一种纳米材料制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种纳米材料制备装置及方法，其装置包括防爆罐、防爆罐与电机的输出轴连接，通过电机的转动带动所述防爆罐转动；防爆罐通过排气口真空泵可拆卸连接；防爆罐上还设有泄压口，泄压口上连接有泄压螺钉；防爆罐的还螺纹连接有座体，座体上位于防爆罐内分别固定有混合药柱、压力传感器、电极以及雷管，座体上位于防爆罐外还设有电源模块、恒流源、控制器以及无线收发模块，所述压力传感器、恒流源以及无线收发模块分别与控制器信号连接，雷管与恒流源电连接，恒流源、电极以及控制器分别与电源模块电连接。本发明专利技术能够克服传统的化工合成方法制备氧化物纳米材料时的合成技术复杂繁琐，工艺条件难于控制，产量低，污染大等缺点。

A preparation device and method for nanomaterial

【技术实现步骤摘要】
一种纳米材料制备装置及方法
本专利技术涉及纳米材料制备领域，特别涉及一种纳米材料制备装置及方法。
技术介绍
纳米氧化物材料是制备纳米器件的基本材料，采用常规的化工合成方法制备纳米氧化物材料时，具有诸多缺点，包括合成技术复杂繁琐，工艺条件难于控制，产量低，污染大等缺点。为了克服常规化工合成所带来的缺点，近年来发展出了采用爆轰的方法合成纳米材料。爆轰法是指利用负氧平衡炸药爆炸产生的瞬时高温和高压，使原材料迅速分解，然后聚集晶化而形成纳米材料的技术，是爆炸力学和材料学结合的新研究方向，并且工艺简单，能够有效地减轻对环境的污染，容易实现规模化，是制备纳米粉体的绿色技术，具有良好的经济效益和社会效益。爆炸场的作用机理一方面在于爆炸产生的气体以及高温高压场为纳米粒子的合成和相转变提供了物质和能源，另一方面负氧平衡炸药在爆炸时产生的类气态自由碳原子在纳米粒子表面沉积，发挥空间位阻效应，组织纳米粒子的生长和团聚。爆轰法是一种廉价、易于控制工艺参数、接近气相合成的方法。作为一种全新的合成技术，它凭借操作简单、成本低廉，适于合成多种单质，氧化物以及复合氧化物，适用范围广的特点受到了研究者的广泛研究。从爆轰合成技术本身来讲，可以解决廉价、无污染、大量合成纳米氧化物、纳米复式氧化物的问题。爆轰合成的纳米粒子实际上是在高压高密态的气体中快速生成的，并随后续的爆轰气体一起高速膨胀，易于制备分散性较好的纳米粒子。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的问题，提供一种纳米材料制备装置及方法，通过爆轰的方法制备氧化物纳米材料，能够克服传统的化工合成方法制备氧化物纳米材料时的合成技术复杂繁琐，工艺条件难于控制，产量低，污染大等缺点。本专利技术的技术方案是：一种纳米材料制备装置，包括底座，所述底座的中部设有两个支撑体，两个支撑体之间设有防爆罐，所述防爆罐的左端与位于左侧的支撑体之间通过第一转轴连接，防爆罐的右端与位于右侧的支撑体之间通过第二转轴连接，其中第二转轴与防爆罐之间固定连接，第二转轴穿过位于右侧的支撑体并与电机轴连接，通过电机的转动能够带动所述防爆罐绕所述第一转轴和第二转轴转动；所述防爆罐上还设有排气口，所述排气口与排气管的一端可拆卸连接，排气管的另一端与真空泵连接，所述真空泵用于通过排气管对所述防爆罐内抽真空；所述防爆罐的上端还设有泄压口，泄压口上连接有泄压螺钉；所述防爆罐的下端螺纹连接有座体，座体上位于防爆罐内分别固定有混合药柱、压力传感器、电极以及雷管，所述座体上位于防爆罐外还设有电源模块、恒流源、控制器以及无线收发模块，所述压力传感器、恒流源以及无线收发模块分别与控制器信号连接，雷管与恒流源电连接，恒流源、电极以及控制器分别与电源模块电连接；所述无线收发模块用于以无线的方式将所述压力传感器检测到的压力信号发送给无线数据采集端，同时无线收发模块用于通过无线的方式接收外部遥控端发送来的起爆命令。该装置还包括过滤提纯装置以及煅烧装置，所述滤提纯装置用于过滤并提纯防爆罐内所产生的爆轰产物，所述煅烧装置用于对过滤并提纯后的爆轰产物进行煅烧，从而得到最终所需的纳米氧化物材料。上述防爆罐的内壁上布满有用于对爆轰所产生的气流形成阻碍的凸起结构。上述雷管采用电起爆雷管。上述混合药柱采用定位压药法压制的炸药和前躯体混合物。一种纳米材料制备方法，包括如下步骤：1)将所需比例的炸药和氧化物前躯体按照定位压药法压制成一定密度的混合药柱；2)座体从所述防爆罐上拆卸下来，将混合药柱安装于座体上，并安装好雷管，将压力传感器、恒流源以及无线收发模块分别与控制器信号连接好，同时使雷管与恒流源电连接，并设置触发探针，再将恒流源、电极以及控制器分别与电源模块电连接；将座体安装于防爆罐上；3)通过真空泵对防爆罐内部抽真空，当抽真空达到所需真空度要求时，关闭真空泵以及排气口，并将排气管与排气口分离；4)启动电机，使防爆罐在电机的带动下高速旋转；5)通过外部遥控端经无线收发模块向控制器发送起爆命令，控制器控制恒流源使雷管起爆；无线收发模块以无线的方式将所述压力传感器检测到的压力信号发送给无线数据采集端，记录爆压相关数据；6)待爆轰完毕，关闭电机，防爆罐冷却后，清理防爆罐，收集爆轰产物，清理杂质，进行过滤提纯、煅烧等处理，对所得纳米氧化物材料进行进一步表征研究，以确定其形貌、晶体结构等参数。本专利技术的有益效果：本专利技术实施例中，提供一种纳米材料制备装置及方法，通过爆轰的方法制备氧化物纳米材料，能够克服传统的化工合成方法制备氧化物纳米材料时的合成技术复杂繁琐，工艺条件难于控制，产量低，污染大等缺点。附图说明图1为本专利技术装置的结构示意图；图2为本专利技术装置的防爆罐上的电部件的连接框图；图3为本专利技术装置的真空泵以及电机与外部电源的电连接框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。参见图1、图2及图3，本专利技术实施例提供了一种纳米材料制备装置及方法，本专利技术的主要专利技术目的在于设计一个氧化物纳米材料爆炸合成反应装置，采用固态混合物炸药为前驱体，合成过程中能够控制不同的爆轰参数，如炸药的种类、爆轰性能、在原料中的比例、装药方式等，同时可记录爆轰参数、前驱体配比及形态与爆轰产物等实验参数。本专利技术的装置包括底座1，所述底座1的中部设有两个支撑体15，两个支撑体15之间设有防爆罐2，所述防爆罐2的左端与位于左侧的支撑体15之间通过第一转轴18连接，所述防爆罐2的右端与位于右侧的支撑体15之间通过第二转轴19连接，其中第二转轴19与防爆罐2之间固定连接，第二转轴19穿过位于右侧的支撑体15并与电机3轴连接，通过电机3的转动能够带动所述防爆罐2绕所述第一转轴18和第二转轴19转动；所述防爆罐2上还设有排气口17，所述排气口17与排气管14的一端可拆卸连接，排气管14的另一端与真空泵4连接，所述真空泵4用于通过排气管14对所述防爆罐2内抽真空；所述防爆罐2的上端还设有泄压口13，泄压口13上连接有泄压螺钉；所述防爆罐2的下端螺纹连接有座体5，座体5上位于防爆罐2内分别固定有混合药柱7、压力传感器12、电极11以及雷管6，所述座体5上位于防爆罐2外还设有电源模块10、恒流源9、控制器以及无线收发模块8，所述压力传感器12、恒流源9以及无线收发模块8分别与控制器信号连接，雷管6与恒流源9电连接，恒流源9、电极11以及控制器分别与电源模块10电连接；所述控制器具体是单片机。所述无线收发模块8用于以无线的方式将所述压力传感器12检测到的压力信号发送给无线数据采集端，同时无线收发模块8用于通过无线的方式接收外部遥控端发送来的起爆命令。通过爆轰前对防爆罐内预先抽真空能够更有利于爆轰产生气流，同时也能够预先排除防爆罐内部的空气对爆轰产生的不利影响。通过在爆轰的过程中电机带动防爆罐高速转动能够进一步使爆炸过程中产生的颗粒粉末形成更复杂的碰撞，以利于生产纳米颗粒。进一步地，该装置还包括过滤提纯装置以及煅烧装置，所述滤提纯装置用于过滤并提纯防爆罐2内所产生的爆轰产物，所述煅烧装置用于对过滤并提纯后的爆轰产物进行煅烧，从而得到最终所需的纳米氧化物材料。进一步地，所述防爆罐2的内壁上布满有用于对爆轰所产生的气流形成阻碍的凸起结构16，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米材料制备装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)的中部设有两个支撑体(15)，两个支撑体(15)之间设有防爆罐(2)，所述防爆罐(2)的左端与位于左侧的支撑体(15)之间通过第一转轴(18)连接，所述防爆罐(2)的右端与位于右侧的支撑体(15)之间通过第二转轴(19)连接，其中第二转轴(19)与防爆罐(2)之间固定连接，第二转轴(19)穿过位于右侧的支撑体(15)并与电机(3)轴连接，通过电机(3)的转动能够带动所述防爆罐(2)绕所述第一转轴(18)和第二转轴(19)转动；所述防爆罐(2)上还设有排气口(17)，所述排气口(17)与排气管(14)的一端可拆卸连接，排气管(14)的另一端与真空泵(4)连接，所述真空泵(4)用于通过排气管(14)对所述防爆罐(2)内抽真空；所述防爆罐(2)的上端还设有泄压口(13)，泄压口(13)上连接有泄压螺钉；所述防爆罐(2)的下端螺纹连接有座体(5)，座体(5)上位于防爆罐(2)内分别固定有混合药柱(7)、压力传感器(12)、电极(11)以及雷管(6)，所述座体(5)上位于防爆罐(2)外还设有电源模块(10)、恒流源(9)、控制器以及无线收发模块(8)，所述压力传感器(12)、恒流源(9)以及无线收发模块(8)分别与控制器信号连接，雷管(6)与恒流源(9)电连接，恒流源(9)、电极(11)以及控制器分别与电源模块(10)电连接；所述无线收发模块(8)用于以无线的方式将所述压力传感器(12)检测到的压力信号发送给无线数据采集端，同时无线收发模块(8)用于通过无线的方式接收外部遥控端发送来的起爆命令。...

【技术特征摘要】
1.一种纳米材料制备装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)的中部设有两个支撑体(15)，两个支撑体(15)之间设有防爆罐(2)，所述防爆罐(2)的左端与位于左侧的支撑体(15)之间通过第一转轴(18)连接，所述防爆罐(2)的右端与位于右侧的支撑体(15)之间通过第二转轴(19)连接，其中第二转轴(19)与防爆罐(2)之间固定连接，第二转轴(19)穿过位于右侧的支撑体(15)并与电机(3)轴连接，通过电机(3)的转动能够带动所述防爆罐(2)绕所述第一转轴(18)和第二转轴(19)转动；所述防爆罐(2)上还设有排气口(17)，所述排气口(17)与排气管(14)的一端可拆卸连接，排气管(14)的另一端与真空泵(4)连接，所述真空泵(4)用于通过排气管(14)对所述防爆罐(2)内抽真空；所述防爆罐(2)的上端还设有泄压口(13)，泄压口(13)上连接有泄压螺钉；所述防爆罐(2)的下端螺纹连接有座体(5)，座体(5)上位于防爆罐(2)内分别固定有混合药柱(7)、压力传感器(12)、电极(11)以及雷管(6)，所述座体(5)上位于防爆罐(2)外还设有电源模块(10)、恒流源(9)、控制器以及无线收发模块(8)，所述压力传感器(12)、恒流源(9)以及无线收发模块(8)分别与控制器信号连接，雷管(6)与恒流源(9)电连接，恒流源(9)、电极(11)以及控制器分别与电源模块(10)电连接；所述无线收发模块(8)用于以无线的方式将所述压力传感器(12)检测到的压力信号发送给无线数据采集端，同时无线收发模块(8)用于通过无线的方式接收外部遥控端发送来的起爆命令。2.如权利要求1所述的一种纳米材料制备装置，其特征在于，还包括过滤提纯装置以及煅烧装置，所述滤提纯装置用于过滤并提纯防爆罐(2)内所产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷，马文海，崔春波，刘广生，蒋俊华，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41