电弧放电法制备碳纳米管设备
| VAF真空电弧炉 | 型号 | VAF200-CNTs | |
| 视频展示 | |||
| 最高熔炼温度 | 3000度 | ||
| 主要特点 |
1、前方安装有观察视窗，腔内后方安装有LED照明灯，方便观测起弧熔化状态 2、真空室、铜坩埚、起弧电极都采用水冷冷却方式 3、电弧枪可上下左右移动，操作灵活 4、腔体内设计有产物沉积台，可一定程度上避免产物沉积在腔体内壁，保护腔室清洁 5、结构精巧，占地面积很小 |
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| 真空腔室 |
水冷真空腔室的尺寸是Dia200X310 真空腔室上有一个直径是200mm的门，便于送样和取样 炉门上有一个直径是80mm的观察窗，方便观测起弧熔化状态 |
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| 工作电流 | 500A | ||
| 电弧熔炼阴极装置 | 引弧方式为高频引弧 手动升降 | ||
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腔体真空度（分子泵机组） |
< 5X10 -4Pa | ||
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腔体可充气体类型 |
氦气、氩气 | ||
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工作时需充气体 |
金属熔炼过程中需要高纯He气或Ar气（5N）或5% H2 + 95% Ar | ||
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升压率 |
<4Pa/小时 | ||
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电极
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阳极：石墨棒（直径6-10mm）掺杂1%~5%金属催化剂，起作用为碳源供给与蒸发 阴极：高纯石墨棒（直径＞阳极），维持电弧稳定 |
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欠压保护（水压） |
有 | ||
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真空腔体内是否水冷 |
是 | ||
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冷水机（选配） |
CW-6200AH | ||
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真 空 机 组 |
机组输入电压 |
380V /220V | |
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波纹管 |
KF40X1000 | ||
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真空挡板阀 |
KF40 | ||
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前级机械泵BSV30
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功率 | 0.75KW | |
| 电压 | 380V | ||
| 转速 | 1450rpm | ||
| 进气口径 | KF40 | ||
| 前机泵抽气速率（L/S） | 8 | ||
| 极限压强 | 4X10 -2Pa | ||
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大型高真空手动挡板阀
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口径 | DN100 | |
| 使用范围 |
1×105Pa～1.3×10-4Pa（氟胶圈密封） 1×105Pa～1.3×10-6Pa（波纹管密封） |
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| 阀门漏率（Pa.L/S） |
1.3×10-5Pa（氟胶圈密封） 1.3×10-7Pa（波纹管密封） |
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复合真空计
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型号 | ZDF | |
| 电源 | 220V 50Hz 45W | ||
| 控制精度 | ±1% | ||
| 测量范围 | 10-5 -10 5 Pa | ||
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分子泵机组
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分子泵型号 | FF-100 | |
| 输入电压 | 220V | ||
| 分子泵进气口法兰 | DN100 | ||
| 分子泵抽气速率L/S（对空气） | 300 | ||
| 分子泵极限压强（Pa) | 5×10-7 | ||
| 冷却方式 | 水 冷 | ||
| 冷却水压（MPa） | 0.1-0.2 | ||
| 冷却水温度 | <25℃< p=""> | ||
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水冷机 （选配） |
电源 | 220V 1.75Kw | |
| 最大扬程 | 20-37m | ||
| 额定流量 | 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 | 焊机300*700*570mm ，炉体 |
| 重量 |
净重：295Kg（炉体190Kg, 电焊机40Kg，真空泵65Kg） |
| 安装条件 |
炉子25KW 三相380V 10平方线 空开三相50A 冷水机220V 16A插头 |
一、方法原理
电弧放电法是利用高压直流电弧（通常50-150V，电流50-200A）使石墨电极在惰性气体（He/Ar）中蒸发，碳原子在高温等离子体（~4000K）中重组，通过金属催化剂（Fe/Co/Ni）的催化作用形成碳纳米管（CNTs）。
核心过程：
碳源蒸发：直流电弧使石墨阳极升华，形成碳原子、离子和电子混合等离子体。
成核生长：金属催化剂（Fe/Co/Ni）纳米颗粒作为模板，碳原子在其表面沉积并形成管状结构。
产物沉积：CNTs在阴极或反应腔冷壁区域冷凝收集。
二、设备与材料
| 关键组件 | 要求与功能 |
|---|---|
| 电弧反应腔 | 水冷不锈钢腔体，耐高温、真空密封（极限真空≤10-4 Pa） |
| 电极系统 | - 阳极：石墨棒（直径6-10mm）掺杂1%~5%金属催化剂，起作用为碳源供给与蒸发 - 阴极：高纯石墨棒（直径＞阳极），维持电弧稳定 |
| 电源系统 | 直流稳压电源（20-30V，50-150A），需恒流模式防止电弧波动 |
| 气体控制系统 | 高纯惰性气体（He/Ar，纯度≥99.999%），气压调节范围50-600 Torr |
| 收集系统 | 腔体内壁或这用沉积台，收集烟灰含CNTs |
| 冷却系统 | 循环水冷（流量≥5L/min），确保阴极和腔壁快速降温 |
三、工艺流程
电极预处理
阳极制备：将石墨粉与金属催化剂（如Fe:Co:Ni=1:1:1）混合，用粘结剂压制成型，烘干后装入电极。
腔体清洗：用乙醇/丙酮超声清洗腔体，避免有机物污染。
气氛控制
抽真空至10⁻² Pa后充入He气（He气300-500Torr比Ar气更易生成SWCNTs，添加H₂（5-10%）可减少无定形碳杂质）至300 Torr，重复3次置换残留空气。
电弧放电
起弧：电极间距调至1mm，通电后缓慢拉开至2-3mm，维持电弧稳定（典型参数：100A, 25V，电流密度：100-150A/cm²时SWCNT产率最高电压降维持15-25V以保证等离子体稳定性）。
蒸发：阳极以0.5-1mm/min速度消耗，持续10-30分钟。
催化剂优化
二元合金催化剂（如Ni-Y，Co-Mo）提高SWCNT选择性
粒径控制（3-10nm）决定CNT直径分布
产物收集
阴极沉积物：硬质圆柱状沉积层（MWCNTs主要富集区）。
腔壁烟灰：黑色粉末（含SWCNTs、富勒烯及无定形碳）。
| 名称 | 型号 | 单位 | 数量 |
| 炉体 | BYT-1 | 台 | 1 |
| 电弧枪 | BYT-2 | 套 | 1 |
| 分子泵 | FF100/300 | 台 | 1 |
| 机械泵 | BSV30 | 台 | 1 |
| 高真空手动挡板阀 | GDQ100 | 台 | 1 |
| 手动挡板阀 | KF25 | 台 | 1 |
| 真空电磁阀 | KF25 | 台 | 1 |
| 汇流水排 | BYT-3 | 套 | 1 |
| 电器 | 套 | 1 | |
| 焊机 | HD500 | 台 | 1 |
| 冷水机 | CW6200 | 台 | 1 |
| 说明书 | / | 本 | 1 |
