等離子放電法制備碳納米管設備
| VAF真空電弧爐 | 型號 | VAF200-CNTs | |
| 視頻展示 | |||
| 最高熔煉溫度 | 3000度 | ||
| 主要特點 |
1、前方安裝有觀察視窗，腔內后方安裝有LED照明燈，方便觀測起弧熔化狀態 2、真空室、銅坩堝、起弧電極都采用水冷冷卻方式 3、電弧槍可上下左右移動，操作靈活 4、腔體內設計有產物沉積臺，可一定程度上避免產物沉積在腔體內壁，保護腔室清潔 5、結構精巧，占地面積很小 |
||
| 真空腔室 |
水冷真空腔室的尺寸是Dia200X310 真空腔室上有一個直徑是200mm的門，便于送樣和取樣 爐門上有一個直徑是80mm的觀察窗，方便觀測起弧熔化狀態 |
||
| 工作電流 | 500A | ||
| 電弧熔煉陰極裝置 | 引弧方式為高頻引弧 手動升降 | ||
|
腔體真空度（分子泵機組） |
< 5X10 -4Pa | ||
|
腔體可充氣體類型 |
氦氣、氬氣 | ||
|
工作時需充氣體 |
金屬熔煉過程中需要高純He氣或Ar氣（5N）或5% H2 + 95% Ar | ||
|
升壓率 |
<4Pa/小時 | ||
|
電極
|
陽極：石墨棒（直徑6-10mm）摻雜1%~5%金屬催化劑，起作用為碳源供給與蒸發 陰極：高純石墨棒（直徑＞陽極），維持電弧穩定 |
||
|
欠壓保護（水壓） |
有 | ||
|
真空腔體內是否水冷 |
是 | ||
|
冷水機（選配） |
CW-6200AH | ||
|
真 空 機 組 |
機組輸入電壓 |
380V /220V | |
|
波紋管 |
KF40X1000 | ||
|
真空擋板閥 |
KF40 | ||
|
前級機械泵BSV30
|
功率 | 0.75KW | |
| 電壓 | 380V | ||
| 轉速 | 1450rpm | ||
| 進氣口徑 | KF40 | ||
| 前機泵抽氣速率（L/S） | 8 | ||
| 極限壓強 | 4X10 -2Pa | ||
|
大型高真空手動擋板閥
|
口徑 | DN100 | |
| 使用范圍 |
1×105Pa～1.3×10-4Pa（氟膠圈密封） 1×105Pa～1.3×10-6Pa（波紋管密封） |
||
| 閥門漏率（Pa.L/S） |
1.3×10-5Pa（氟膠圈密封） 1.3×10-7Pa（波紋管密封） |
||
|
復合真空計
|
型號 | ZDF | |
| 電源 | 220V 50Hz 45W | ||
| 控制精度 | ±1% | ||
| 測量范圍 | 10-5 -10 5 Pa | ||
|
分子泵機組
|
分子泵型號 | FF-100 | |
| 輸入電壓 | 220V | ||
| 分子泵進氣口法蘭 | DN100 | ||
| 分子泵抽氣速率L/S（對空氣） | 300 | ||
| 分子泵極限壓強（Pa) | 5×10-7 | ||
| 冷卻方式 | 水 冷 | ||
| 冷卻水壓（MPa） | 0.1-0.2 | ||
| 冷卻水溫度 | <25℃< p=""> | ||
|
水冷機 （選配） |
電源 | 220V 1.75Kw | |
| 最大揚程 | 20-37m | ||
| 額定流量 | 6-35L/min | ||
| 水箱容量 | 22L | ||
| 制冷量 | 5.5KW | ||
| 出入水口 | Rp1/2’’ | ||
| 外形尺寸 | 526*645*1100mm | ||
| 外形尺寸 | 焊機300*700*570mm ，爐體540×1100×1600mm |
| 重量 |
凈重：295Kg（爐體190Kg, 電焊機40Kg，真空泵65Kg） |
| 安裝條件 |
爐子25KW 三相380V 10平方線 空開三相50A 冷水機220V 16A插頭 |
一、方法原理
電弧放電法是利用高壓直流電弧（通常50-150V，電流50-200A）使石墨電極在惰性氣體（He/Ar）中蒸發，碳原子在高溫等離子體（~4000K）中重組，通過金屬催化劑（Fe/Co/Ni）的催化作用形成碳納米管（CNTs）。
核心過程：
碳源蒸發：直流電弧使石墨陽極升華，形成碳原子、離子和電子混合等離子體。
成核生長：金屬催化劑（Fe/Co/Ni）納米顆粒作為模板，碳原子在其表面沉積并形成管狀結構。
產物沉積：CNTs在陰極或反應腔冷壁區域冷凝收集。
二、設備與材料
| 關鍵組件 | 要求與功能 |
|---|---|
| 電弧反應腔 | 水冷不銹鋼腔體，耐高溫、真空密封（極限真空≤10-4 Pa） |
| 電極系統 | - 陽極：石墨棒（直徑6-10mm）摻雜1%~5%金屬催化劑，起作用為碳源供給與蒸發 - 陰極：高純石墨棒（直徑＞陽極），維持電弧穩定 |
| 電源系統 | 直流穩壓電源（20-30V，50-150A），需恒流模式防止電弧波動 |
| 氣體控制系統 | 高純惰性氣體（He/Ar，純度≥99.999%），氣壓調節范圍50-600 Torr |
| 收集系統 | 腔體內壁或這用沉積臺，收集煙灰含CNTs |
| 冷卻系統 | 循環水冷（流量≥5L/min），確保陰極和腔壁快速降溫 |
三、工藝流程
電極預處理
陽極制備：將石墨粉與金屬催化劑（如Fe:Co:Ni=1:1:1）混合，用粘結劑壓制成型，烘干后裝入電極。
腔體清洗：用乙醇/丙酮超聲清洗腔體，避免有機物污染。
氣氛控制
抽真空至10?² Pa后充入He氣（He氣300-500Torr比Ar氣更易生成SWCNTs，添加H?（5-10%）可減少無定形碳雜質）至300 Torr，重復3次置換殘留空氣。
電弧放電
起弧：電極間距調至1mm，通電后緩慢拉開至2-3mm，維持電弧穩定（典型參數：100A, 25V，電流密度：100-150A/cm²時SWCNT產率最高電壓降維持15-25V以保證等離子體穩定性）。
蒸發：陽極以0.5-1mm/min速度消耗，持續10-30分鐘。
催化劑優化
二元合金催化劑（如Ni-Y，Co-Mo）提高SWCNT選擇性
粒徑控制（3-10nm）決定CNT直徑分布
產物收集
陰極沉積物：硬質圓柱狀沉積層（MWCNTs主要富集區）。
腔壁煙灰：黑色粉末（含SWCNTs、富勒烯及無定形碳）。
| 名稱 | 型號 | 單位 | 數量 |
| 爐體 | BYT-1 | 臺 | 1 |
| 電弧槍 | BYT-2 | 套 | 1 |
| 分子泵 | FF100/300 | 臺 | 1 |
| 機械泵 | BSV30 | 臺 | 1 |
| 高真空手動擋板閥 | GDQ100 | 臺 | 1 |
| 手動擋板閥 | KF25 | 臺 | 1 |
| 真空電磁閥 | KF25 | 臺 | 1 |
| 匯流水排 | BYT-3 | 套 | 1 |
| 電器 | 套 | 1 | |
| 焊機 | HD500 | 臺 | 1 |
| 冷水機 | CW6200 | 臺 | 1 |
| 說明書 | / | 本 | 1 |
