KR100649744B1 - Carbon nano tubes mass fabrication device and mass fabrication method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브의 대량합성장치 및 그 대량합성방법에 관한 것으로, 탄소나노튜브의 합성이 이루어지는 반응기의 내부를 반응기의 외부에 완전히 개방시키고 기체들의 비중차를 이용하여 외기의 유입을 차단한 탄소나노튜브의 대량합성장치 및 그 대량합성방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 대량합성장치는 외부로 개방된 입구가 구비되고 내부에 탄소나노튜브합성 유닛 및 비중상이기체 점유부가 형성된 반응기 및 반응기의 입구를 통해 반응기내로 유입되고 촉매를 수용한 촉매수용부재를 포함하여 구성되고, 반응기의 탄소나노튜브합성 유닛은 비중상이기체 점유부의 내부에 위치하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a mass synthesis apparatus of carbon nanotubes and a mass synthesis method thereof, wherein the inside of a reactor in which carbon nanotubes are synthesized is completely opened to the outside of the reactor and the inflow of outside air is blocked by using a specific gravity difference of gases. A mass synthesis apparatus for carbon nanotubes and a mass synthesis method thereof. Mass combined growth value of carbon nanotubes according to the present invention is introduced into the reactor through the inlet of the reactor and the reactor having a carbon nanotube synthesis unit and a non-phase gas occupancy unit therein is provided with an inlet open to the outside to accommodate the catalyst It is configured to include a catalyst receiving member, characterized in that the carbon nanotube synthesis unit of the reactor is located inside the non-phase gas occupying portion.

탄소나노튜브, 합성, 대량합성, 기상합성, 비중, 개방  Carbon nanotubes, synthesis, bulk synthesis, gas phase synthesis, specific gravity, open

Description

탄소나노튜브 대량합성장치 및 대량합성방법{CARBON NANO TUBES MASS FABRICATION DEVICE AND MASS FABRICATION METHOD}Carbon Nanotube Mass Synthesis Device and Mass Synthesis Method {CARBON NANO TUBES MASS FABRICATION DEVICE AND MASS FABRICATION METHOD}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 탄소나노튜브의 대량합성장치를 도시한 개략적인 단면도이고,1 is a schematic cross-sectional view showing a mass synthesis apparatus of carbon nanotubes according to a first embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 탄소나노튜브의 대량합성장치를 도시한 개략적인 단면도이고,2 is a schematic cross-sectional view showing a mass synthesis apparatus of carbon nanotubes according to a second embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 탄소나노튜브의 대량합성장치를 도시한 개략적인 단면도이다.Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing a mass synthesis apparatus of carbon nanotubes according to a third embodiment of the present invention.

* 주요 도면 부호의 설명 *Explanation of the Main References

1: 반응기 100: 촉매환원 유닛1: reactor 100: catalytic reduction unit

200: 탄소나노튜브합성 유닛 300: 냉각 유닛200: carbon nanotube synthesis unit 300: cooling unit

본 발명은 탄소나노튜브 대량합성장치 빛 이를 이용한 탄소나노튜브 합성방법에 관한것으로, 보다 상세하게는 기상합성법을 이용한 탄소나노튜브 대량 합성장치 및 이를 이용한 탄소나노튜브 대량 합성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for synthesizing carbon nanotubes using carbon nanotube mass synthesis apparatus light, and more particularly, to a method for synthesizing carbon nanotube mass using apparatus for vapor phase synthesis, and a method for synthesizing carbon nanotube mass using same.

탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 실린더형으로 말린 구조로서 흑연면의 수에 따라 단일벽, 이중벽 및 다중벽 탄소나노튜브로 구분된다.Carbon nanotubes have a structure in which graphite sheets are rolled into a cylindrical shape and are classified into single-walled, double-walled and multi-walled carbon nanotubes according to the number of graphite surfaces.

탄소나노튜브는 경량으로서 전기적 특성 및 기계적 강도가 우수하며 화학적으로 안정하고 표면반응이 용이하여 전자정보산업분야, 에너지 분야, 고성능 복합소재, 초미세 나노부품 등에서 다양하게 응용될 것으로 예상된다. 따라서 고순도의 탄소나노튜브를 값싸게 대량으로 합성하는 방법이 필수적으로 요구된다.Carbon nanotubes are lightweight, have excellent electrical properties, mechanical strength, chemical stability, and easy surface reactions, and are expected to be used in a variety of applications in the electronic information industry, energy, high-performance composites, and ultra-fine nano components. Therefore, a method of synthesizing high purity carbon nanotubes inexpensively and in bulk is required.

탄소나노튜브를 대량으로 합성하기 위한 대표적인 방법으로는 전기방전법, 레이저증착법, 화학기상증착법, 또는 기상합성법이 있다. 전기방전법 또는 레이저증착법에 의하면 탄소나노튜브의 합성시에 탄소나노튜브 이외에도 비정질 탄소 물질이 동시에 생성되기 때문에 고순도의 탄소나노튜브를 얻기 위해서는 열적 또는 화학적 정제 과정이 필수적으로 요구되며 이러한 방법에 의해서는 경제적인 대량 합성이 어렵다. 화학기상증착법에 의한 탄소나노튜브의 합성은 고순도의 탄소나노튜브를 기판에 정렬시켜 성장시키는 것이 가능하지만 대량합성이 곤란한 문제가 있다.Representative methods for synthesizing carbon nanotubes in large quantities include an electric discharge method, a laser deposition method, a chemical vapor deposition method, or a vapor phase synthesis method. According to the electric discharge method or the laser deposition method, in addition to the carbon nanotubes, amorphous carbon materials are simultaneously produced during the synthesis of the carbon nanotubes, so that thermal or chemical purification is required to obtain high purity carbon nanotubes. Economical mass synthesis is difficult. In the synthesis of carbon nanotubes by chemical vapor deposition, it is possible to grow high-purity carbon nanotubes aligned with a substrate, but there is a problem that mass synthesis is difficult.

따라서 탄소나노튜브를 값싸게 대량합성하는 방법으로써 기상합성법이 크게 부각되고 있다. 그러나 현재까지 보고된 다양한 기상합성법의 경우 합성된 탄소나노튜브에 비정질 탄소입자가 많이 포함되어 있고 이를 정제하는데 어려움이 크다. 특히, 단일벽 또는 이중벽 탄소나노튜브를 기상합성법으로 합성할 경우 수율이 매우 낮고 비정질 탄소 입자가 많이 포함되어 있어서 대량합성에 적합하지 않는 것으로 판단된다.Therefore, the gas phase synthesis method has emerged as a method of mass synthesis of cheap carbon nanotubes. However, various gas phase synthesis methods reported to date contain a large amount of amorphous carbon particles in the synthesized carbon nanotubes, and it is difficult to purify them. In particular, when single-walled or double-walled carbon nanotubes are synthesized by the gas phase synthesis method, the yield is very low and the amorphous carbon particles are contained, which is not suitable for mass synthesis.

더욱이 기상합성법에 따른 탄소나노튜브 대량합성장치는 배치형(batch)으로서, 촉매 금속을 반응기에 주입하고, 반응기를 가열하여 일정시간 반응시킨 후에 반응기를 냉각하는 공정을 매 배치마다 반복하여 탄소나노튜브를 합성하는 방식이다. 이러한 합성장치는 매 배치마다 개별 공정을 반복해야 하기 때문에 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 생산성이 매우 낮으며 또한 매 배치마다 동일한 공정조건을 맞추기 곤란하므로 탄소나노튜브의 균질성이 떨어지는 문제가 있었다.In addition, the carbon nanotube mass-synthesis growth value according to the gas phase synthesis method is a batch, in which a catalyst metal is injected into the reactor, the reactor is heated to react for a predetermined time, and the reactor is cooled. It is a way to synthesize. Such a synthesis apparatus has a high cost because it is necessary to repeat the individual process for each batch, the productivity is very low, and it is difficult to meet the same process conditions in each batch, there was a problem that the homogeneity of carbon nanotubes are inferior.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 기상합성법을 이용한 탄소나노튜브 대량합성방법 및 그 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a carbon nanotube mass synthesis method using a vapor phase synthesis method and a device thereof.

본 발명은 탄소나노튜브의 합성이 이루어지는 반응기의 내부를 반응기의 외부에 완전히 개방시키고 기체들의 비중차를 이용하여 외기의 유입을 차단한 탄소나노튜브의 대량합성장치 및 그 대량합성방법에 관한 것이다The present invention relates to a mass synthesis apparatus of carbon nanotubes and a method of mass synthesis, in which the inside of a reactor in which carbon nanotubes are synthesized is completely opened to the outside of the reactor and the inflow of outside air is blocked by using a specific gravity difference of gases.

상술한 바와 같이 본 발명은 외부에서 반응기의 내부로 연속적으로 촉매를 주입시키는 것이 가능하므로 균질의 탄소나노튜브를 대량합성할 수 있다.As described above, the present invention can continuously inject the catalyst into the reactor from the outside, thereby allowing mass synthesis of homogeneous carbon nanotubes.

또한 본 발명은 촉매의 이동속도. 반응온도, 촉매금속의 입자크기, 탄소 소오스 주입량, 수소 가스량을 제어함에 따라 다양한 탄소나노튜브를 합성할 수 있다.In addition, the present invention the movement speed of the catalyst. Various carbon nanotubes can be synthesized by controlling the reaction temperature, the particle size of the catalyst metal, the carbon source injection amount, and the hydrogen gas amount.

더하여, 본 발명은 촉매 환원 공정, 탄소나노튜브 합성 공정 및 탄소나노튜브 냉각 공정이 연속적으로 이루어지므로 생산원가가 절감되고 균질한 탄소나노튜 브를 얻을 수 있다.In addition, in the present invention, the catalytic reduction process, the carbon nanotube synthesis process, and the carbon nanotube cooling process are continuously performed, thereby reducing production costs and obtaining homogeneous carbon nanotubes.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 탄소나노튜브 대량합성장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 합성장치는 내부에 일정한 공간을 갖는 C자형의 반응기(1)를 포함한다. 상기 반응기(1)는 양끝단에 각각 반응기 입구(2) 및 반응기 출구(3)가 형성되며, 반응기 입구(2)와 반응기 출구(3)는 외부로 개방되어 있다. 반응기 입구(2)에서부터 반응기(1)의 내부를 거쳐 반응기 출구(3)에 이르기까지 촉매금속이 수용된 촉매수용버켓(10)을 이동시키는 이송 유닛(15)이 설치되어 있다.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a carbon nanotube mass synthesis apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the synthesis apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a C-shaped reactor 1 having a predetermined space therein. The reactor 1 has a reactor inlet 2 and a reactor outlet 3 formed at both ends, respectively, and the reactor inlet 2 and the reactor outlet 3 are open to the outside. A transfer unit 15 is provided for moving the catalyst accommodation bucket 10 containing the catalyst metal from the reactor inlet 2 to the reactor outlet 3 through the interior of the reactor 1.

반응기(1)는 C자형의 위에서 아래쪽으로 연장된 끝부분에 아래로 개방된 반응기 입구(2)가 형성되고, 반응기 입구(2)로부터 연장되어 반응기의 상부에는 촉매금속환원 유닛(100)이 형성되며, 촉매금속환원 유닛(100)을 지나서 아래로 연장되는 부분에 탄소나노튜브합성 유닛(200)이 형성되고, 탄소나노튜브합성 유닛(200)으로부터 연장되어 반응기(1)의 하부에 냉각유닛(300)이 형성되며, 냉각유닛(300)으로부터 C자형의 아래에서 위쪽으로 연장된 끝부분에는 위쪽으로 개방된 반응기 출구(3)가 형성된다. 냉각유닛의 일측에는 반응기내로 가스들을 공급하는 가스공급 유닛(50)이 연결된다.The reactor 1 is formed with a reactor inlet 2 open downward at the end extending from the top of the C-shape, extending from the reactor inlet 2 to form a catalytic metal reduction unit 100 at the top of the reactor. The carbon nanotube synthesis unit 200 is formed at a portion extending downward beyond the catalytic metal reduction unit 100, and extends from the carbon nanotube synthesis unit 200 to provide a cooling unit at a lower portion of the reactor 1. 300 is formed, and the reactor outlet 3 which is open upward is formed at the end extending upwardly from the bottom of the C-shaped from the cooling unit 300. One side of the cooling unit is connected to the gas supply unit 50 for supplying gases into the reactor.

촉매환원 유닛은 반응기(1) 내로 유입된 촉매 금속(catalytic metal) 산화물 또는 촉매 금속 산화물이 담지된 촉매담체로부터 촉매 금속 산화물을 환원시키는 것으로서, 수소를 채우는 공간이 구비된 C자형의 반응기의 아치형 상부 및 반응기 아치형 상부(110)의 외측에 형성된 제1가열수단(150)을 포함하여 구성된다. C자형 반응기의 아치형 상부(110)에서 반응기 입구에 가까운 부분에는 반응기의 외측으로 연결된 수소가스 배출관(120)이 형성된다. 반응기 상부의 형상은 아치형에 한정되지 않으며 비중이 작은 기체가 머무를 수 있도록 위쪽이 차단된 구조는 모두 가능하다. 제1가열수단(150)은 반응기 내부를 가열하는 발열기구이며 온도센서(미도시)를 구비하여 반응기 내부의 온도를 600 내지 1200℃로 유지한다. 촉매환원 유닛을 구성하는 반응기 아치형 상부(110)의 내부에는 반응기의 아래에서 상승한 수소가 채워진다. The catalytic reduction unit reduces the catalytic metal oxide from the catalytic metal oxide or the catalyst carrier carrying the catalyst metal oxide introduced into the reactor 1, and has an arc-shaped upper part of a C-shaped reactor having a space for filling hydrogen. And a first heating means 150 formed outside the reactor arcuate top 110. Hydrogen gas discharge pipe 120 connected to the outside of the reactor is formed in the portion near the inlet of the arc-shaped upper portion 110 of the C-shaped reactor. The shape of the upper part of the reactor is not limited to the arcuate shape, and any structure that is blocked at the upper side to allow a small specific gas to stay is possible. The first heating means 150 is a heating device for heating the inside of the reactor and is equipped with a temperature sensor (not shown) to maintain the temperature inside the reactor at 600 to 1200 ℃. The inside of the reactor arcuate top 110 constituting the catalytic reduction unit is filled with the hydrogen rising from the bottom of the reactor.

탄소나노튜브합성 유닛은 촉매금속을 탄소소오스 가스와 반응시켜 탄소나노튜브를 합성하는 것으로서, 반응기의 촉매환원 유닛에 연결되어 아래로 연장된 공간을 구비한 반응기 수직부(210) 및 반응기 수직부(210)의 내부를 가열하는 제2가열수단(250)을 포함하여 구성된다. 제2가열수단(250) 역시 반응기 내부를 가열하는 발열기구이며 온도센서(미도시)를 구비하여 반응기 내부의 온도를 600 내지 1200℃로 유지한다. 탄소나노튜브합성 유닛을 구성하는 반응기 수직부(210)의 내부에는 수소보다 비중이 큰 탄소소오스 가스 중의 하나인 에틸렌 가스가 채워진다. 상기 반응기 수직부(210)는 비중차이에 의해 상하방향으로 기체가 상승 또는 하강할 수 있도록 하는 구조의 예를 든 것이므로, 90도의 경사로 한정되는 것은 아니며 수평이 아닌 소정의 경사를 갖는 구조를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The carbon nanotube synthesis unit synthesizes carbon nanotubes by reacting a catalyst metal with a carbon source gas. The carbon nanotube synthesis unit is connected to a catalytic reduction unit of the reactor, and includes a reactor vertical portion 210 and a reactor vertical portion having a space extending downward. It is configured to include a second heating means 250 for heating the interior of the 210. The second heating means 250 is also a heating device for heating the inside of the reactor and is equipped with a temperature sensor (not shown) to maintain the temperature inside the reactor at 600 to 1200 ℃. The inside of the reactor vertical portion 210 constituting the carbon nanotube synthesis unit is filled with ethylene gas, which is one of carbon source gases having a specific gravity greater than that of hydrogen. Since the reactor vertical portion 210 is an example of a structure that allows the gas to rise or fall in the vertical direction due to the specific gravity difference, the reactor vertical portion 210 is not limited to an inclination of 90 degrees and includes a structure having a predetermined inclination rather than horizontal. Should be interpreted as

냉각 유닛은 합성된 탄소나노튜브를 냉각시키기 위한 것으로서, 반응기의 탄소나노튜브합성 유닛에 연결되어 탄소소오스 가스인 에틸렌보다 무거운 아르곤 가스를 채우는 공간이 구비된 C자형의 반응기의 역아치(reverse arch)형 하부 및 반응기 역아치형 하부(310)의 외측에 설치되는 냉각수단을 포함하여 구성된다. 냉각수단은 냉각을 수행하는 다양한 구성이 모두 적용될 수 있으며 본 실시예에서는 수냉자켓으로 구성하였다. 반응기 역아치형 하부(310)의 내측 바닥에는 물 등의 반응 부산물들을 배출하는 U자형 배출관(20)이 형성된다. 냉각유닛(300)은 동시에 아르곤 가스의 온도가 상승하지 않도록 하여 아르곤 가스의 비중이 작아지는 것을 막는 역할을 한다.The cooling unit is for cooling the synthesized carbon nanotubes, and is connected to the carbon nanotube synthesis unit of the reactor and has an inverted arch of a C-shaped reactor having a space for filling argon gas heavier than ethylene, a carbon source gas. It is configured to include a cooling means installed on the outside of the mold lower and the reactor reverse arch type lower (310). Cooling means can be applied to all the various configurations to perform the cooling in this embodiment was configured as a water cooling jacket. A U-shaped discharge pipe 20 for discharging reaction byproducts such as water is formed at the inner bottom of the reactor reverse arch type lower 310. At the same time, the cooling unit 300 prevents the temperature of the argon gas from increasing so that the specific gravity of the argon gas is reduced.

가스공급 유닛(50)은 반응기 수직부(210)의 아래쪽에 연결된 탄소 가스 탱크(탄소소오스 가스 탱크), 아르곤 가스 탱크나 질소 가스 탱크 및 수소 가스 탱크로 구성된다. 상기 가스 탱크들은 각각 정제기를 구비한다. 상기 정제기는 흡착법에 의해 각각 탄소 가스 혼합물 및 수소 가스 혼합물을 정제하여 고순도의 탄소소오스 가스 및 수소 가스를 공급한다. 상기 탄소소오스 가스의 예로는 메탄, 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 프로필렌, 부탄, 뷰틸렌, 부타디엔, 핵산, 헵탄, 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 휘발유, 프로판, 액화프로판가스(LPG), 액화천연가스(LNG), 납사, 일산화탄소 및 알콜류 등이 있다. 불활성 가스는 아르곤, 질소에만 한정되지 않고 불활성 가스들 중에서 탄소소오스 가스보다 무거운 조건을 만족하는 가스를 사용할 수도 있다. 즉 탄소소오스 가스의 비중을 고려하여 탄소소오스 가스보다 무거운 가스를 반응기 하부에 채워지는 불활성 가스로 채택한다. 가스공급 유닛(50)의 주입관들은 반응기(1) 수직부의 아래쪽 부분에 연결되기 때문에, 탄소소오스 가스가 탄소나노튜브합성 유닛(200)으로 상승하면서 그리고 수소가 탄소나노튜브합성 유닛(200)을 통과하여 촉매환원 유닛(100)으로 상승하면서 탄소나노튜브합성 유닛(200)에 채워진 탄소소오스 가스를 유동시키기 때문에 탄소소오스 가스가 활발하게 촉매금속과 접촉하게 되어 합성반응이 효과적으로 이루어진다.The gas supply unit 50 includes a carbon gas tank (carbon source gas tank), an argon gas tank, a nitrogen gas tank, and a hydrogen gas tank connected to the bottom of the reactor vertical part 210. The gas tanks each have a purifier. The purifier purifies the carbon gas mixture and the hydrogen gas mixture by adsorption, respectively, to supply high purity carbon source gas and hydrogen gas. Examples of the carbon source gas include methane, ethane, ethylene, acetylene, propylene, butane, butylene, butadiene, nucleic acid, heptane, toluene, benzene, xylene, gasoline, propane, liquefied propane gas (LPG), liquefied natural gas (LNG) ), Naphtha, carbon monoxide and alcohols. The inert gas is not limited to argon and nitrogen but may use a gas that satisfies a condition that is heavier than the carbon source gas among the inert gases. That is, considering the specific gravity of the carbon source gas, a gas heavier than the carbon source gas is adopted as an inert gas filled in the lower part of the reactor. Since the inlet tubes of the gas supply unit 50 are connected to the lower portion of the vertical part of the reactor 1, as the carbon source gas rises to the carbon nanotube synthesis unit 200 and hydrogen moves to the carbon nanotube synthesis unit 200. Since the carbon source gas filled in the carbon nanotube synthesis unit 200 flows while passing through the catalytic reduction unit 100, the carbon source gas is actively contacted with the catalytic metal, thereby effectively synthesizing the reaction.

이송 유닛(15)은 컨베이어 시스템으로서 촉매수용부재를 이송하며 반응기 입구 및 반응기 출구를 통과하여 반응기 내부를 순환하도록 구성된다. 이송 유닛(15)은 모터제어 등을 통해서 이송속도의 제어가 가능하므로 촉매금속산화물의 환원시간 및 탄소나노튜브의 합성시간을 자유롭게 제어할 수 있다. 본 실시예에 사용된 촉매수용부재는 기상합성법에 의한 탄소나노튜브합성에 필요한 촉매를 수용하는 것으로서 버켓(bucket)형 구조이며 상단이 컨베이어 시스템에 힌지결합되어 있다. 따라서 힌지결합에 의해 임의의 위치에서도 직립을 유지하므로 촉매수용부재에 수용된 촉매금속은 촉매수용부재로부터 쏟아지지 않는다. 본 실시예에서는 컨베이어 시스템에 힌지결합된 구조를 채택하였기 때문에 촉매수용부재를 버켓구조로 하였지만 이송 유닛(15)의 구조를 고려하여 촉매를 쏟지 않고 수용하는 다양한 구조들이 사용될 수 있다. 촉매수용부재의 재질은 금속, 석영, 그래파이트(graphite) 등이 사용될 수 있다. 촉매수용부재는 반응 부산물의 배출이 용이해지도록 바닥에 구멍을 형성하는 것도 가능하다.The conveying unit 15 is configured to convey the catalyst receiving member as a conveyor system and to circulate inside the reactor through the reactor inlet and the reactor outlet. Since the transfer unit 15 can control the transfer speed through a motor control or the like, it is possible to freely control the reduction time of the catalytic metal oxide and the synthesis time of the carbon nanotubes. The catalyst accommodating member used in this embodiment is a bucket-type structure containing a catalyst for carbon nanotube synthesis by gas phase synthesis and has a hinged upper end coupled to a conveyor system. Therefore, the catalyst metal contained in the catalyst accommodating member does not pour out from the catalyst accommodating member because the hinge bond maintains the upright at any position. In this embodiment, since the hinged structure is adopted in the conveyor system, the catalyst receiving member is used as the bucket structure, but various structures for accommodating the catalyst without spilling may be used in consideration of the structure of the transfer unit 15. As the material of the catalyst receiving member, metal, quartz, graphite, or the like may be used. The catalyst accommodating member may also form a hole in the bottom to facilitate the discharge of reaction by-products.

이하에서는, 도 1의 탄소나노튜브 대량 합성장치에 따른 탄소나노튜브의 합성방법을 설명한다.Hereinafter, a method of synthesizing carbon nanotubes according to the carbon nanotube mass synthesis apparatus of FIG. 1 will be described.

제1가열 수단(110) 및 제2가열 수단(210)을 이용하여 반응기(1)의 촉매환원 유닛(100)과 탄소나노튜브합성 유닛(200)을 원하는 온도, 예컨대 600 내지 1200℃로 유지한다(스텝 1).The catalytic reduction unit 100 and the carbon nanotube synthesis unit 200 of the reactor 1 are maintained at a desired temperature, such as 600 to 1200 ° C., using the first heating means 110 and the second heating means 210. (Step 1).

다음에, 가스공급 유닛(50)을 이용하여 반응기(1)로 불활성 가스, 예컨대 질소 가스나 아르곤 가스를 공급한다(스텝 2). 이에 따라, 상기 반응기(1) 내의 이물질을 제거하고 반응기(1) 내부의 분위기를 불활성 가스 분위기로 만든다.Next, an inert gas such as nitrogen gas or argon gas is supplied to the reactor 1 using the gas supply unit 50 (step 2). Accordingly, the foreign matter in the reactor 1 is removed and the atmosphere inside the reactor 1 is made into an inert gas atmosphere.

다음에, 가스공급 유닛(50)을 이용하여 상기 반응기(1) 내부로 수소 가스를 공급한다(스텝 3). Next, hydrogen gas is supplied into the reactor 1 using the gas supply unit 50 (step 3).

다음에, 1 내지 50㎚ 크기의 촉매 금속 산화물이나, 상기 촉매 금속 산화물이 담지된 촉매담체(support material)가 들어있는 버켓(10)을 외부로부터 반응기 입구(2)를 통해 반응기의 내부로 공급한다(스텝 4). 버켓(10)의 공급은 이송 유닛(15)에 의해 이루어진다.Next, a bucket 10 containing a catalyst metal oxide having a size of 1 to 50 nm or a catalyst support supported on the catalyst metal oxide is supplied from the outside to the inside of the reactor through the reactor inlet 2. (Step 4). The supply of the bucket 10 is made by the transfer unit 15.

상기 촉매담체는 입자(powder)의 형태가 될 수도 있으며 마그네슘 산화물(Mg0), 알루미나(Al2O3), 제올라이트(Zeolite)또는 실리카 등으로 이루어질 수 있고, 촉매 금속 입자 산화물을 촉매담체의 나노 기공에 담지하는 방법은 졸겔법(sol-gel법), 공침법(precipitation법), 또는 담지법 (impregnation법)을 이용할 수 있다.The catalyst carrier may be in the form of particles, and may be made of magnesium oxide (Mg0), alumina (Al 2 O 3 ), zeolite, or silica, and the catalyst metal particle oxide may be nano-pores of the catalyst carrier. The supporting method may be the sol-gel method (sol-gel method), the coprecipitation method (precipitation method), or the supporting method (impregnation method).

상기 반응기의 내부로 이동한 버켓(10)의 촉매금속 산화물은 촉매환원 유닛(100)의 환원처리에 의해 촉매 금속이 된다(스텝 5). 예를 들면 촉매금속 산화물이 산화철인 경우 산화철은 수소와 반응하여 물과 순수한 철로 변화된다. 이러한 촉매 금속은 철 뿐만 아니라 Co, Ni, Mo 또는 이들의 합금 등이 될 수 있다.The catalytic metal oxide of the bucket 10 moved to the inside of the reactor becomes a catalytic metal by the reduction treatment of the catalytic reduction unit 100 (step 5). For example, when the catalytic metal oxide is iron oxide, iron oxide reacts with hydrogen to change into water and pure iron. Such catalytic metals can be Co, Ni, Mo or alloys thereof as well as iron.

촉매환원 유닛을 통과한 버켓(10)의 촉매금속은 탄소나노튜브합성 유닛(200)으로 이동된다. 상기 탄소나노튜브합성 유닛(200)으로 이동된 촉매 금속은 탄소소오스 가스층에서 탄소소오스 가스와 반응하여 탄소나노튜브가 합성된다(스텝 6).The catalytic metal of the bucket 10 passing through the catalytic reduction unit is moved to the carbon nanotube synthesis unit 200. The catalyst metal transferred to the carbon nanotube synthesis unit 200 reacts with the carbon source gas in the carbon source gas layer to synthesize carbon nanotubes (step 6).

물론, 상기 탄소나노튜브의 합성시 탄소소오스 가스 유량 및 합성온도를 조절하여 상기 탄소나노튜브의 성장 속도와 직경, 그리고 결정성을 조절할 수 있다.Of course, by adjusting the carbon source gas flow rate and the synthesis temperature when the carbon nanotubes are synthesized, the growth rate, diameter, and crystallinity of the carbon nanotubes may be controlled.

특히, 상기 촉매 금속 입자가 분말상 촉매담체의 나노기공에 담지되어 고착될 경우 탄소나노튜브 합성시 요구되는 고온에서도 촉매금속 입자들의 이동이 억제되어 매우 균일한 직경을 갖는 탄소나노튜브합성이 가능하다. 아울러, 수 나노미터 크기의 촉매 금속 입자가 분말상의 모체의 나노기공에 담지되어 고착된 상태로 탄소나노튜브가 합성될 경우, 비정질 상태의 탄소덩어리들이 형성되지 않아 고순도의 탄소나노튜브를 형성할 수 있다.In particular, when the catalyst metal particles are supported and fixed in the nanopores of the powdery catalyst carrier, the movement of the catalyst metal particles is suppressed even at a high temperature required for synthesizing carbon nanotubes, thereby enabling carbon nanotube synthesis having a very uniform diameter. In addition, when carbon nanotubes are synthesized in a state in which catalyst metal particles having a size of several nanometers are supported by being adhered to nanopores of a powdery matrix, carbon particles in an amorphous state may not be formed to form high-purity carbon nanotubes. have.

상기 합성된 탄소나노튜브를 실은 버켓(10)은 냉각 유닛(300)으로 이동되어 냉각수단(310)에 의해 강제로 냉각된다(스텝 7). 합성된 고순도의 탄소나노튜브는 탄소나노튜브냉각 유닛(300)을 지나는 동안 상온으로 냉각된다.The bucket 10 carrying the synthesized carbon nanotubes is moved to the cooling unit 300 and forcedly cooled by the cooling means 310 (step 7). The synthesized high purity carbon nanotubes are cooled to room temperature while passing through the carbon nanotube cooling unit 300.

최종적으로, 합성된 탄소나노튜브는 반응기 출구(3)를 통해 외부로 배출된다(스텝 8). 배출된 버켓(10)으로부터 탄소나노튜브를 취한 후, 새로운 금속촉매를 투입한 버켓(10)이 다시 반응기 입구(2)로 보내진다. 반응기 입구(2)로 보내진 버켓(10)은 다시 반응기로 유입되어 탄소나노튜브 합성과정이 반복됨으로써 대량으로 탄소나노튜브를 합성할 수 있게 된다. 합성된 탄소나노튜브를 취하고 새로운 금속촉매를 투입하는 작업은 사람이 직접 할 수도 있으며, 자동화 된 장치에 의해 이루어질 수도 있다.Finally, the synthesized carbon nanotubes are discharged to the outside through the reactor outlet 3 (step 8). After taking the carbon nanotubes from the discharged bucket 10, the bucket 10 to which a new metal catalyst was introduced is sent back to the reactor inlet (2). The bucket 10 sent to the reactor inlet 2 is introduced into the reactor again, so that carbon nanotubes can be synthesized in large quantities by repeating the carbon nanotube synthesis process. Taking the synthesized carbon nanotubes and injecting new metal catalysts can be done by humans or by automated equipment.

이상과 같은 본 발명의 탄소나노튜브 대량합성장치는 촉매환원 유닛(100), 탄소나노튜브합성 유닛(200) 및 탄소나노튜브냉각 유닛(300)이 연속적으로 배치되어 계속적인 공정을 가능하게 한다.As described above, the carbon nanotube mass-synthesized growth value of the present invention allows the catalytic reduction unit 100, the carbon nanotube synthesis unit 200, and the carbon nanotube cooling unit 300 to be continuously disposed to enable a continuous process.

탄소소오스 가스, 수소 및 아르곤 가스 등을 주입하는 가스 주입관들은 반응기(1) 수직부의 아래쪽에 연결되기 때문에, 비중이 가장 작은 수소가 반응기의 최상부인 촉매환원 유닛의 반응기의 아치형 상부(110)를 채우고 다음으로 비중이 작은 에틸렌 가스가 탄소나노튜브합성 유닛의 반응기 수직부(210)를 채우며 비중이 가장 큰 아르곤 가스가 반응기의 가장 아래부분인 냉각 유닛의 반응기 역아치형 하부(310)를 채우게 된다. 이 과정에서 가스공급 유닛(50)이 반응기 수직부(210)의 아래쪽에 연결되기 때문에, 반응기 내부로 주입된 가스들 중에서 에틸렌 가스와 수소가스는 위로 상승하게 되고 아르곤 가스는 아래로 하강하게 된다. 즉 수소는 반응기 수직부(210)를 통과하여 반응기의 아치형 상부(110)까지 상승하고 에틸렌 가스는 반응기 수직부(210)까지 상승하게 되며, 이 때 반응기 수직부(210)에 존재하는 가스들을 유동시키기 때문에 탄소소오스 가스인 에틸렌 가스가 촉매금속과 활발하게 접촉하게 되어 합성반응이 효과적으로 이루어진다. 특히 고온의 에틸렌 가스는 고온의 수소보다는 비중이 훨씬 크고 저온의 아르곤 가스 보다는 비중이 훨씬 작기 때문에 반응기의 중간높이에 해당하는 반응기 수직부(210)에 머물게 된다. 또 한 반응기 수직부(210)의 양쪽 끝을 병목구조로 형성하면 에틸렌 가스를 더 효과적으로 모을 수 있다.Since the gas injection pipes for injecting carbon source gas, hydrogen, argon gas, etc. are connected to the lower part of the reactor 1 vertical part, the arc-shaped upper part 110 of the reactor of the catalytic reduction unit in which the least specific hydrogen is the uppermost part of the reactor is Next, the ethylene gas having a low specific gravity fills the reactor vertical portion 210 of the carbon nanotube synthesis unit, and the argon gas having the highest specific gravity fills the reactor reverse arch type lower portion 310 of the cooling unit, which is the bottom of the reactor. In this process, since the gas supply unit 50 is connected to the bottom of the reactor vertical portion 210, ethylene gas and hydrogen gas are raised upward and argon gas is lowered among the gases injected into the reactor. That is, hydrogen is passed through the reactor vertical part 210 to the arcuate upper part 110 of the reactor, and ethylene gas is raised to the reactor vertical part 210, at which time the gases present in the reactor vertical part 210 flow. Since ethylene gas, which is a carbon source gas, is in active contact with the catalytic metal, the synthesis reaction is effectively performed. In particular, the hot ethylene gas has a specific gravity much higher than that of the high temperature hydrogen and much smaller than the low temperature argon gas, so that it stays in the reactor vertical portion 210 corresponding to the middle height of the reactor. In addition, if both ends of the reactor vertical portion 210 is formed in a bottleneck structure, it is possible to collect ethylene gas more effectively.

반응기 입구(2)의 내측 상부에 존재하는 촉매환원 유닛에서 가열된 고온의 수소는 외부의 공기보다 비중이 작기때문에 공기는 항상 수소의 아래쪽에 위치하며 따라서 외부의 공기는 반응기(1)의 내부로 침투하지 못한다. 구체적으로 반응기 내부의 온도는 약 900℃로 유지되며 반응기 외부의 온도는 약 20℃인 것으로 한다. 표준 상태(0℃=274K, 1기압)에서 수소 1몰(22.4ℓ)의 질량이 2g이므로 약 900℃(=1174K)인 반응기의 내부에서는 샤를의 법칙에 따라 부피가 약 4배로 증가하므로 수소 1몰(22.4ℓ)은 약 0.5g의 질량을 갖는다. 그리고, 표준상태에서의 공기 1몰(22.4ℓ)의 질량이 약 28.9g이므로 상온(20℃)에서의 공기 1몰의 질량은 약 27g이 된다. 즉 공기와 수소가 접하게 되는 반응기의 입구에서 공기의 비중은 수소의 비중의 약 54배에 달하게 되므로, 비중차에 의해 공기는 항상 수소의 아래에 위치하게 되고, 반응기의 내부로 침투하지 못한다. In the catalytic reduction unit present inside the reactor inlet 2, the heated hot hydrogen has a specific gravity less than that of the outside air, so the air is always located below the hydrogen, so the outside air is introduced into the reactor 1 Can't penetrate Specifically, the temperature inside the reactor is maintained at about 900 ℃ and the temperature outside the reactor is about 20 ℃. Since the mass of 1 mole (22.4 L) of hydrogen is 2 g at the standard condition (0 ° C = 274K, 1 atm), the volume is increased by about 4 times according to Charles' law in the reactor at about 900 ° C (= 1174K). The mole (22.4 L) has a mass of about 0.5 g. And since the mass of 1 mol (22.4 L) of air in a standard state is about 28.9 g, the mass of 1 mol of air at normal temperature (20 degreeC) will be about 27 g. That is, since the specific gravity of air reaches about 54 times the specific gravity of hydrogen at the inlet of the reactor where air and hydrogen are in contact with each other, the air is always located under the hydrogen due to the specific gravity difference and does not penetrate into the reactor.

또한 반응기 출구(3)의 아래에 위치하는 분자량이 39.948인 아르곤 가스는 냉각유닛에 의해 냉각되어 상온을 유지하므로 1몰(22.4ℓ)의 질량은 약 35g이 된다. 따라서 외부의 공기는 아르곤 가스보다 비중이 작기 때문에 항상 아르곤 가스의 위쪽에 위치하며 따라서 아르곤 가스를 뚫고 반응기의 출구내로 침투하지 못한다.In addition, argon gas having a molecular weight of 39.948 located below the reactor outlet 3 is cooled by a cooling unit to maintain room temperature, so that the mass of 1 mol (22.4 L) is about 35 g. Therefore, since the outside air has a specific gravity lower than that of argon gas, it is always located above the argon gas and thus cannot penetrate the argon gas and into the outlet of the reactor.

상기 반응기의 내부로 유입된 수소의 일정량은 반응기 상부의 수소가스 배출관을 통해 반응기의 외부로 배출된다. 이는 반응기의 상부에 존재하는 수소가 반응 기 입구의 외부에 존재하는 공기보다 더 높은 압력을 유지하도록 하여 외부의 공기가 반응기의 내부로 침투하는 것을 확실하게 차단하기 위한 것으로서, 가스 주입관을 통해 반응기의 내부로 과량의 수소가 주입되어 수소의 압력을 증가시키고 그 대신 주입된 수소가 반응기 입구를 통해 외부로 배출되는 것을 막기 위해서 수소의 일정량을 별도의 가스 배출관을 통해 배출되도록 한 것이다. A certain amount of hydrogen introduced into the reactor is discharged to the outside of the reactor through the hydrogen gas discharge pipe at the top of the reactor. This is to ensure that the hydrogen present in the upper part of the reactor maintains a higher pressure than the air present outside the reactor inlet to ensure that outside air penetrates into the inside of the reactor. Excess hydrogen is injected into the gas to increase the pressure of hydrogen, and instead, a certain amount of hydrogen is discharged through a separate gas discharge pipe to prevent the injected hydrogen from being discharged to the outside through the reactor inlet.

본 발명에서는 외부의 공기와는 비중이 다른 기체들이 반응기의 특정영역을 채움으로써 반응기가 외부로 완전히 개방된 구조를 채택하고 있음에도 불구하고 외부의 공기가 반응기의 내부로 침투하지 못하도록 한 것이다.In the present invention, the gas having a specific gravity different from that of the outside air fills a specific region of the reactor so that the outside air does not penetrate into the inside of the reactor, even though the reactor is completely open to the outside.

외부의 공기가 반응기의 내부로 유입되면 다음과 같은 문제가 있다. 즉 반응기 내부에 산소가 존재하게 되면 산소는 탄소소오스 가스와 순간적으로 산화반응하여 탄소나노튜브를 얻을 수 없고, 산소가 수소와 반응하여 폭발을 일으킬 위험도 있다. 따라서 반응기의 내부는 산소가 배제된 상태일 것이 요구된다.If outside air is introduced into the reactor, there are the following problems. In other words, when oxygen is present in the reactor, oxygen cannot be instantaneously oxidized with carbon source gas to obtain carbon nanotubes, and oxygen may react with hydrogen to cause an explosion. Therefore, the inside of the reactor is required to be oxygen free state.

기상합성법을 이용한 기존의 배치형 탄소나노튜브 대량합성장치는 반응기의 내부를 산소배제 상태로 만들기 위해서, 반응기 내부를 외부로부터 완전히 차단시키는 구조를 채택하였고 반응기 내부를 불활성 기체로 충진한 것이었다. In order to make the inside of the reactor oxygen-exhaust, the conventional batch-type carbon nanotube mass-synthesis using gas phase synthesis method was adopted to completely block the inside of the reactor from the outside and to fill the inside of the reactor with inert gas.

그러나 이러한 구조에서는 매 공정마다 반응기 내부를 가열시켜서 탄소나노튜브를 합성하고 합성이 완료된 이후에는 반응기 내부를 다시 냉각시키는 과정을 반복하게 되므로, 결과적으로 반응기 내부에서 반응환경을 생성하였다가 다시 해제시키고 다시 생성하는 것을 반복하는 것이므로 실제적으로 탄소나노튜브의 합성이 이루어지지 않는 준비 및 해제 시간이 너무 크게 소요되므로 생산성에 한계가 있었 다.However, in such a structure, carbon nanotubes are synthesized by heating the reactor in each process, and after the synthesis is completed, the process of re-cooling the reactor is repeated. As a result, the reaction environment is generated in the reactor and released again. Since the production is repeated, the preparation and release time, which does not actually synthesize carbon nanotubes, takes too much time, thereby limiting productivity.

이에 반하여 본 발명은 반응기의 내부상태를 항상 실제 탄소나노튜브 합성이 이루어지는 반응환경으로 유지하고 이를 변화시키지 않는다. 따라서 본 발명의 합성장치는 장치의 가동이 시작되면 일순간도 중단되지 않고 탄소나노튜브의 합성이 계속되는 것에 특징이 있다.In contrast, the present invention maintains the internal state of the reactor in a reaction environment where actual carbon nanotube synthesis is always performed and does not change it. Therefore, the synthesizing apparatus of the present invention is characterized in that the synthesis of carbon nanotubes is continued without interruption even once the operation of the apparatus is started.

이러한 반응환경의 계속적인 유지는 반응기의 내부를 외부로 완전하게 개방한 상태에서 촉매금속이 연속적으로 반응기 내부로 유입되기 때문에 효과적인 것이다. 그리고 촉매금속이 연속적으로 유입되는 그 순간에도 탄소나노튜브의 합성이 이루어지기 때문에 반응환경을 계속적으로 유지하는 것이 효과적인 것이다. 즉 현재 탄소나노튜브의 합성이 진행되고 있음에도 불구하고 새로운 촉매물질을 계속해서 반응기의 내부로 투입하는 것이 가능하기 때문이다.This continuous maintenance of the reaction environment is effective because the catalyst metal is continuously introduced into the reactor while the inside of the reactor is completely open to the outside. In addition, since the synthesis of carbon nanotubes occurs at the moment when the catalytic metal is continuously introduced, it is effective to maintain the reaction environment continuously. That is, even though the synthesis of carbon nanotubes is currently in progress, it is possible to continuously introduce new catalyst materials into the reactor.

반응기의 내부는 외기에 완전히 개방되어 있지만 반응기의 일정영역에서 특정기체가 외기의 유입을 완전히 차단한다. 즉 일정한 공간에 존재하는 비중이 서로 다른 기체들은 각각 고유한 영역을 점유하게 되므로, 이러한 기체들간의 점유영역의 분리작용을 이용하여 외부의 공기가 반응기의 내부로 침투하지 못하도록 한 것이다. 이와 같이 반응기의 내부에 주위의 기체와는 비중이 다른 특정한 기체가 일정영역을 점유하는 부분을 비중상이기체 점유부라고 지칭할 수 있다. 또한 반응기 내부의 비중상이기체는 외부의 공기보다 높은 압력을 압력을 유지하기 때문에 비중상이기체가 외부의 공기를 밀어내게 되어 외부의 공기가 반응기의 내부로 침투하는 것이 더욱더 방지된다.Although the inside of the reactor is completely open to the outside air, in a certain area of the reactor, a specific gas completely blocks the inflow of outside air. That is, since the gas having different specific gravity in a certain space occupies a unique area, the separation of the occupied area between these gases is used to prevent outside air from penetrating into the reactor. As such, the portion where the specific gas occupies a certain region with a specific gravity different from the surrounding gas inside the reactor may be referred to as a specific phase gas occupying portion. In addition, since the non-phase gas inside the reactor maintains a higher pressure than the outside air, the non-phase gas is pushed out of the outside air, thereby preventing the outside air from penetrating into the inside of the reactor.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 탄소나노튜브의 대량합성장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 합성장치는 수직하게 이어지는 내부공간을 구비한 반응기(1)를 구비하며, 반응기(1)는 외부와 소통하는 단일한 통로인 반응기 입출구(4)가 형성되고 이 반응기 입출구(4)를 통해서 촉매금속을 수용한 버켓형 촉매수용부재(10)를 반응기의 내부로 주입하고 반응기의 외부로 배출하는 이송 유닛(15)을 포함한다.2 is a cross-sectional view schematically showing a mass synthesis apparatus of carbon nanotubes according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the synthesis apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a reactor 1 having an internal space extending vertically, the reactor 1 being a single passage communicating with the outside. An inlet and outlet 4 is formed, and through this reactor inlet and outlet 4, a bucket-type catalyst accommodating member 10 containing a catalyst metal is introduced into the reactor and includes a transfer unit 15 for discharging to the outside of the reactor.

본 실시예에 따른 대량합성장치는 반응기(1)의 반응기 입출구(4)가 아래를 향하여 개방되어 있고, 탄소나노튜브합성 유닛(200)은 반응기 입출구(4)의 위쪽인 반응기(1) 내부에 형성된다.The mass combined growth value according to the present embodiment is open to the reactor inlet and outlet 4 of the reactor 1 downward, and the carbon nanotube synthesis unit 200 is inside the reactor 1 that is above the reactor inlet and outlet 4. Is formed.

가스공급 유닛(50)은 반응기의 내부로 수소 및 탄소소오스 가스를 공급하여 촉매환원과 탄소나노튜브의 합성을 수행하는 가스탱크들과 각 가스탱크들을 반응기의 상부로 연결하는 가스 공급관들을 구비한다.The gas supply unit 50 includes gas tanks for supplying hydrogen and carbon source gas into the reactor to perform catalytic reduction and synthesis of carbon nanotubes, and gas supply pipes connecting the respective gas tanks to the top of the reactor.

탄소나노튜브합성 유닛은 반응기(1)의 상부에서 탄소소오스 가스 탱크에 연결되어 탄소소오스 가스를 고르게 분사하는 샤워헤드(230)와 샤워헤드(230)의 아래에 위치하여 탄소소오스 가스를 모으는 오직 위로만 개방된 구조의 탄소소오스 구속부(280) 및 반응기에 설치된 가열수단(250)을 포함한다. 탄소소오스 구속부(280)에는 탄소나노튜브 합성과정에서 생성되는 부산물 등을 배출하는 배출관(285)이 연결된다. The carbon nanotube synthesis unit is connected to the carbon source gas tank at the top of the reactor 1 and is located below the shower head 230 and the shower head 230 for evenly injecting the carbon source gas to collect carbon source gas. The carbon source restraint 280 of the open structure and the heating means 250 installed in the reactor. The carbon source restraining unit 280 is connected to a discharge pipe 285 for discharging the by-products generated during the carbon nanotube synthesis process.

반응기의 외측에 설치된 가열수단은 반응기의 내부 전체를 가열한다. 따라서 반응기 입출구(4)를 통해 반응기의 내부로 유입된 버켓(10)의 촉매금속산화물은 탄 소소오스 구속부에 도달하기 이전에 수소와 반응하여 환원됨으로써 산소가 제거된다. 따라서 수소가 공급되고 가열수단에 의해 가열되는 반응기 자체가 촉매환원 유닛의 역할을 한다.Heating means provided outside the reactor heats the entire interior of the reactor. Therefore, the catalytic metal oxide of the bucket 10 introduced into the reactor through the reactor inlet and outlet 4 is reduced by reacting with hydrogen before reaching the carbon source restraint to remove oxygen. Therefore, the reactor itself, which is supplied with hydrogen and heated by the heating means, serves as a catalytic reduction unit.

반응기 입출구(4)의 둘레에는 냉각수단(350)을 구비한 냉각유닛(300)이 형성되어 합성된 탄소나노튜브를 냉각시킨다.A cooling unit 300 having a cooling means 350 is formed around the reactor inlet and outlet 4 to cool the synthesized carbon nanotubes.

반응기 입출구에 인접한 위부분에는 수소가스 배출관(120)이 형성된다. 가스공급 유닛(50)은 반응기 내부의 수소의 압력이 외부의 공기보다 큰 압력을 유지하도록 과량으로 수소를 공급하므로 수소가 반응기 입출구를 통해 외부로 배출되는 것을 방지하기 위해 반응기 입출구의 위쪽에 수소가스 배출관을 형성하여 수소의 잉여량이 안전하게 배출되도록 하였다. 수소가스 배출관을 반응기의 아래부분에 형성한 것은 반응기의 아래부분에 비해 상대적으로 고온인 반응기의 상부로 상승한 수소를 바로 배출시키지 않고 반응기 내부에 충분히 채워지도록 함으로써 반응기 내부의 수소의 압력을 충분히 증가시키기 위한 것이다.A hydrogen gas discharge pipe 120 is formed at an upper portion adjacent to the reactor inlet and outlet. The gas supply unit 50 supplies hydrogen in excess so that the pressure of the hydrogen inside the reactor is maintained at a pressure greater than that of the outside air, so that the hydrogen gas is located above the reactor inlet and outlet to prevent hydrogen from being discharged to the outside through the reactor inlet and outlet. A discharge tube was formed to ensure that excess hydrogen was safely discharged. The formation of the hydrogen gas discharge pipe at the bottom of the reactor is sufficient to increase the pressure of the hydrogen inside the reactor by filling the inside of the reactor sufficiently without directly discharging the hydrogen rising to the top of the reactor, which is relatively hot compared to the bottom of the reactor. It is for.

이렇게 반응기 내부의 수소의 압력이 외부 공기의 압력보다 크기 때문에 수소가 공기를 밀어내어 공기는 반응기 내부로 침투하지 못한다.Since the pressure of the hydrogen inside the reactor is greater than the pressure of the outside air, the hydrogen pushes the air out of the reactor and the air does not penetrate into the reactor.

본 실시예에 따른 탄소나노튜브 대량합성장치는 반응기 입출구(4)가 아래로 개방되어 있지만 외부의 공기는 반응기의 내부에서 가열된 고온의 수소보다 비중이 크기 때문에 비중차에 의해 항상 수소의 아래에 있게 되고 결과적으로 외부의 공기는 반응기(1)의 내부로 침투하지 못한다.Although the carbon nanotube mass-consolidated growth value according to the present embodiment is the reactor inlet and outlet 4 is opened downward, the outside air is always below the hydrogen due to the specific gravity difference because the specific gravity is higher than the high temperature hydrogen heated inside the reactor. As a result, outside air does not penetrate into the reactor 1.

본 실시예에서는 반응기의 입구와 출구를 따로 형성하지 않고 하나의 입출구 를 통해 촉매의 유입 및 배출이 이루어지는 구조이다.In this embodiment, the inlet and outlet of the catalyst is made through one inlet and outlet without separately forming an inlet and an outlet of the reactor.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 탄소나노튜브 대량합성장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 합성장치는 보트(10)의 유입 및 배출이 단일한 반응기 입출구(4)를 통해 이루어지며 이점은 제2실시예에 따른 대량합성장치와 유사하다. 다만 반응기 입출구(4)가 위쪽으로 개방되어 있으며 반응기에 U자형 굴곡부(400)가 형성되는 점이 제2실시예의 대량합성장치와 가장 큰 차이점이다. 촉매금속 산화물을 수용한 촉매수용부재(10)를 반응기 내부로 유입시켜 탄소나노튜브를 합성하고 다시 촉매수용부재를 반응기 외부로 배출하기 위해 이송 유닛(15)이 구비된다.3 is a schematic cross-sectional view of a carbon nanotube mass synthesis apparatus according to a third embodiment of the present invention. As shown in Figure 3, the synthesis apparatus according to the third embodiment of the present invention is made through a single reactor inlet and outlet 4 of the inlet and outlet of the boat 10, the advantage is the mass synthesis according to the second embodiment Similar to the device. However, the point that the reactor inlet and outlet 4 is open upward and the U-shaped bent portion 400 is formed in the reactor is the biggest difference from the mass synthesis apparatus of the second embodiment. A transfer unit 15 is provided to introduce the catalyst accommodating member 10 containing the catalytic metal oxide into the reactor to synthesize carbon nanotubes and to discharge the catalyst accommodating member out of the reactor.

반응기 입출구의 아래부분에 U자형 굴곡부(400)가 형성되고 U자형 굴곡부(400)의 일단이 꺾어지면서 소정 길이만큼 수평으로 연장되고 그 연장된 부분의 끝은 반응기의 탄소나노튜브 합성 공간의 상부에 연결된다.A U-shaped bend 400 is formed at a lower portion of the reactor inlet and outlet, and one end of the U-shaped bend 400 extends horizontally by a predetermined length, and an end of the extended portion is formed at the top of the carbon nanotube synthesis space of the reactor. Connected.

U자형 굴곡부(400)는 둘레에 설치된 냉각수단과 함께 냉각유닛(300)을 구성하며, U자형 굴곡부(400)를 통과한 반응기의 내부는 촉매환원 유닛(100) 및 탄소나노튜브합성 유닛(200)이 형성된다.The U-shaped bend 400 constitutes a cooling unit 300 together with cooling means installed around the inside of the reactor passing through the U-shaped bent 400, the catalytic reduction unit 100 and the carbon nanotube synthesis unit 200 Is formed.

U자형 굴곡부(400)는 가스공급 유닛(50)의 아르곤 주입관을 통해 주입된 아르곤 가스가 소정의 높이까지 채워지게 되고 더욱이 냉각수단에 의해 U자형 굴곡부(400)가 냉각된다. 냉각된 아르곤 가스는 반응기 외부의 공기보다 비중이 훨씬 커지게 된다. 따라서 반응기 입출구(4) 부분에서 외부 공기는 비중이 큰 아르곤 가스보다 항상 위쪽에 있게 되고 이에 따라 외부의 공기는 아르곤 가스에 의해 차단되 므로 반응기(1)의 내부로 침투하지 못한다.The U-shaped bend 400 is filled with argon gas injected through the argon injection tube of the gas supply unit 50 to a predetermined height, and the U-shaped bent 400 is further cooled by the cooling means. The cooled argon gas will have a higher specific gravity than air outside the reactor. Therefore, in the reactor inlet and outlet portion 4, the outside air is always higher than the argon gas having a high specific gravity, and thus the outside air is blocked by the argon gas and thus cannot penetrate into the inside of the reactor 1.

U자형 굴곡부(400)에서 꺾어진 반응기의 수평연장부분(105)은 반응기 외부에 설치된 가열수단에 의해 가열되고 수소주입관을 통해 반응기 내부로 주입된 수소와 이송 유닛(15)에 의해 반응기의 수평연장부분(105)으로 진입한 촉매금속 산화물이 반응함으로써 촉매금속산화물로부터 산소가 제거된다.The horizontal extension portion 105 of the reactor bent in the U-shaped bend 400 is heated by heating means installed outside the reactor and horizontally extended of the reactor by the hydrogen and transfer unit 15 injected into the reactor through the hydrogen injection pipe. Oxygen is removed from the catalytic metal oxide by reaction of the catalytic metal oxide entering the portion 105.

반응기의 수평연장부분(105)에 연결된 반응기 후방부(205)는 소정 크기의 공간이 구비되며 그 상부에 탄소소오스 가스가 균일하게 분사되는 샤워헤드(230)가 설치된다. 반응기 후방부(205)의 상부에는 탄소소오스 가스보다 가벼운 수소가 배출되는 수소가스 배출관(207)이 형성되고 반응기 후방부(205) 하부에는 가열수단(250)이 설치된다. 이송 유닛(15)에 의해 반응기 후방부(205)로 진입한 촉매수용부재는 샤워헤드(230)의 아래를 통과하면서 탄소소오스 가스와 반응하여 탄소나노튜브를 합성한다. 합성된 탄소나노튜브를 수용한 촉매수용부재는 이송 유닛(15)에 의해 동일한 경로를 통해 반응기의 외부로 배출된다.The reactor rear portion 205 connected to the horizontally extending portion 105 of the reactor is provided with a space having a predetermined size and a shower head 230 in which carbon source gas is uniformly injected thereon. A hydrogen gas discharge pipe 207 through which hydrogen lighter than carbon source gas is discharged is formed in an upper part of the reactor rear part 205, and a heating means 250 is installed in the lower part of the reactor rear part 205. The catalyst receiving member entering the reactor rear portion 205 by the transfer unit 15 reacts with the carbon source gas while passing under the shower head 230 to synthesize carbon nanotubes. The catalyst accommodating member containing the synthesized carbon nanotubes is discharged to the outside of the reactor through the same path by the transfer unit 15.

본 실시예에서 구체적인 설명이 생략된 부분은 제1실시예의 탄소나노튜브 대량합성장치를 참조하면 용이하게 파악될 수 있다.In the present embodiment, a portion of which the detailed description is omitted can be easily understood by referring to the carbon nanotube mass synthesis apparatus of the first embodiment.

또한 본 실시예의 대량합성장치는 수평연장부분(105), U자형, 후방부 등의 용어에 의해 범위가 제한되는 것은 아니다.In addition, the mass sum growth value of this embodiment is not limited by the terms such as the horizontal extension portion 105, the U-shape, the rear portion.

상기한 실시예들에 따른 탄소나노튜브의 대량합성장치들에 있어서 탄소나노튜브합성 유닛을 길게 형성하면 촉매수용부재가 반응하면서 이동해야 할 거리가 길어지므로 촉매수용부재의 이동속도를 빠르게 할 수 있다. 즉 합성반응을 위해 반응 기 내부의 온도와 반응시간을 특정한 경우에, 탄소나노튜브합성 유닛이 길게 형성된면 촉매금속을 반응기로 투입하는 속도를 증가시킬 수 있고, 그 결과 생산성의 증가를 가져온다.In the carbon nanotube mass synthesis apparatus according to the embodiments described above, when the carbon nanotube synthesis unit is formed to be long, the moving distance of the catalyst accommodating member may be increased while the catalyst accommodating member reacts, thereby increasing the moving speed of the catalyst accommodating member. . That is, when the temperature and the reaction time inside the reactor for the synthesis reaction in a specific case, if the carbon nanotube synthesis unit is formed long can increase the rate of introducing the catalyst metal into the reactor, resulting in an increase in productivity.

본 발명의 실시예들의 합성장치는 가열수단을 반응기의 외부에 형성하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 촉매환원유닛 자체 및 탄소나노튜브합성 유닛 자체에 가열수단을 일체로 형성하는 것도 가능하므로 본 발명은 이러한 경우를 모두 포함한다.Synthesis device of the embodiments of the present invention, but the heating means is formed on the outside of the reactor, the present invention is not limited to this, it is also possible to integrally form the heating means on the catalytic reduction unit itself and the carbon nanotube synthesis unit itself The invention encompasses both of these cases.

비중상이기체 점유부란 외부 공기 등 주위의 기체와 상이한 비중을 갖는 기체가 기체들 상호간의 비중차에 의해 일정 공간을 계속해서 점유하는 부분을 지시한다. The non-phase gas occupant portion indicates a portion where a gas having a specific gravity different from the surrounding gas such as external air continues to occupy a certain space by the specific gravity difference between the gases.

굴곡부들이 여러개 형성된 대량합성장치는 보트 주입구(2)로부터 보트 배출구(3)에 이르기까지 1개 또는 2개 이상의 비중상이기체 점유부를 둘 수 있다. The mass sum growth formed with multiple bends may have one or two or more non-phase gas occupants occupied from the boat inlet 2 to the boat outlet 3.

비중상이기체 점유부가 2개 이상이 형성된 경우에는 각각에 서로 다른 종류의 기체를 주입하여 점유하도록 구성할 수도 있다.When two or more non-phase gas occupants are formed, they may be configured to be occupied by injecting different kinds of gases into each.

촉매수용부재를 이동시키는 수단은 컨베이어 등의 자동수단 뿐만 아니라 수동식 이동장치를 사용할 수도 있다.The means for moving the catalyst receiving member may use a manual moving device as well as automatic means such as a conveyor.

반응기에 형성된 함몰부(5) 또는 탄소소오스 구속부(250)는 탄소나노튜브의 합성에 필수적으로 요구되는 구성은 아니지만, 탄소소오스 가스를 특정위치로 집중시키는 구조로 반응기를 형성하는 것이 탄소나노튜브의 합성에 효과적이다.Although the recessed portion 5 or the carbon source restraint 250 formed in the reactor is not necessarily required for the synthesis of carbon nanotubes, the carbon nanotubes may be formed in a structure in which the carbon source gas is concentrated at a specific position. Effective in the synthesis of

상기한 바와 같이 반응기의 입구(2)와 출구(3)는 하나로 통합하는 것이 가능 하다.As described above, the inlet 2 and the outlet 3 of the reactor can be integrated into one.

본 발명은 기상합성법을 이용한 탄소나노튜브 대량합성장치에 이용할 수 있다. 특히, 본 발명은 상기 탄소나노튜브 대량합성장치를 이용하여 탄소나노튜브를 대량으로 합성하는 방법에 이용할 수 있다. The present invention can be used in a carbon nanotube mass synthesis apparatus using a gas phase synthesis method. In particular, the present invention can be used in a method for synthesizing a large amount of carbon nanotubes using the carbon nanotube mass synthesizer.

Claims (25)

외부로 개방된 입구가 구비되고 내부에 탄소나노튜브합성 유닛과 비중상이기체 점유부가 형성된 반응기; 및A reactor having an inlet open to the outside and having a carbon nanotube synthesis unit and a non-phase gas occupying portion therein; And 상기 반응기의 입구를 통해 상기 반응기내로 유입되고 촉매를 수용한 촉매수용부재를 포함하여 구성되고, And a catalyst receiving member introduced into the reactor through the inlet of the reactor and accommodating the catalyst. 상기 반응기의 상기 탄소나노튜브합성 유닛은 비중상이기체 점유부의 내부에 위치하며,The carbon nanotube synthesis unit of the reactor is located inside the non-phase gas occupying portion, 상기 반응기는 적어도 하나의 비중상이기체 점유부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성장치.The reactor is a carbon nanotube mass synthesis device, characterized in that it comprises at least one non-phase gas occupying portion. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 반응기는 상기 촉매수용부재를 외부로 배출하기 위하여 외부와 소통하는 출구를 더 구비하는 것인 탄소나노튜브 대량합성장치.The reactor is a carbon nanotube mass synthesis apparatus further comprises an outlet communicating with the outside in order to discharge the catalyst receiving member to the outside. 외부로 개방된 입구가 구비되고 내부에 탄소나노튜브합성 유닛 및 비중상이기체 점유부가 형성된 반응기; 및 A reactor having an inlet open to the outside and having a carbon nanotube synthesis unit and a non-phase gas occupying portion therein; And 상기 반응기의 입구를 통해 상기 반응기내로 유입되고 촉매를 수용한 촉매수용부재를 포함하여 구성되고, And a catalyst receiving member introduced into the reactor through the inlet of the reactor and accommodating the catalyst. 상기 비중상이기체 점유부는 적어도 상기 반응기의 입구와 상기 탄소나노튜브합성 유닛의 사이에 형성되며,The specific gravity occupying portion is formed between at least the inlet of the reactor and the carbon nanotube synthesis unit, 상기 반응기는 적어도 하나의 비중상이기체 점유부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성장치.The reactor is a carbon nanotube mass synthesis device, characterized in that it comprises at least one non-phase gas occupying portion. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 반응기는 상기 촉매수용부재를 외부로 배출하기 위하여 외부와 소통하는 출구를 더 포함하고, The reactor further includes an outlet in communication with the outside in order to discharge the catalyst receiving member to the outside, 상기 비중상이기체 점유부는 적어도 상기 탄소나노튜브합성 유닛과 상기 출구의 사이에 형성되는 것인 탄소나노튜브 대량합성장치.And the non-phase gas phase occupying portion is formed between at least the carbon nanotube synthesis unit and the outlet. 삭제delete 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비중상이기체 점유부는 적어도 한 종류의 기체에 의해 점유되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성장치. 4. The carbon nanotube mass synthesizing apparatus according to claim 1 or 3, wherein the at least one non-phase gas occupying portion is occupied by at least one kind of gas. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 비중상이기체 점유부는 주위의 기체보다 비중이 작은 기체 또는 비중이 큰 기체에 의해 점유되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성장치. 4. The carbon nanotube mass synthesizer according to claim 1 or 3, wherein the specific gravity gas occupying portion is occupied by a gas having a specific gravity less than a surrounding gas or a gas having a specific gravity. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 비중상이기체 점유부를 점유하는 기체는 주위의 기체보다 높은 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성장치. 4. The carbon nanotube mass synthesis apparatus according to claim 1 or 3, wherein the gas occupying the non-phase gas retaining portion has a higher pressure than the surrounding gas. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기는 비중상이기체를 외부로 배출하기 위하여 상기 입구에 인접하게 적어도 하나의 배출관이 형성되거나 또는 상기 입구 및 출구 각각에 인접하게 적어도 2개의 배출관들이 형성된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성장치. The reactor according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one discharge pipe is formed adjacent to the inlet or at least two adjacent to each of the inlet and the outlet to discharge the non-phase gas to the outside. Carbon nanotube mass synthesis device, characterized in that the discharge pipe is formed. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 반응기의 입구에는 상기 비중상이기체가 연소하는 연소영역이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성장치. [Claim 4] The mass synthesizer of carbon nanotubes according to claim 1 or 3, wherein a combustion zone in which the non-phase gas is combusted is further formed at the inlet of the reactor. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브합성 유닛은 소정영역에서 상기 촉매수용부재에 수용된 촉매에 고르게 탄소소오스 가스를 분사하는 탄소소오스 분사기구를 구비한 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성장치. 4. The mass of carbon nanotubes according to claim 1 or 3, wherein the carbon nanotube synthesis unit is provided with a carbon source injection mechanism for injecting carbon source gas evenly to the catalyst contained in the catalyst receiving member in a predetermined region. Synthesis device. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 촉매수용부재를 이동시키는 이동장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성장치. 4. The carbon nanotube mass synthesis apparatus according to claim 1 or 3, further comprising a moving device for moving the catalyst receiving member. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 반응기는 내부에 오직 상방향으로만 개방되거나 또는 오직 하방향으로만 개방된 챔버부재를 더 포함하고, 4. The reactor of claim 1 or 3, wherein the reactor further comprises a chamber member opened therein only upwardly or only downwardly, 상기 탄소나노튜브합성 유닛은 상기 챔버부재의 내부에 배치되는 것인 탄소 나노튜브 대량합성장치.The carbon nanotube synthesizing unit is a carbon nanotube mass synthesis apparatus is disposed inside the chamber member. 외부로 개방된 통로를 구비하고 내부에 탄소나노튜브합성 유닛 및 비중상이기체 점유부가 설치된 반응기; 및 A reactor having an open passage to the outside and having a carbon nanotube synthesis unit and a non-phase gas occupying unit therein; And 상기 반응기의 통로를 통해 외부로부터 상기 반응기의 내부로 진입하며 촉매를 수용한 촉매수용부재를 포함하여 구성되고, It is configured to include a catalyst receiving member that enters the inside of the reactor from the outside through the passage of the reactor and accommodates the catalyst, 상기 비중상이기체 점유부는 상기 반응기의 통로와 상기 탄소나노튜브합성 유닛의 사이에 위치하며,The non-phase gas occupant is located between the passage of the reactor and the carbon nanotube synthesis unit, 상기 촉매수용부재는 상기 반응기의 통로를 통해 외부로 배출되는 것인 탄소나노튜브 대량합성장치.The catalyst receiving member is a carbon nanotube mass synthesis apparatus that is discharged to the outside through the passage of the reactor. 삭제delete 외부로 개방된 통로를 구비하고 내부에 탄소나노튜브합성 유닛 및 비중상이기체 점유부가 설치된 반응기; 및 A reactor having an open passage to the outside and having a carbon nanotube synthesis unit and a non-phase gas occupying unit therein; And 상기 반응기의 통로를 통해 외부로부터 상기 반응기의 내부로 진입하며 촉매를 수용한 촉매수용부재를 포함하여 구성되고, It is configured to include a catalyst receiving member that enters the inside of the reactor from the outside through the passage of the reactor and accommodates the catalyst, 상기 탄소나노튜브합성 유닛은 상기 비중상이기체 점유부의 내부에 위치하며,The carbon nanotube synthesis unit is located inside the non-phase gas occupying portion, 상기 촉매수용부재는 상기 반응기의 통로를 통해 외부로 배출되는 것인 탄소나노튜브 대량합성장치.The catalyst receiving member is a carbon nanotube mass synthesis apparatus that is discharged to the outside through the passage of the reactor. 삭제delete 제 14 항 또는 제 16 항에 있어서, The method according to claim 14 or 16, 상기 반응기는 내부에 오직 상방향으로만 개방되거나 또는 오직 하방향으로만 개방된 챔버부재를 더 포함하고,The reactor further includes a chamber member therein opened only upwards or only downwards, 상기 탄소나노튜브합성 유닛은 상기 챔버부재의 내부에 배치되는 것인 탄소나노튜브 대량합성장치.The carbon nanotube synthesizing unit is disposed in the chamber member, the carbon nanotube mass synthesis apparatus. 촉매를 수용한 촉매수용부재가 외부로부터 반응기로 유입되는 단계; A catalyst receiving member containing a catalyst is introduced into the reactor from the outside; 상기 촉매수용부재가 상기 반응기에 구비된 적어도 하나의 비중상이기체 점유부를 통과하는 단계; Passing the catalyst accommodating member through at least one non-phase gas occupying portion provided in the reactor; 상기 촉매수용부재에 수용된 촉매와 상기 반응기로 유입된 탄소소오스를 반응시켜서 탄소나노튜브를 합성하는 단계; 및Synthesizing carbon nanotubes by reacting the catalyst contained in the catalyst accommodating member with the carbon source introduced into the reactor; And 상기 촉매수용부재가 반응기로부터 배출되는 단계를 포함하는 것인 탄소나노튜브 대량합성방법.Carbon nanotube mass synthesis method comprising the step of discharging the catalyst receiving member from the reactor. 삭제delete 제 19 항에 있어서,  The method of claim 19, 상기 탄소나노튜브의 합성이 이루어지기 이전에 상기 촉매수용부재는 상기 적어도 하나의 비중상이기체 점유부로 진입하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성방법.Before the carbon nanotubes are synthesized, the catalyst accommodating member enters the at least one non-phase gas occupying portion. 제 19 항에 있어서, The method of claim 19, 상기 탄소나노튜브 합성이 이루어진 이후에 상기 촉매수용부재는 적어도 하나의 비중상이기체 점유부를 통과하여 상기 반응기로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성방법.After the carbon nanotube synthesis is made, the catalyst accommodating member passes through the at least one non-phase gas occupant portion and is discharged from the reactor. 제 19 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브의 합성은 상기 촉매수용부재가 적어도 하나의 비중상이기체 점유부를 통과하는 동안에 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 대량합성방법. 20. The method according to claim 19, wherein the carbon nanotubes are synthesized while the catalyst receiving member passes through at least one non-phase gas occupying portion. 제 19 항에 있어서, The method of claim 19, 상기 탄소나노튜브의 합성의 이전에 상기 촉매수용부재의 촉매가 환원되는 단계를 더 포함하는 것인 탄소나노튜브 대량합성방법.The carbon nanotube mass synthesis method further comprises the step of reducing the catalyst of the catalyst receiving member prior to the synthesis of the carbon nanotubes. 제 19 항에 있어서, The method of claim 19, 상기 비중상이기체 점유부를 점유하는 기체의 압력을 주위의 기체의 압력보다 더 크게 유지하는 단계를 더 포함하는 것인 탄소나노튜브 대량합성방법.The carbon nanotube mass synthesis method further comprising the step of maintaining the pressure of the gas occupying the non-phase gas occupied portion larger than the pressure of the surrounding gas.
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