KR101149019B1 - Apparatus for preparing catalyst for synthesis of carbon nano tube - Google Patents

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Abstract

탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치는, 촉매 용액의 분무 열분해 공정이 진행되는 공간을 제공하는 반응기; 상기 반응기 내부에 형성되어, 상기 반응기 내부의 온도를 조절하는 가열부; 및 상기 반응기 내로 상기 촉매 용액을 분사하는 노즐을 포함한다. Provided is a catalyst production apparatus for synthesizing carbon nanotubes. Carbon nanotube synthesis catalyst production apparatus according to an embodiment of the present invention, the reactor for providing a space for the spray pyrolysis process of the catalyst solution; A heating unit formed inside the reactor to control a temperature of the inside of the reactor; And a nozzle for injecting the catalyst solution into the reactor.

Description

탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치{ Apparatus for preparing catalyst for synthesis of carbon nano tube}Catalyst manufacturing apparatus for synthesizing carbon nanotubes {Apparatus for preparing catalyst for synthesis of carbon nano tube}

본 발명은 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종류별 촉매 포집을 용이하게 할 수 있는 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst production apparatus for synthesizing carbon nanotubes, and more particularly, to a catalyst production apparatus for synthesizing carbon nanotubes that can facilitate catalyst collection by type.

탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)란 지구상에 다량으로 존재하는 탄소로 이루어진 탄소 동소체로서, 하나의 탄소가 다른 탄소 원자와 육각형 벌집 무늬로 결합되어 튜브 형태를 이루어 있는 물질이며, 튜브의 직경이 수 나노미터 수준으로 극히 작은 영역의 물질이다. 탄소나노튜브는 우수한 기계적 특성, 전기적, 선택성, 뛰어난 전계 방출 특성, 고효율의 수소저장매체 특성을 지니며 미래에 촉망 받는 신소재로 알려져 있다.Carbon nanotube (CNT) is a carbon allotrope made up of carbon that exists in large quantities on the earth. It is a material in which one carbon is combined with another carbon atom in a hexagonal honeycomb pattern to form a tube. It is an extremely small area of material at the nanometer level. Carbon nanotubes are known to be promising new materials with excellent mechanical properties, electrical properties, selectivity, excellent field emission characteristics, and high efficiency hydrogen storage media.

이와 같은 탄소나노튜브는 고도의 합성 기술에 의해 제조될 수 있는데, 그 합성 방법으로, 전기 방전법(Arc-discharge), 레이저 증착법(Laser vaporization), 플라즈마 화학기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD), 열화학기상 증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition), 전기 분해 방법, 플레임(Flame) 합성 방법 등이 알려져 있다.Such carbon nanotubes can be manufactured by a highly synthetic technique, and the synthesis method includes: Arc-discharge, Laser Vaporization, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD). ), Thermal chemical vapor deposition, electrolysis, flame synthesis, and the like are known.

일반적으로, 탄소나노튜브의 합성 과정에서 촉매 금속이 사용되며, 촉매 금속으로는 철(Fe), 니켈(Ni), 또는 코발트(Co) 등이 사용될 수 있다. 각각의 촉매 금속 입자는 하나의 씨드(seed)로 작용하여 탄소나노튜브가 합성되기 때문에, 촉매 금속을 수 나노 크기로부터 수십 나노 크기의 입자로 형상화하는 것은 탄소나노튜브 합성에 있어서 중요한 기술이다.Generally, a catalyst metal is used in the synthesis of carbon nanotubes, and iron (Fe), nickel (Ni), or cobalt (Co) may be used as the catalyst metal. Since each catalyst metal particle acts as a seed, and carbon nanotubes are synthesized, shaping the catalyst metal from particles of several nanometers to several tens of nanometers is an important technique in carbon nanotube synthesis.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 효율적으로 촉매 금속 파우더를 제조하기 위한 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a catalyst manufacturing apparatus for synthesizing carbon nanotubes for producing a catalyst metal powder more efficiently.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치는, 촉매 용액의 분무 열분해 공정이 진행되는 공간을 제공하는 반응기, 상기 반응기 내부에 형성되어, 상기 반응기 내부의 온도를 조절하는 가열부; 및 상기 반응기 내로 상기 촉매 용액을 분사하는 노즐을 포함한다. In order to solve the above problems, the apparatus for preparing carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention is a reactor for providing a space in which the spray pyrolysis process of the catalyst solution proceeds, formed in the reactor, the inside of the reactor Heating unit for adjusting the temperature of the; And a nozzle for injecting the catalyst solution into the reactor.

이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Not limited to the effects mentioned above, other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 반응기의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 가열부의 구성을 도시한 도면이다. 1 is a perspective view schematically showing the structure of a catalyst production system for synthesizing carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the reactor of FIG. 1.
3A to 3D are views illustrating a configuration of a heating unit according to various embodiments of the present disclosure.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.Embodiments described herein will be described with reference to plan and cross-sectional views, which are ideal schematic diagrams of the invention. Accordingly, shapes of the exemplary views may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include variations in forms generated by the manufacturing process. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shape of the regions illustrated in the figures is intended to illustrate a particular form of region of the device, and is not intended to limit the scope of the invention.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining the apparatus and method for preparing a catalyst for carbon nanotube synthesis according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 반응기의 단면도이다. 1 is a view schematically showing the structure of a catalyst production system for synthesizing carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of the reactor of FIG. 1.

도 1 및 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 합성용 촉매의 제조 시스템은 촉매 용액 혼합부(100), 촉매 생성부(200) 및 촉매 포집부(300)를 포함한다.1 and 2, the carbon nanotube synthesis system for preparing a catalyst according to the present invention includes a catalyst solution mixing unit 100, a catalyst generating unit 200, and a catalyst collecting unit 300.

촉매 용액 혼합부(100)에서는 전이금속 전구체와, 용매, 그리고 고체 산화물 담체가 용해되어 혼합된 촉매 용액을 제공한다. 예를 들어, 촉매 용액은 철(Fe), 니켈(Ni), 및 코발트(Co) 등의 수용성 금속 계열 용액과, 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg) 등의 수용성 담지체 용액과, 몰리브텐(Mo) 및 바나듐(Va) 등의 활성제 계열 용액 등을 포함할 수 있다.The catalyst solution mixing unit 100 provides a catalyst solution in which a transition metal precursor, a solvent, and a solid oxide carrier are dissolved and mixed. For example, the catalyst solution is a water-soluble metal-based solution such as iron (Fe), nickel (Ni), and cobalt (Co), a water-soluble carrier solution such as aluminum (Al) and magnesium (Mg), and molybdenum Active agent-based solutions such as (Mo) and vanadium (Va); and the like.

촉매 용액 혼합부(100)에서 혼합된 촉매 용액은 촉매 생성부(200)로 공급된다. 이 때, 촉매 용액 혼합부(100)와 촉매 생성부(200)를 연결하는 배관에는 펌프(201)가 구비되어, 촉매 용액 혼합부(100)의 제1 혼합조(122) 또는 제2 혼합조(124) 내의 촉매 용액을 촉매 생성부(200)로 펌핑한다. The catalyst solution mixed in the catalyst solution mixing unit 100 is supplied to the catalyst generating unit 200. At this time, the pump 201 is provided in the pipe connecting the catalyst solution mixing unit 100 and the catalyst generating unit 200, and the first mixing tank 122 or the second mixing tank of the catalyst solution mixing unit 100 is provided. The catalyst solution in 124 is pumped to the catalyst generator 200.

촉매 생성부(200)는 반응기(210), 가열부(220), 노즐(230), 가스 공급부(240), 및 외기 유입관(250)를 포함한다.The catalyst generating unit 200 includes a reactor 210, a heating unit 220, a nozzle 230, a gas supply unit 240, and an outside air inlet pipe 250.

반응기(210)는 촉매 용액의 분무 열 분해 공정이 진행되는 공간을 제공하며, 수직으로 길게 형성된다. 반응기(210)는 예를 들어, 원통 형상으로 제공될 수 있으며, 석영(Quartz) 또는 그라파이트(Graphite) 등과 같이 열에 강한 재질로 이루어질 수 있다.The reactor 210 provides a space in which the spray pyrolysis process of the catalyst solution proceeds and is formed vertically long. The reactor 210 may be provided, for example, in a cylindrical shape, and may be made of a heat resistant material such as quartz or graphite.

가열부(220)는 반응기(210)의 내측에 형성되어, 공정 진행 중 반응기(210)의 내부를 촉매 생성에 필요한 공정 온도까지 가열 및 유지할 수 있다. 가열부(220)는 온도 조절 장치(미도시)와 연결되며, 온도 조절 장치는 가열부(220)의 온도 및 반응기(210) 내부의 온도를 제어한다. 가열부(220)가 반응기(210) 내부에 형성되는 경우, 반응기(210) 내부의 온도를 보다 효율적이고 정확하게 조절할 수 있다. 반응기(210) 내부의 온도는 반응기(210) 내에서 형성되는 촉매 입자의 함수율과 큰 연관이 있다. 즉, 반응기(210) 내부의 온도를 조절함에 따라, 촉매 입자의 함수율이 제어된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 제조 장치에 따르면, 반응기(210) 내부에 발열부(220)를 형성하여, 반응기(210) 내부의 공기를 직접 가열함으로써, 반응기(210) 내부의 온도제어가 용이하다. 즉, 짧은 시간에 보다 미세하게 온도 제어가 가능하다. 따라서, 촉매 입자의 함수율을 원하는 값으로 보다 미세하게 조절할 수 있다. The heating unit 220 may be formed inside the reactor 210 to heat and maintain the inside of the reactor 210 to a process temperature required to generate a catalyst during the process. The heating unit 220 is connected to a temperature control device (not shown), and the temperature control device controls the temperature of the heating unit 220 and the temperature inside the reactor 210. When the heating unit 220 is formed inside the reactor 210, the temperature inside the reactor 210 may be more efficiently and accurately adjusted. The temperature inside the reactor 210 is highly related to the water content of the catalyst particles formed in the reactor 210. That is, by controlling the temperature inside the reactor 210, the water content of the catalyst particles is controlled. According to the catalyst manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, by forming a heat generating unit 220 in the reactor 210, by directly heating the air in the reactor 210, temperature control inside the reactor 210 is It is easy. That is, temperature control can be performed more finely in a short time. Therefore, the water content of the catalyst particles can be finely adjusted to the desired value.

가열부(220)는 복수개의 가열 부재(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)를 포함할 수 있다. 도면에서는 수직 방향으로 이격되어 형성된 복수개의 가열 부재를 도시하였으나, 이에 제한되지 않음은 물론이다. 즉, 복수개의 가열부재는 수평 방향으로 이격되어 형성될 수도 있으며, 불규칙적인 구성으로 형성될 수도 있다. 또는, 하나의 가열부재만이 형성될 수도 있다. The heating unit 220 may include a plurality of heating members 220a, 220b, 220c, 220d and 220e. Although the drawings illustrate a plurality of heating members spaced apart in the vertical direction, the present invention is not limited thereto. That is, the plurality of heating members may be spaced apart in the horizontal direction, or may be formed in an irregular configuration. Alternatively, only one heating member may be formed.

가열부(220)는 할로겐 램프, 가열 기판, 가열 배선, 가열 배관 및 LED를 포함하는 그룹에서 선택된 하나로 구성될 수 있다. 여기서, 가열 배관이라 함은, 그 내부로 가스, 유체 등을 공급하여 온도를 조절할 수 있는 배관을 의미하거나, 배관 형태로 구성된 가열가능한 부재(예를 들어, 금속)로 그 자체의 온도가 향상되어 반응기(210) 내부의 온도를 조절하는 배관을 의미한다. 가열 기판 및 가열 배선은 그 자체의 온도가 향상되어 반응기 내부의 온도를 조절할 수 있는 부재를 의미한다. The heating unit 220 may be configured as one selected from the group including a halogen lamp, a heating substrate, a heating wiring, a heating pipe, and an LED. Here, the heating pipe refers to a pipe that can control the temperature by supplying gas, fluid, etc. into the inside thereof, or a temperature of its own is improved by a heatable member (eg, a metal) configured in the form of a pipe. Means a pipe for controlling the temperature inside the reactor 210. The heating substrate and the heating wiring mean a member whose temperature itself is improved to control the temperature inside the reactor.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 가열부의 구성을 도시한 도면이다. 도 3a 내지 도 3d는 반응기(210)의 단면을 도시한 평면도이다. 3A to 3D are views illustrating a configuration of a heating unit according to various embodiments of the present disclosure. 3A to 3D are plan views showing cross sections of the reactor 210.

도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 가열부(222, 224, 226, 228)는 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 도 3a의 가열부(222)는 막대 형상이며, 도 3b의 가열부(224)는 고리 형상이고, 도 3c의 가열부(226)는 U자 형상이다. 도 3a 내지 도 3c의 가열부(222, 224, 226)는 할로겐 램프, 가열 기판, 가열 배선, 가열 배관, 및 LED를 포함하는 그룹에서 선택된 하나일 수 있다. 도 3d의 가열부(228)는 코일 형상의 열선으로 구성된다. 3A to 3D, the heating units 222, 224, 226, and 228 may be configured in various shapes. The heating portion 222 of FIG. 3A has a rod shape, the heating portion 224 of FIG. 3B has a ring shape, and the heating portion 226 of FIG. 3C has a U shape. The heating units 222, 224, and 226 of FIGS. 3A to 3C may be one selected from the group including a halogen lamp, a heating substrate, a heating wiring, a heating pipe, and an LED. The heating part 228 of FIG. 3D is composed of a coiled hot wire.

또한, 가열부는 고정부(a) 및 체결부(c)에 의해 반응기(210) 내부에 고정될 수 있다. 도 3a 내지 도 3d의 구성은 예시적인 실시예에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 수준에서 다양한 구성으로 변형될 수 있음은 자명하다. In addition, the heating part may be fixed inside the reactor 210 by the fixing part (a) and the fastening part (c). 3A to 3D are merely exemplary embodiments, and it is obvious that the present invention may be modified into various configurations at the level of those skilled in the art.

반응기(210) 상부에는 반응기(210) 내로 촉매 용액을 분사하는 노즐(230)이 구비된다. 촉매 용액 혼합부(100)에서 펌프(201)를 통해 촉매 생성부(200)로 공급된 촉매 용액은, 노즐(230)을 통해 반응기(210) 내로 분사될 수 있다. 이 때, 도면에 도시된 바와 같이, 가스 공급부(240)로부터 노즐(230)에 가스, 예를 들어 공기가 전달될 수 있다. 즉, 노즐(230)은 촉매 용액 혼합부(100)에서 촉매 용액을 공급받고, 가스 공급부(240)로부터 가스를 공급받아 촉매 용액을 액적 형태로 분사한다. Above the reactor 210, a nozzle 230 for spraying a catalyst solution into the reactor 210 is provided. The catalyst solution supplied from the catalyst solution mixing unit 100 to the catalyst generating unit 200 through the pump 201 may be injected into the reactor 210 through the nozzle 230. At this time, as shown in the figure, gas, for example, air may be transferred from the gas supply unit 240 to the nozzle 230. That is, the nozzle 230 receives the catalyst solution from the catalyst solution mixing unit 100, receives the gas from the gas supply unit 240, and injects the catalyst solution in the form of droplets.

노즐(130)은 예를 들어, 일류체 또는 이류체 노즐일 수 있다. 여기서, 일류체 노즐이라고 함은, 하나의 흐름, 예를 들어 촉매 용액 혼합부(100) 내의 촉매 용액의 압력 및 유속을 조절하여, 촉매 용액이 노즐(230)을 통과하면서 액적으로 분사될 수 있도록 하는 것을 의미할 수 있다. 이류체 노즐이라고 함은, 두 개의 흐름, 예를 들어 촉매 용액 혼합부(100)로부터 전달된 촉매 용액에, 가스 공급부(240)로부터 전달된 공기를 제공함으로써, 촉매 용액이 액적으로 분사되도록 하는 것을 의미할 수 있다.The nozzle 130 may be, for example, a hydraulic or two-fluid nozzle. Here, the "fluid nozzle" is a flow, for example, by adjusting the pressure and the flow rate of the catalyst solution in the catalyst solution mixing unit 100, so that the catalyst solution can be injected into the droplets while passing through the nozzle 230 It can mean doing. Two-fluid nozzle means that the catalyst solution is sprayed into two droplets, for example, by providing the air delivered from the gas supply unit 240 to the catalyst solution delivered from the catalyst solution mixing unit 100. Can mean.

도 1에 도시된 바와 같이, 반응기(210) 상부에 형성된 외기 유입관(250)을 통해 반응기(210) 내에 하강 외기(252)를 제공할 수 있다. 하강 외기(252)는 반응기(210) 내에서 하부 방향으로 이동하는 외부 기류이다. 하강 외기(252)는 노즐(230) 주변 및 반응기(210) 내부를 통과하면서, 노즐(230)을 통해 제공되는 촉매 용액의 액적이 반응기 벽면에 부착되는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 1, the falling outside air 252 may be provided in the reactor 210 through an outside air inlet pipe 250 formed on the reactor 210. The falling outside air 252 is an external airflow moving downward in the reactor 210. The falling outside air 252 may pass around the nozzle 230 and inside the reactor 210 to prevent droplets of catalyst solution provided through the nozzle 230 from adhering to the reactor wall.

한편, 반응기(210) 내에는 촉매 용액이 분무 열분해되어 생성되는 촉매 입자의 양을 측정할 수 있는 높이 측정 장치(260)가 구성될 수 있다. 높이 측정 장치(260)는 반응기(210) 내에 수직으로 형성되는데, 예를 들어, 유리관 형상 또는 막대 형상일 수 있다. Meanwhile, the height measuring device 260 may be configured in the reactor 210 to measure the amount of catalyst particles generated by spray pyrolysis of the catalyst solution. The height measuring device 260 is formed vertically in the reactor 210, for example, may be a glass tube shape or a rod shape.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반응기(210) 내에 높이 측정 장치(260)가 따로 구비되지 않고, 가열부(220)를 구성하는 다수개의 가열 부재(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)에 높이가 표시되어, 다수개의 가열부재를 통해 촉매 입자의 양을 측정할 수도 있다. On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the height measuring device 260 is not provided separately in the reactor 210, a plurality of heating members 220a, 220b, 220c, 220d, 220e constituting the heating unit 220. ), The height is indicated, and the amount of catalyst particles may be measured through a plurality of heating members.

반응기(210) 내부로 분사된 촉매 용액이 반응기를 통과하면, 촉매 입자로 수거된다. 생성된 촉매 입자는 반응기(210) 하부에 쌓이게 된다. 이 때, 촉매 입자는 수분율이 약 10-20%정도이다. 촉매 생성부(200)에서 수거되는 촉매 입자를 1차 건조가 완료된 촉매 입자라고 하기도 한다. When the catalyst solution injected into the reactor 210 passes through the reactor, it is collected as catalyst particles. The produced catalyst particles accumulate under the reactor 210. At this time, the catalyst particles have a water content of about 10-20%. The catalyst particles collected by the catalyst generating unit 200 may be referred to as catalyst particles in which primary drying is completed.

반응기(210) 하부에 쌓인 촉매 입자는 반응기(210) 하부와 연결된 연결관(301)을 통해 촉매 포집부(300)로 이송된다. 이 때, 연결관(301) 일측으로 외부 기체(303)를 제공하여, 촉매 입자가 촉매 포집부(300)로 이송되는 것을 도울 수 있다. The catalyst particles accumulated in the lower portion of the reactor 210 are transferred to the catalyst collecting part 300 through a connecting pipe 301 connected to the lower portion of the reactor 210. In this case, the external gas 303 may be provided to one side of the connecting pipe 301 to help the catalyst particles to be transferred to the catalyst collecting part 300.

촉매 포집부(300)는 포집부(320), 가열부(330) 및 정압 펌프(201)를 포함한다.The catalyst collecting unit 300 includes a collecting unit 320, a heating unit 330, and a constant pressure pump 201.

연결관(301)을 통과하는 기체의 흐름에 따라 반응기(210)에서 생성된 촉매 입자는 촉매 포집부(300)로 이동될 수 있다. 촉매 포집부(300)는 포집부(320)를 포함한다. 포집부(320)는 정압 펌프(201)를 통해 이물질 및 공기를 배출하는 백필터가 포함된다. 또한, 백필터 하부에는 백필터를 통해 걸러진 촉매 입자가 쌓이게 된다. 한편, 포집부(320)의 하부 주변에는 가열부(320)가 설치되어 포집부(320)로 이동된 촉매 입자를 건조시킨다. 즉, 촉매 포집부(300)로 제공된 촉매 입자는 2차 건조되어 잔여 수분량이 제거된다. 이 때, 몇몇 실시예에서, 정압 펌프(201)가 촉매 포집부(300)의 포집부(320)와 연결되어 포집부(320) 내부의 압력을 일정하게 유지시켜 줄 수 있다. 촉매 포집부(300)를 통과하여, 포집부(320) 하부에 쌓이게 되는 촉매 입자는 수분율이 10%이하인 촉매 입자이며, 이러한 촉매 입자를 포집한다. As the gas flows through the connection pipe 301, the catalyst particles generated in the reactor 210 may be moved to the catalyst collection unit 300. The catalyst collector 300 includes a collector 320. The collecting unit 320 includes a bag filter for discharging foreign matter and air through the positive pressure pump 201. In addition, catalyst particles filtered through the bag filter are accumulated under the bag filter. Meanwhile, the heating unit 320 is installed around the lower portion of the collecting unit 320 to dry the catalyst particles moved to the collecting unit 320. That is, the catalyst particles provided to the catalyst collection unit 300 are secondarily dried to remove residual moisture. At this time, in some embodiments, the positive pressure pump 201 may be connected to the collecting unit 320 of the catalyst collecting unit 300 to maintain a constant pressure inside the collecting unit 320. The catalyst particles that pass through the catalyst collecting unit 300 and accumulate under the collecting unit 320 are catalyst particles having a moisture content of 10% or less, and collect such catalyst particles.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치를 이용한 촉매 입자 제조 과정을 설명한다. Hereinafter, a process for preparing catalyst particles using a catalyst manufacturing apparatus for synthesizing carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1을 참조하면, 우선, 촉매 용액 혼합부(100)에서, 전이금속 전구체, 고체 산화물 담체를 용매에서 용해하여, 촉매 용액을 제공한다. 이어서, 촉매 용액을 촉매 생성부(200)로 공급하여, 촉매 용액을 1차 건조 시켜, 촉매 입자를 제공한다. 이 때, 반응기(210) 내의 온도는 예를 들어, 200-1000℃일 수 있다. 이어서, 1차 건조된 촉매 입자를 촉매 포집부(300)로 공급하여, 촉매 입자를 2차 건조시켜, 2차 건조된 촉매 입자를 제공한다. 이 때, 포집부(320) 내의 온도는 예를 들어, 200-500℃일 수 있다. 이어서, 포집부(320) 하부에 쌓인 촉매 입자를 포집한다. Referring to FIG. 1, first, in the catalyst solution mixing unit 100, a transition metal precursor and a solid oxide carrier are dissolved in a solvent to provide a catalyst solution. Subsequently, the catalyst solution is supplied to the catalyst generating unit 200, and the catalyst solution is first dried to provide catalyst particles. At this time, the temperature in the reactor 210 may be, for example, 200-1000 ° C. Subsequently, the first dried catalyst particles are supplied to the catalyst collecting unit 300, and the catalyst particles are secondly dried to provide second dried catalyst particles. In this case, the temperature in the collecting unit 320 may be, for example, 200-500 ° C. Subsequently, catalyst particles accumulated under the collecting unit 320 are collected.

한편, 포집된 촉매 입자는 입도별로 분류된 후, 항온, 항습 분위기에서 저장될 수 있다. Meanwhile, the collected catalyst particles may be classified by particle size and then stored in a constant temperature and constant humidity atmosphere.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the scope of the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalent concept are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.

100: 촉매 용액 혼합부 201: 펌프
200: 촉매 생성부 210: 반응기
220, 330: 가열부 230: 노즐
250: 가스 공급부 250: 외기 가스 공급관
300: 촉매 포집부 320: 포집부
380: 정압 펌프100: catalyst solution mixing unit 201: pump
200: catalyst generating unit 210: reactor
220, 330: heating unit 230: nozzle
250: gas supply unit 250: outside gas supply pipe
300: catalyst collector 320: collector
380: constant pressure pump

Claims (5)

ⅰ) 촉매 용액의 분무 열분해 공정이 진행되는 공간을 제공하는 반응기;
ⅱ) 상기 반응기 내부에서 반응기 내부의 온도를 조절하는 가열부;
ⅲ) 반응기 내에 수직으로 형성된 촉매 용액이 분무 열분해되어 생성되는 촉매 입자의 양을 측정할 수 있는 높이 측정 장치; 및
ⅳ) 상기 반응기 내로 촉매 용액을 분사하는 노즐;
을 포함하는 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치에 있어서,
상기 가열부는 반응기 내부에 할로겐 램프, 가열 기판, 가열 배선, 가열 배관 또는 LED에서 선택된 하나 이상의 가열 부재로 이루어진 다수의 가열 부재로 구성되어 있음을 특징으로 하는 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치.
Iii) a reactor providing space for spray pyrolysis of the catalyst solution to proceed;
Ii) a heating unit for controlling the temperature inside the reactor in the reactor;
Iii) a height measuring device capable of measuring the amount of catalyst particles produced by spray pyrolysis of the catalyst solution formed vertically in the reactor; And
Iii) a nozzle for injecting a catalyst solution into said reactor;
In the carbon nanotube synthesis catalyst production apparatus comprising:
The heating unit is a catalyst manufacturing apparatus for carbon nanotube synthesis, characterized in that composed of a plurality of heating members made of at least one heating member selected from the halogen lamp, heating substrate, heating wiring, heating pipe or LED inside the reactor.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 다수의 가열 부재는 촉매 용액이 분무 열분해되어 생성되는 촉매 입자의 양을 측정할 수 있도록 각각의 가열 부재의 장착된 위치의 높이가 표시됨을 특징으로 하는 탄소나노튜브 합성용 촉매 제조 장치.The method of claim 1, wherein the plurality of heating elements for carbon nanotubes synthesis, characterized in that the height of the mounting position of each heating member is displayed so as to measure the amount of catalyst particles generated by spray pyrolysis of the catalyst solution Catalyst production apparatus. 삭제delete 삭제delete
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