本申请涉及碳纳米管生长，尤其涉及一种单壁碳纳米管的制备方法及连续生产系统。
背景技术：
1、碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的管状结构，按照组成碳纳米管管壁的层数可将碳纳米管分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，其中单壁碳纳米管具有优异的轻量化、机械、电、热、光学等性能，这些特殊特性使得单壁碳纳米管在航空航天设备、储能、柔性透明微电子、多功能复合材料等应用中具备巨大的应用潜力。然而，如何批量化制备单壁碳纳米管一直制约其在各领域的应用，因此，非常必要研究单壁碳纳米管的批量化制备技术。
2、碳纳米管的制备方法包括电弧放电法、激光蒸发法和化学气相沉积法等，其中电弧放电法、激光蒸发法产率低、能耗高，难以实现大规模生产。浮动催化剂化学气相沉积法制备碳纳米管具有纯度高、连续性强、易规模化等优点，是目前主要的制备碳纳米管的方案。然而，在浮动催化剂化学气相沉积法中，无法控制催化剂的尺寸，所制备的产品中包含大量的多壁碳纳米管。
3、因此，对于如何控制金属催化剂尺寸，实现连续、稳定的制备单壁碳纳米管，是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种单壁碳纳米管的制备方法及连续生产系统，单壁碳纳米管的制备方法通过微波等离子发生器激发催化剂，使催化剂形成纳米级的催化剂颗粒，再通过气体逐级筛选，获得纳米级催化剂分散液，解决了现有技术中催化剂尺寸无法控制导致产品中包含大量多壁碳纳米管的问题。
2、为了实现上述发明目的之一，本申请一实施方式提供一种单壁碳纳米管的制备方法及连续生产系统，催化剂预处理：采用微波等离子发生器将催化剂激发形成纳米级颗粒，再依次采用密度递减的气体对纳米级的催化剂颗粒进行梯度筛选，筛选后的纳米级的催化剂颗粒与液体碳源和促进剂形成催化剂分散液；
3、催化生长：将催化剂分散液经过雾化器雾化后通过载气带入反应器中，对反应器加热至1000～1500℃使单壁碳纳米管生长。
4、作为本申请一实施方式的进一步改进，采用石墨管作为反应器。
5、作为本申请一实施方式的进一步改进，所述石墨管表面涂覆金属涂层。
6、作为本申请一实施方式的进一步改进，所述金属涂层为钛基、镍基或锆基涂层。
7、作为本申请一实施方式的进一步改进，催化剂预处理中，依次采用kr和n2对催化剂颗粒进行筛选。
8、作为本申请一实施方式的进一步改进，所述催化剂为金属催化剂，金属催化剂为fe、co、ni、pd、pt、cu、mn、cr、mo、ge中的至少一种。
9、作为本申请一实施方式的进一步改进，液体碳源为有机烃类液体碳源或有机醇类液体碳源。
10、作为本申请一实施方式的进一步改进，液体碳源为甲醇、乙醇、丙酮、丁醇、苯甲醇、苯、乙二醇、乙醚或正己烷中的至少一种。
11、作为本申请一实施方式的进一步改进，催化生长步骤中，向反应器中充入气体碳源。
12、作为本申请一实施方式的进一步改进，气体碳源为一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔中的一种或多种。
13、作为本申请一实施方式的进一步改进，所述促进剂为水、噻吩、醋酸钼中的一种或多种。
14、本申请一实施方式还提供一种单壁碳纳米管连续生产系统，包括：
15、催化剂预处理装置：包括依次连接的反应罐、筛选罐和收集罐，反应罐连接微波等离子发生器，反应罐和筛选罐依次充入密度递减的气体；
16、反应装置：包括与收集罐连接的雾化器、与雾化器连接的反应器和为反应器加热的加热器，所述雾化器和反应器之间连接有供气罐；
17、收料装置，与所述反应器的输出端连接。
18、作为本申请一实施方式的进一步改进，所述反应器连接碳源补充单元，碳源补充单元连通至反应器中部位置。
19、作为本申请一实施方式的进一步改进，所述供气罐中所供气体为h2、n2或ar。
20、作为本申请一实施方式的进一步改进，所述收料装置包括收料箱、与收料箱连通的尾气排放管道、用于切断或者连通收料箱和反应器的开关阀组。
21、本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
22、本申请提供的单壁碳纳米管的制备方法先通过微波等离子发生器激发催化剂，使催化剂形成纳米级的催化剂颗粒，再通过密度依次减小的气体进行逐级筛选，筛选出尺寸更小的催化剂颗粒，与液体碳源混合获得催化剂分散液；再将催化剂分散液通过雾化器雾化后由载气带入反应器中，加热后使碳原子在催化剂表面生长，生产出的单壁碳纳米管纯度ig/id＞80。
1.一种单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，采用石墨管作为反应器。
3.根据权利要求2所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述石墨管表面涂覆金属涂层。
4.根据权利要求3所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述金属涂层为钛基、镍基或锆基涂层。
5.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，催化剂预处理中，依次采用kr和n2对催化剂颗粒进行筛选。
6.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述催化剂为金属催化剂，金属催化剂为fe、co、ni、pd、pt、cu、mn、cr、mo、ge中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，液体碳源为有机烃类液体碳源或有机醇类液体碳源。
8.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，液体碳源为甲醇、乙醇、丙酮、丁醇、苯甲醇、苯、乙二醇、乙醚或正己烷中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，催化生长步骤中，向反应器中充入气体碳源。
10.根据权利要求9所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，气体碳源为一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔中的一种或多种。
11.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述促进剂为水、噻吩、醋酸钼中的一种或多种。
12.一种单壁碳纳米管连续生产系统，其特征在于，包括：
13.根据权利要求12所述的单壁碳纳米管连续生产系统，其特征在于，所述反应器连接碳源补充单元，碳源补充单元连通至反应器中部位置。
14.根据权利要求12所述的单壁碳纳米管连续生产系统，其特征在于，所述供气罐中所供气体为h2、n2或ar。
15.根据权利要求12所述的单壁碳纳米管连续生产系统，其特征在于，所述收料装置包括收料箱、与收料箱连通的尾气排放管道、用于切断或者连通收料箱和反应器的开关阀组。
