碳納米管自1991年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，由于其獨(dú)特的一維中空管狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)特性如化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、高比表面積等，引起了研究者們極大的關(guān)注。目前碳納米管的制備方式有三種，電弧放電法、激光蒸發(fā)法和化學(xué)氣相沉積法。

其中電弧放電法在真空反應(yīng)室中進(jìn)行，在惰性氣氛或者氫氣下，采用一個(gè)較粗的石墨棒為陰極，另一個(gè)較細(xì)的石墨棒為陽(yáng)極，電弧在放電過(guò)程中不斷消耗陽(yáng)極的石墨棒同時(shí)在陰極石墨上沉積得到含有碳納米管的固體產(chǎn)物。激光蒸發(fā)法是在一個(gè)高溫電阻爐體內(nèi)，由激光束激發(fā)石墨靶，在惰性氣流下碳被沉積到水冷銅柱上。這個(gè)方法成本高，產(chǎn)物品質(zhì)低，應(yīng)用極少?；瘜W(xué)氣相沉積法(CVD)的基本過(guò)程為含碳的氣體流經(jīng)催化劑顆粒表面時(shí)被分解，碳沉積后生成納米碳管。

這些方法中碳源通常是有機(jī)碳?xì)湫》肿?，如：甲烷、乙炔、乙烯等，而?duì)于采用有機(jī)聚合物，特別是塑料一類(lèi)的聚烯烴作為碳納米管制備的碳源材料的應(yīng)用很少。

在碳納米管的制備上，不同因素對(duì)于產(chǎn)物的影響較大。在宏量制備的程度上，實(shí)驗(yàn)室級(jí)別并不明顯的影響就會(huì)被進(jìn)一步放大。以聚烯烴等有機(jī)聚合物為碳源時(shí)候，其催化裂解產(chǎn)生碳納米管需要經(jīng)歷一系列復(fù)雜反應(yīng)，由于聚烯烴等有機(jī)聚合物會(huì)熱解生成不同的小分子，因而對(duì)于碳納米管的生成而言其注入的碳源小分子是十分復(fù)雜的，而最終，在宏量制備的尺度上的制備上會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品的均一性產(chǎn)生很大的影響。

為了解決以塑料一類(lèi)的聚烯烴作為碳源材料制備碳納米管的問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種以廢塑料為原料的碳納米管制備系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明提供一種以廢塑料為原料的碳納米管制備系統(tǒng)，包括：

廢塑料預(yù)處理子系統(tǒng)，其用于對(duì)廢塑料篩分破碎、熱熔以獲得廢塑料熔融物；與廢塑料預(yù)處理子系統(tǒng)連接的廢塑料熱解子系統(tǒng)，其用于對(duì)廢塑料熔融物熱解以獲得熱解揮發(fā)分；與廢塑料熱解子系統(tǒng)連接的碳納米管制備子系統(tǒng)，其用于對(duì)熱解揮發(fā)分催化裂解獲得碳納米管；以及與碳納米管制備子系統(tǒng)連接的碳納米管純化子系統(tǒng)，碳納米管純化子系統(tǒng)包括：低溫氧化裝置，其通過(guò)氯氣對(duì)碳納米管表層低溫氧化以剝開(kāi)金屬催化劑的碳層與無(wú)定型積碳；與低溫氧化裝置連接的高溫氧化裝置，其通過(guò)二氧化碳與氯氣高溫氧化以去除無(wú)定型積碳；以及與高溫氧化裝置連接的酸洗裝置，其通過(guò)氯氣與水生成的酸性溶液對(duì)碳納米管表層表面酸洗去除金屬氧化劑。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：碳納米管制備子系統(tǒng)設(shè)置主反應(yīng)爐和預(yù)反應(yīng)爐構(gòu)成兩級(jí)流化床反應(yīng)器，減少碳納米管生長(zhǎng)的過(guò)程中因體積會(huì)膨脹而產(chǎn)生的密度變化幅度；碳納米管純化子系統(tǒng)通過(guò)氯氣對(duì)碳納米管表層低溫氧化以剝開(kāi)金屬催化劑的碳層與無(wú)定型積碳、通過(guò)二氧化碳與氯氣高溫氧化以去除無(wú)定型積碳、通過(guò)氯氣與水生成的酸性溶液對(duì)碳納米管表層表面酸洗去除金屬氧化劑，從而得到高純度的碳納米管產(chǎn)物；利用工業(yè)氯氣電解槽用以電解海水生成氯氣為碳納米管純化子系統(tǒng)供應(yīng)氯氣，對(duì)碳納米管進(jìn)行純化，保證了宏量制備碳納米管的產(chǎn)物的均一性，實(shí)現(xiàn)廢塑料的高效回收利用，同時(shí)氫氣提純子系統(tǒng)對(duì)碳納米管制備子系統(tǒng)與工業(yè)氯氣電解槽產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行整合、吸附、除雜，得到富氫產(chǎn)品，最終獲得高均一性的碳納米管與高純度的氫氣。