмы и установка для его осуществления поясняются изображениями, где на фиг.1 изображена структурная схема установки комплексной плазменной обработки углей для получения углеродных наноматериалов. Кроме того, изображение поясняется фотографиями: на фото 2 - изображена микрофотография «луковичных структур» наночастиц угля, обработанного низкотемпературной плазмой, с постановкой размера частиц (X 70000), на фото 3 изображена микрофотография «нитевидных структур» наночастиц угля обработанного низкотемпературной плазмой, с постановкой размера частиц (X 70000).

Следующим этапом выделения углеродных наноматериалов из компактного сажистого образования является обработка его неполярным растворителем (толуол, бензол и др.) с целью экстракции и разделения веществ. Растворимые углеродные наноматериалы (фуллерены, нанотрубки) экстрагируются в растворитель, а нерастворимая часть сажи оседает на дно сосуда. С целью повышения экстракции можно применять механическое перемешивание, встряхивание или нагрев в аппарате Сакслета, можно также применить ультразвуковую экстракцию для ускорения процесса и увеличения концентрации.

Дальнейший этап заключается в выделении углеродных наноматериалов из растворителя. Для этого производится нагрев сосуда с раствором и выпаривание растворителя. После выпаривания на дне сосуда остается слой углеродных наноматериалов. Для разделения различных по составу и строению модификаций, их снова растворяют в одном из неполярных растворителей (например, в толуоле), затем раствор этой смеси помещают в хроматографическую колонку и подвергают элюированию со скоростью 1 см3 /мин, т.е. 1 л растворителя прокачивают более 15 ч.

Получающийся продукт (углеродные наноматериалы), имеет как компактную, так и волокнистую ультрадисперсную структуру, что указывает на наличие в нем таких основных форм наночастиц как «луковичные углеродные структуры» (многослойные, гиперфуллерены) и «нитевидные углеродные структуры» (нанотрубки, нановолокна). Микрофотографии углеродных наноматериалов прошедших обработку низкотемпературной плазмой представлены (см. фото 2 и фото 3).

Способ и установка комплексной плазменной обработки углей для получения углеродных наноматериалов, активированного угля и синтез-газа может быть представлена в виде структурной схемы фиг.1. Таким образом, твердое сырье поступает в бункер сырья 1, а из него в дозатор 2. Дозируемое сырье подается на стадию пневмотранспорта (эжектор) 3, и подается в плазменный реактор 4. Далее поток газа и твердых частиц поступает в муфельную зону 5, после чего поток газа и твердых частиц поступает в камеру разделения 6. Крупные частицы попадают в углесборник 7, а более мелкие вместе с газом поступают на дальнейшую очистку через камеру вывода газа 8 в скруббер 9, где твердые частицы улавливаются в бункере 10. Далее газ поступает на очистку в циклон 11, где оставшиеся частицы оседают в бункере 12, а газ можно в дальнейшем использовать для химического синтеза или сжигать в топочных устройствах.

Использование предлагаемого изобретения позволит снизить затраты производства, значительно улучшить экологические показатели. Кроме того, плазменная система надежна, проста в эксплуатации, обладает малой инерционностью.

Таким образом, можно отметить большие потенциальные возможности данного плазменного метода получения углеродных наноматериалов. Его отличительной особенностью будет интегрированный, комплексный подход, позволяющий получать несколько веществ с помощью одной установки.