KR20060100019A - A method for fabrication of highly crystallized carbon nanotube using the thermal plasma chemical vapor deposition method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열플라즈마 화학기상증착법 (thermal plasma chemical vapor deposition)에 의한 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 발생된 열플라즈마의 고온을 이용하여 주입된 탄소원 기체나 액체를 열분해시켜 원자화하고 열플라즈마 플레임 내에 내열성 물질을 위치시킨 후, 열플라즈마 플레임에 편승하여 아음속의 속도를 가지고 흐르는 탄소원자 빔을 내열성 물질에 충돌시켜 탄소나노튜브를 제조하는 것으로 구성되며; 탄소원을 연속적으로 공급할 수 있기 때문에 탄소나노튜브를 연속 및 대량 생산하는 것이 가능하며, 금속촉매를 사용하지 않으므로 정제공정을 생략할 수 있으며, 발생된 열플라즈마가 수천 내지 수만 도의 고온을 구현할 수 있으므로 고결정성을 갖는 고품질의 탄소나노튜브를 제조할 수 있으며, 또한 플라즈마 플레임 내에 위치된 내열성 물질과 탄소플라즈마와의 충돌시간을 조절하여 탄소나노튜브의 직경을 조절할 수 있다.The present invention relates to a method for producing carbon nanotubes by thermal plasma chemical vapor deposition, and thermally decomposes an injected carbon source gas or liquid using the high temperature of thermal plasma generated according to the present invention and atomizes it. And placing the heat resistant material in the thermal plasma flame, then piggybacking on the heat plasma flame to impinge the carbon atom beam flowing at a speed of subsonic velocity into the heat resistant material to produce carbon nanotubes; Since the carbon source can be continuously supplied, carbon nanotubes can be continuously and mass-produced, and since the metal catalyst is not used, the purification process can be omitted, and the generated thermal plasma can realize high temperature of thousands to tens of thousands of degrees. High quality carbon nanotubes can be manufactured with high quality, and the diameter of the carbon nanotubes can be controlled by controlling the collision time between the heat resistant material and the carbon plasma located in the plasma flame.
탄소나노튜브, 열플라즈마 화학기상증착, 탄소원자 빔 Carbon nanotubes, thermal plasma chemical vapor deposition, carbon atom beam
Description
도 1은 열플라즈마 화학기상증착 장치 (TPCVD, thermal plasma chemical vapor deposition)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a thermal plasma chemical vapor deposition (TPCVD).
<도면 부호의 설명><Description of Drawing>
1. 전원 공급기.1. Power supply.
2. 플라즈마 가스 주입구.2. Plasma gas inlet.
3. 탄화수소계 물질 주입구.3. Hydrocarbon material inlet.
4. 열플라즈마 플레임.4. Thermal plasma flame.
5. 내열성 물질.5. Heat resistant material.
6. 배기구.6. Air vents.
7. 플라즈마 음극.7. Plasma cathode.
8. 플라즈마 양극 노즐.8. Plasma anode nozzle.
도 2는 본 발명에 따라 TPCVD법으로 제조된 탄소나노튜브의 FESEM (field emission scanning electron microscopy) 사진들이다.2 is a field emission scanning electron microscopy (FESEM) photograph of carbon nanotubes prepared by TPCVD according to the present invention.
<도면 부호의 설명><Description of Drawing>
1. 탄소나노튜브.1. Carbon Nanotubes.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 탄소나노튜브의 HRTEM (high resolution transmission electron microscopy) 사진들이다.3 is a high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) photographs of carbon nanotubes prepared according to the present invention.
도 4는 Raman scattering과 XRD (X-ray diffraction) 분석을 통해 본 발명에 따라 제조된 탄소나노튜브가 고결정성 특성을 가짐을 보여준다.4 shows that the carbon nanotubes prepared according to the present invention through Raman scattering and XRD (X-ray diffraction) analysis have high crystalline properties.
<도면 부호의 설명><Description of Drawing>
1. Raman scattering 분석 결과1. Raman scattering analysis results
2. XRD 분석 결과2. XRD Analysis Results
도 5는 본 발명에 따라 합성된 탄소나노튜브의 순도를 TGA (thermo gravimetric analysis)로 분석한 결과이다.5 is a result of analyzing the purity of the carbon nanotubes synthesized according to the present invention by TGA (thermo gravimetric analysis).
본 발명은 열플라즈마 화학기상증착법 (thermal plasma chemical vapor deposition)에 의한 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기상 및 액상의 탄화수소계 물질로부터 열플라즈마의 고온으로 열분해시켜 탄소원자를 생성하고 이를 열플라즈마 플레임에 편승시켜 탄소원자 빔을 특정온도로 유지시킨 후, 열플라즈마 플레임 내에 위치된 내열성 물질에 충돌시켜 탄소나노튜브를 성장시키는 열플라즈마화학기상증착법에 의한 탄소나노튜브의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing carbon nanotubes by thermal plasma chemical vapor deposition, and more particularly, to thermally decompose at high temperature of thermal plasma from gaseous and liquid hydrocarbon materials to generate carbon atoms. A method of manufacturing carbon nanotubes by thermal plasma chemical vapor deposition, in which a carbon atom tube is grown by piggybacking on a thermal plasma flame to maintain a carbon atom beam at a specific temperature and then colliding with a heat-resistant material located in the thermal plasma flame. will be.
탄소나노튜브는 (CNT, carbon nanotube) 하나의 탄소원자에 이웃하는 세 개의 탄소 원자들이 결합되어 있으며, 상기 탄소 원자들간의 결합에 의해서 육각 환형이 이루어지고, 이들이 벌집형태로 반복된 평면이 말려서 원통형 튜브구조를 이룬 물질이다. 상기와 같은 CNT는 그 구조에 따른 전기적 특성의 변화, 열적, 화학적 및 기계적 안정성 등이 우수한 특성과 다양한 응용 가능성이 제시되고 있으며, 그 응용 분야는 나노전자소자, 전계방출 에미터, 수소 및 이온 저장, 복합재 (composite), 센서 등으로 광범위하다. 이와 같은 CNT를 제조하기 위해 개발된 방법은 크게 다음과 같이 분류된다. 즉, 초기의 전기방전 방법과 레이저 증발법으로 CNT의 구조 및 전기적 특성 연구를 위한 소량의 탄소나노튜브를 제조하였고, 이후 CNT를 제조하기 위하여 개발된 주요 방법으로는 아크방전법 (arc discharge), 레이저기화법 (laser evaporation), 열화학기상증착법 (thermal chemical vapor deposition), 플라즈마합성법(plasma) 등이 제시되고 있다 [미국특허 제5,424,054호; Chem. Phys. Lett. 243, 1.12 (1995); Science, 273, 483-487 (1996); 미국특허 제6,210,800호; 미국특허 제6,221,330호; WO 00/26138]. 이러한 방법들은 복잡한 반응공정에서 탄소나노튜브를 제조하고, 또 제조되는 양이 소량이므로 연속공정을 통한 대량생산 공정이 거의 불가능한 실정이며, 금속촉매를 이용하여 탄소나노튜브를 제조하므로 정제공정이 추가적으로 수행되어야한다.Carbon nanotubes (CNT, carbon nanotube) are three carbon atoms adjacent to one carbon atom is bonded, the hexagonal ring is formed by the bond between the carbon atoms, they are honeycomb-shaped plane is rolled and cylindrical It is a tube-shaped material. Such CNTs have been suggested to have excellent properties such as change in electrical properties, thermal, chemical and mechanical stability according to their structure, and various applications, and their application fields include nanoelectronic devices, field emission emitters, hydrogen and ion storage. Wide range of materials, composites, sensors, etc. The methods developed for producing such CNTs are broadly classified as follows. That is, a small amount of carbon nanotubes were prepared for the structure and electrical properties of the CNTs by the initial electric discharge method and the laser evaporation method, and then the main methods developed to manufacture the CNTs were arc discharge, arc discharge, Laser evaporation, thermal chemical vapor deposition, plasma synthesis and the like have been proposed [US Patent No. 5,424,054; Chem. Phys. Lett. 243, 1.12 (1995); Science, 273, 483-487 (1996); US Patent No. 6,210,800; US Patent No. 6,221,330; WO 00/26138. In these methods, carbon nanotubes are manufactured in a complex reaction process, and since the amount of the produced is small, the mass production process through the continuous process is almost impossible. Since carbon nanotubes are manufactured using a metal catalyst, the purification process is additionally performed. Should be.
이에, 본 발명자들 열플라즈마 플레임에 의해 구현되는 특정의 온도 하에서 기상 및 액상의 탄화수소계 물질을 원자로 열분해 시킨 후 이를 열플라즈마 플레임에 편 승시켜 탄소원자 빔을 만들고, 열플라즈마 플레임 내에 위치된 내열성 물질에 충돌시켜 탄소나노튜브를 제조하는 방법을 개발하였다. 본 발명은 탄소가스를 연속적으로 공급할 수 있기 때문에 탄소나노튜브를 연속 및 대량 생산하는 것이 가능하며, 금속촉매를 사용하지 않으므로 정제공정을 생략할 수 있으며, 발생된 열플라즈마가 수천 내지 수만 도의 고온을 구현할 수 있으므로 고결정성을 갖는 고품질의 탄소나노튜브를 제조할 수 있으며, 또한 플라즈마 플레임 내에 위치된 내열성 물질과 탄소원자 빔의 충돌시간을 조절하여 탄소나노튜브의 직경을 조절할 수 있다. 따라서 본 발명을 통해 상기의 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 여겨진다.Thus, the inventors thermally decompose gaseous and liquid hydrocarbonaceous materials into atoms under a specific temperature implemented by a thermal plasma flame, and then propagate them to a thermal plasma flame to produce a carbon atom beam, and a heat resistant material located within the thermal plasma flame. It was developed a method for producing carbon nanotubes by impinging on. In the present invention, since the carbon gas can be continuously supplied, carbon nanotubes can be continuously and mass-produced, and since the metal catalyst is not used, the purification process can be omitted. Since it can be implemented, a high quality carbon nanotube having high crystallinity can be manufactured, and the diameter of the carbon nanotube can be controlled by controlling the collision time of the heat resistant material and the carbon atom beam positioned in the plasma flame. Therefore, it is believed that the above problems can be solved through the present invention.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열플라즈마 화학기상증착법을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법은, (가) 고온의 열플라즈마 플레임을 플라즈마 가스를 주입하여 형성시키는 단계; (나) 형성된 열플라즈마의 고온을 이용하여 기상 또는 액상의 탄화수소계 물질을 플라즈마 플레임 내로 주입하여 원자화 시킨 후 열플라즈마에 편승시켜 아음속의 속도로 흐르게 하는 단계; (다) 열플라즈마 플레임 내에 내열성 물질을 위치시켜 아음속의 속도로 흐르는 탄소원자 빔을 내열성 물질에 충돌시키는 단계; 및 (라) 내열성 물질과 탄소원자 빔의 충돌시간을 조절하여 제조하고자 하는 탄소나노튜브의 직경을 조절하는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing carbon nanotubes using the thermal plasma chemical vapor deposition method according to the present invention comprises the steps of: (a) forming a high temperature thermal plasma flame by injecting plasma gas; (B) injecting a gaseous or liquid hydrocarbon-based material into the plasma flame using the high temperature of the formed thermal plasma and atomizing it, then piggybacking on the thermal plasma to flow at a subsonic speed; (C) placing the heat resistant material within the thermal plasma flame to impinge the heat resistant material with the carbon atom beam flowing at a subsonic speed; And (d) adjusting the diameter of the carbon nanotubes to be manufactured by adjusting the collision time of the heat resistant material and the carbon atom beam.
본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 고온의 열플라즈마 플레임은 비이송식 또는 이송식 열플라즈마 토치 (torch)를 이용하여 형성 시키며, 플라즈마 토치의 양극 노즐의 직경은 2 ~ 15 mm의 크기이며, 4 ~ 6 mm가 바람직하다. 형성된 플라즈 마 플레임의 적당한 온도는 1000 ~ 20000 oC이며, 5000 ~ 10000 oC가 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계에서 플라즈마 플레임 내로 탄화수소계 물질을 주입하기 위한 주입구는 플라즈마 음극과 0 ~ 10 mm 거리 사이에 위치되며, 0 ~ 5 mm 사이가 바람직하다. 사용되는 탄화수소계 물질은 메탄, 에틸렌, 아세틸렌 등의 가스 및 알콜류의 액상이 사용된다. 탄화수소계 물질의 양은 열플라즈마 플레임을 형성하기 위해 주입되는 플라즈마 가스의 양과 플라즈마 양극 노즐의 직경 및 주입구와 플라즈마 음극 사이의 거리를 고려하여 결정하며, 플라즈마 가스양과 비교하여 그 양이 많을수록 바람직하다.In the present invention, in the step (a), the high temperature thermal plasma flame is formed using a non-feeding or transporting thermal plasma torch, and the diameter of the anode nozzle of the plasma torch is 2 to 15 mm in size. 4-6 mm is preferable. Suitable temperatures of the plasma flame formed are 1000 to 20000 o C, with 5000 to 10000 o C being preferred. In addition, in the present invention, the injection hole for injecting hydrocarbon-based material into the plasma frame in the step (b) is located between the plasma cathode and 0 ~ 10 mm distance, preferably between 0 ~ 5 mm. As the hydrocarbon-based material to be used, a liquid such as gas and alcohols such as methane, ethylene and acetylene is used. The amount of hydrocarbon-based material is determined in consideration of the amount of plasma gas injected to form the thermal plasma flame, the diameter of the plasma anode nozzle, and the distance between the injection port and the plasma cathode, and the higher the amount, the better.
상기 (다) 단계에서 형성된 탄소플라즈마는 플라즈마 노즐 축방향으로 온도구배를 가지고 온도가 급격하게 저하되므로 4000 oC 이상의 온도를 갖는 부분에 내열성 물질을 위치시켜 충돌시켜야 함이 바람직하다.Since the carbon plasma formed in the step (c) has a temperature gradient in the axial direction of the plasma nozzle and the temperature drops sharply, it is preferable to place the heat-resistant material at a portion having a temperature of 4000 ° C. or higher to collide with it.
상기 (라) 단계는 내열성 물질과 탄소원자와의 충돌시간을 조절하여 제조하고자 하는 탄소나노튜브의 직경을 조절하는 단계로서, 충돌시간 조절은 내열성 물질을 회전 또는 탄소플라즈마를 펄스형태로 변형 시키는 것 중 어느 한 충돌공정에 또는 혼합 공정에 의해 이루어진다. 충돌시간은 0.01 ~ 1000 μ초 사이에서 이루어지며, 이들 시간에 따라 탄소나노튜브의 직경이 결정된다.The step (d) is to adjust the diameter of the carbon nanotubes to be produced by controlling the collision time between the heat-resistant material and the carbon atom, the collision time control is to transform the heat-resistant material or to transform the carbon plasma into a pulse form It is made by either a collision process or by a mixing process. Collision time is between 0.01 ~ 1000 μ seconds, the diameter of the carbon nanotubes are determined according to these times.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 열플라즈마 화학기상증착법을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing carbon nanotubes using the thermal plasma chemical vapor deposition method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 기상 및 액상의 탄화수소계 물질을 열플라즈마의 고온으로 열분해 시켜 생성된 탄소원자를 탄소원으로 하고 이를 열플라즈마 플레임에 편승시켜 탄소원자 빔을 만든 후, 열플라즈마 플레임 내에 위치된 내열성 물질에 충돌시켜 탄소나노튜브를 제조하는 것을 특징으로 한다. 즉, 기상 및 액상의 탄화수소계 물질을 열플라즈마를 이용하여 원자화하고 이를 금속촉매 대신 내열성 물질을 플라즈마 플레임 내에 위치시켜 충돌시키므로 탄소클러스터가 생성되고 이로부터 탄소나노튜브가 제조된다.The present invention thermally decomposes gaseous and liquid hydrocarbon-based materials to a high temperature of thermal plasma to form a carbon atom as a carbon source, and piggybacks the thermal plasma flame to form a carbon atom beam, and then collides with a heat-resistant material located in the thermal plasma flame. It is characterized in that the production of carbon nanotubes. In other words, carbonaceous and liquid hydrocarbon-based materials are atomized using thermal plasma, and heat-resistant materials are collided by placing them in the plasma flame instead of metal catalysts, thereby producing carbon clusters and carbon nanotubes prepared therefrom.
이와 같은 탄소나노튜브 제조 방법에 있어서, 고온의 반응온도를 구현할 수 있어 고결정성을 갖는 고품질의 탄소나노튜브를 제조할 수 있으며, 금속촉매를 사용하지 않으므로 정제공정을 생략할 수 있으며, 탄소원을 연속적으로 공급할 수 있기 때문에 탄소나노튜브를 연속 및 대량 생산을 가능하게 할 수 있다.In the carbon nanotube manufacturing method as described above, it is possible to implement a high temperature reaction temperature to produce high quality carbon nanotubes having high crystallinity, and since the metal catalyst is not used, the purification process can be omitted, and the carbon source is continuously It is possible to supply carbon nanotubes to enable continuous and mass production of carbon nanotubes.
이러한 열플라즈마 화학기상증착법을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법을 공정 단계별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The method of manufacturing carbon nanotubes using the thermal plasma chemical vapor deposition method is described in detail according to the process steps as follows.
먼저, 열플라즈마 토치를 이용하여 고온의 열플라즈마 플레임을 형성 시킨다. 이때, 도 1에 도시한 바와 같이, 열플라즈마 토치는 비이송식 또는 이송식 열플라즈마 토치를 이용하여 형성 시키며, 플라즈마 토치의 양극 노즐의 직경은 2 ~ 15 mm의 크기이며, 4 ~ 6 mm가 바람직하다. 형성된 플라즈마 플레임의 적당한 온도는 1000 ~ 20000 oC이며, 5000 ~ 10000 oC가 바람직하다.First, a high temperature thermal flame is formed using a thermal plasma torch. At this time, as shown in Figure 1, the thermal plasma torch is formed using a non-feeding or transfer thermal plasma torch, the diameter of the anode nozzle of the plasma torch is 2 to 15 mm in size, 4 to 6 mm desirable. Suitable temperatures of the plasma flame formed are 1000 to 20000 o C, with 5000 to 10000 o C being preferred.
다음에, 기상 또는 액상의 탄화수소계 물질을 플라즈마 플레임 내로 주입하여 플라즈마의 고온으로 원자로 열분해 시킨 후 열플라즈마에 편승시켜 아음속의 속도로 흐르게 한다. 이 공정에서 플라즈마 플레임 내로 탄화수소계 물질을 주입하기 위한 주입구는 플라즈마 음극과 0 ~ 10 mm 거리 사이에 위치되며, 0 ~ 5 mm 사이가 바람직하다. 사용되는 탄화수소계 물질은 메탄, 에틸렌, 아세틸렌 등의 가스 및 알콜류의 액상이 사용된다. 탄화수소계 물질의 양은 열플라즈마 플레임을 형성하기 위해 주입되는 플라즈마 가스의 양과 플라즈마 양극 노즐의 직경 및 주입구와 플라즈마 음극 사이의 거리를 고려하여 결정하며, 플라즈마 가스양과 비교하여 그 양이 많을수록 바람직하다.Next, a gaseous or liquid hydrocarbon-based material is injected into the plasma flame to thermally decompose the reactor to a high temperature of the plasma and then piggybacked on a thermal plasma to flow at a subsonic speed. In this process, an injection hole for injecting hydrocarbon-based material into the plasma frame is located between 0 and 10 mm from the plasma cathode, preferably between 0 and 5 mm. As the hydrocarbon-based material to be used, a liquid such as gas and alcohols such as methane, ethylene and acetylene is used. The amount of hydrocarbon-based material is determined in consideration of the amount of plasma gas injected to form the thermal plasma flame, the diameter of the plasma anode nozzle, and the distance between the injection port and the plasma cathode, and the higher the amount, the better.
다음에, 도 1에 도시한 바와 같이, 열플라즈마 플레임 내에 내열성 물질을 위치시켜 아음속의 속도로 흐르는 탄소원자 빔을 내열성 물질에 충돌시킨다. 이 공정에서 형성된 탄소원자 빔은 플라즈마 노즐 축방향으로 온도구배를 가지고 온도가 급격하게 저하되므로 4000 oC 이상의 온도를 갖는 부분에 내열성 물질을 위치시켜 충돌시켜야 함이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 1, the heat resistant material is placed in the thermal plasma flame to impinge the carbon atom beam flowing at the subsonic speed against the heat resistant material. Since the carbon atom beam formed in this process has a temperature gradient in the axial direction of the plasma nozzle and the temperature drops sharply, it is preferable to place the heat-resistant material at a portion having a temperature of 4000 ° C. or higher to collide with it.
다음에, 내열성 물질과 탄소원자 빔의 충돌시간을 조절하여 제조하고자 하는 탄소나노튜브의 직경을 조절한다. 이 공정을 통해 내열성 물질과 탄소원자 빔의 충돌시간을 조절하여 제조하고자 하는 탄소나노튜브의 직경을 조절할 수 있다. 충돌시간 조절은 내열성 물질을 회전 또는 탄소원자 빔을 펄스형태로 변형 시키는 것 중 어느 한 충돌공정에 또는 혼합 공정에 의해 이루어진다. 직경 조절 충돌시간은 0.01 ~ 1000 μ초 사이에서 이루어지며, 이들 시간에 따라 탄소나노튜브의 직경이 결정된다.Next, the diameter of the carbon nanotubes to be manufactured is controlled by adjusting the collision time between the heat resistant material and the carbon atom beam. Through this process, the diameter of the carbon nanotubes to be manufactured can be controlled by controlling the collision time between the heat resistant material and the carbon atom beam. Collision time control is achieved by either a collision process or a mixing process, either by rotating the heat resistant material or by transforming the carbon atom beam into pulses. Diameter adjustment collision time is made between 0.01 ~ 1000 μsec, the diameter of the carbon nanotubes are determined according to these times.
이와 같이 제조된 탄소나노튜브를 다양한 방법으로 분석한 결과들이 도2, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 제조된 탄소나노튜브는 고결정성을 가진다. 또한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기의 공정을 통해 제조된 생성물에는 탄소나노튜브가 80 wt% 이상 고순도로 존재한다. The results of analyzing the carbon nanotubes prepared in various ways are shown in FIGS. 2, 3, 4, and 5. 3 and 4, the prepared carbon nanotubes have high crystallinity. In addition, as shown in Figure 5, the carbon nanotubes present in the product produced through the above process is present in a high purity of 80 wt% or more.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열플라즈마 화학기상증착법을 이용한 탄소나노튜브의 제조방법은, 고온의 열플라즈마 플레임을 플라즈마 가스를 주입하여 형성시키는 단계; 형성된 고온의 열플라즈마 플레임을 이용하여 기상 또는 액상의 탄화수소계 물질을 플라즈마 플레임 내로 주입하여 원자화한 후 열플라즈마에 편승시켜 아음속의 속도로 탄소원자 빔을 흐르게 하는 단계; 열플라즈마 플레임 내에 내열성 물질을 위치시켜 아음속의 속도로 흐르는 탄소원자 빔을 내열성 물질에 충돌시키는 단계; 및 내열성 물질과 탄소원자 빔과의 충돌시간을 조절하여 제조하고자 하는 탄소나노튜브의 직경을 조절하는 단계;를 포함하는 공정을 수행하여 탄소나노튜브를 제조함으로써, 고온의 반응온도 구현을 통해 고결정성을 갖는 고품질의 탄소나노튜브를 제조할 수 있으며, 금속촉매를 사용하지 않으므로 정제공정을 생략할 수 있으며, 탄소가스를 연속적으로 공급할 수 있기 때문에 탄소나노튜브를 연속 및 대량 생산할 수 있다.As described above, the carbon nanotube manufacturing method using the thermal plasma chemical vapor deposition method according to the present invention comprises the steps of forming a high temperature thermal plasma flame by injecting plasma gas; Injecting and vaporizing a gaseous or liquid hydrocarbon-based material into the plasma flame by using the formed high temperature thermal plasma flame and then piggybacking the thermal plasma to flow a carbon atom beam at a subsonic speed; Placing the heat resistant material in the thermal plasma flame to impinge the heat resistant material with the carbon atom beam flowing at a subsonic speed; And controlling the diameter of the carbon nanotubes to be manufactured by controlling the collision time between the heat-resistant material and the carbon atom beam. The high quality carbon nanotubes can be prepared, and since the metal catalyst is not used, the refining process can be omitted, and the carbon nanotubes can be continuously supplied, so that carbon nanotubes can be continuously and mass produced.
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