一种快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置，其包括压力原料储存容器、撞击反应器和温控反应容器，所述撞击反应器位于温控反应容器的上部开口处；撞击反应器包括位于中部的中央通道，在位于中央通道的周围设有偶数个对称的导流道，相对称的导流道之间的夹角为30~150°，压力原料储存容器至少有两个，其中一个压力原料储存容器与中央通道的入口连接，每两个相对称的导流道分别与另外的压力原料储存容器连接；所述导流道、中央通道的延长线相交于撞击反应器的下方、并位于温控反应容器的腔体中部。本实用新型专利技术的技术方案，得到的纳米材料或纳米复合材料的颗粒尺寸分布窄、形貌均一、团聚少、稳定性和一致性好。

A device for preparing nanomaterials or nanocomposites by rapid reaction

The utility model provides a device for fast reaction preparation of nano materials or nano composite material, which comprises a pressure container, storage of raw materials of reactor temperature control and impact the reaction vessel, the upper part of the reactor temperature control in the reaction vessel impact opening; impact reactor is located in the central channel including the central part of the guide channel with an even number the symmetry around is located in the central channel, said the relative angle between the guide channel is 30~150 degrees, the pressure of at least two raw material storage containers, including a pressure vessel and storage of raw materials of central channel entrance connection, each of the two symmetrical guide channel are respectively connected with the pressure in raw material storage containers; the diversion Road, central channel extension line intersects the impact reactor under, and is located in the middle part of the cavity temperature of the reaction vessel. The technical scheme of the utility model has the advantages of narrow particle size distribution, uniform morphology, less agglomeration, good stability and consistency.

【技术实现步骤摘要】
一种快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置
本技术属于纳米材料制备装置
，尤其涉及一种快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置。
技术介绍
纳米材料因其具有块体材料所没有的独特物理、化学性质而受到了广泛关注，利用这些特性，纳米材料可以广泛的应用于包括生物医药、环境处理、催化、新能源、电子电气等领域在内的几乎全部工业领域。据统计，全球的纳米技术相关市场规模在2009年就达到了910亿美元，而且每三年纳米材料相关的产品数量和相关从业人员就会翻一番，到2020年，市场规模预计可达3万亿美元，并提供约600万个工作岗位，因此世界各国都十分重视纳米材料的产业化。纳米材料的性能、价格和应用在很大程度上与其制备方法有关，经过多年研发，人们已经能够在实验室里采用多种方法制备出多种形貌和结构的纳米材料。其中以原子、分子为基本单元，通过原子、分子的聚集和组装制备纳米材料的湿化学法路线，具有设备简单、原料容易获得、纯度高、均匀性好、化学组成控制精确、易于放大等优点，成为了目前实验室和工业生产上广泛采用的纳米材料的制备方法。通常，湿化学法制备纳米材料都是在反应釜中进行的，依次向反应釜中加入各种反应原料，在机械搅拌下物料混合反应制备出纳米材料。对于一个化学反应过程来说，三传即动量传递、热量传递和质量传递，和一反即化学反应相互影响且密不可分。对于一些反应速度慢、三传要求不高的反应，采用釜式反应是合适的。而对于那些反应在不到一分钟内就进行完全的快速反应来说，釜式反应的三传速度就显然跟不上反应速度，以致所制备得到的纳米材料存在严重的尺寸分布宽、团聚严重、稳定性和一致性差等诸多问题。在还原法制备纳米银的反应中，如以硼氢化钠或是水合肼作为还原剂，与硝酸银溶液反应制备银纳米颗粒，硼氢化钠或水合肼溶液一旦与硝酸银溶液接触，就会迅速反应并放出大量的气泡。如果是在大容积的反应釜中采用这一方法制备纳米银颗粒，加入的硼氢化钠或水合肼溶液根本不可能在反应开始前实现在硝酸银溶液中的均匀混合，就会导致先反应出来的纳米银颗粒作为种子，而随后的反应产物使已生成的纳米银颗粒不断长大，以致最终的产物颗粒尺寸分布宽、形貌不均一。此外，在采用化学还原法制备纳米银颗粒的反应过程中，很容易在反应容器的器壁上附着生成一层致密的银层，银层的存在会影响随后反应的进行，使得新生成的银优先附着在该银层上，随着反应的持续进行，该银层逐渐增厚，并在反应液流的不断冲击下，成片的剥离脱落，严重影响到最终产物的性能稳定性和一致性。常用的玻璃、金属等材质，银很容易附着在上面，因此，如何选择制造银不能附着生长的反应容器就一直是纳米银制备过程中的最大难题。因此，对于这一类反应速度很快、对三传要求很高、产物又易在容器壁上附着生长的单质纳米银或银复合材料的反应来说，要实现对反应的稳定可控，以及大规模的工业生产，有必要研发新颖的反应装置与方法。
技术实现思路
针对以上技术问题，本技术公开了一种快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置，解决了快速反应的三传和反应速度不匹配的问题，另一方面液流撞击交汇反应区在容器腔体中间，不与器壁接触，很好的解决了反应产物附着在器壁上的问题，特别适合单质纳米银或银纳米复合材料的规模化生产。对此，本技术采用的技术方案为：一种快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置，其包括压力原料储存容器、撞击反应器和温控反应容器，所述撞击反应器位于温控反应容器的上部开口处；所述撞击反应器包括位于中部的中央通道，在位于中央通道的周围设有偶数个对称的导流道，相对称的导流道之间的夹角为30~150°，所述压力原料储存容器至少有两个，其中一个压力原料储存容器与中央通道的入口连接，每两个相对称的导流道分别与另外的压力原料储存容器连接；所述导流道、中央通道的延长线相交于撞击反应器的下方、并位于温控反应容器的腔体中部，所述温控反应容器的侧壁设有排气孔。其中，所述导流道至少为两个。其中，压力原料储存容器用来存储反应原料，并保持一定的压力，使反应原料能以一定的速度进行相互撞击。进一步的，所述压力原料储存容器可与装有高压保护气体的装置连通，来保持一定的压力。所述撞击反应器是引导撞击反应发生的核心部件。中央的通道是一种反应物料的导流道，在距离中央通道一定距离的圆上对称布有偶数个导流道，作为另一种或其他多种反应物料的导流道。如果是多种反应物料，则多种反应物料间隔布置。其中，中央通道对应一压力原料储存容器，边缘每两个相对称的导流道对应一压力原料储存容器，且相对称的导流孔道之间的夹角在30~150°间，这样经过导流道的多种反应物料汇集在撞击反应器的下面，液流交会角在30~150°间，液流交汇和反应区在温控反应容器的腔体中间，就不会与反应器壁接触。反应物料在液流交汇区高速撞击混合，同时完成反应。由于几股液流撞击和反应的区域距离器壁较远，因此不会受到器壁的干扰，可视为均相成核反应。连续的反应方式保证了反应的持续稳定进行，很容易实现规模化量产。而且相对空旷的撞击反应区域以及排气孔的存在，对于放热和有气体挥发的反应也可以兼容。进一步的，快速撞击反应的产物落到温控反应容器的底部，在搅拌装置的搅拌作用下，使未反应完全的物料反应完全，同时搅拌作用也有防止产物沉降和团聚的作用。反应完全的产物流入到产物存储容器中，经进一步的陈化处理，即可过滤、洗涤得到最终的纳米材料或纳米复合材料。上述技术方案采用的液流撞击反应方式一方面很好的解决了快速反应的三传和反应速度不匹配的问题，另一方面液流撞击交汇反应区在容器腔体中间，不与器壁接触，解决了反应产物附着在器壁上的问题。该反应装置具有反应速度快、操作简单、可控性强、适用范围广、放大容易等多种优势，特别适合于工业化快速反应制备多种纳米材料或纳米复合材料，包括但不限于纳米金属单质颗粒、纳米氧化物以及纳米复合材料等。作为本技术的进一步改进，相对称的导流道之间的夹角为60~120°。作为本技术的进一步改进，所述温控反应容器的下部设有搅拌装置。采用此技术方案，受搅拌装置的搅动进一步混合反应和分散，使反应物充分反应并防止团聚。作为本技术的进一步改进，所述快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置包括产物储存容器，所述温控反应容器的底部设有出料口，所述产物储存容器与出料口连接。温控反应容器可以对反应区域的温度进行适当的控制，拓展了本装置的适用范围。反应完全的产物流入到产物存储容器中，经进一步的陈化处理，即可过滤、洗涤得到最终的纳米材料或纳米复合材料。进一步的，所述温控反应容器的底部为凹面，还可以对产物进行收集。温控反应容器的底部在搅拌装置的搅拌桨处为平面。作为本技术的进一步改进，所述快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置包括高压保护气体容器、原料储存容器，所述高压保护气体容器分别通过气压表与至少两个压力原料储存容器连接，所述原料储存容器的数量不小于压力原料储存容器的数量，所述原料储存容器分别与压力原料储存容器连接。其中，高压保护气体容器用于提供具有一定压力的气体，用于赋予和保持压力原料储存容器中的压力恒定，使反应前躯体溶液能以较高的流速在撞击反应器中的中央通道和导流道的引导下以一定的角度高速撞击，同时完成混合和反应。压力原料储存容器用来存储反应原料，并与高压保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置，其特征在于：其包括压力原料储存容器、撞击反应器和温控反应容器，所述撞击反应器位于温控反应容器的上部开口处；所述撞击反应器包括位于中部的中央通道，在位于中央通道的周围设有偶数个对称的导流道，相对称的导流道之间的夹角为30~150°，所述压力原料储存容器至少有两个，其中一个压力原料储存容器与中央通道的入口连接，每两个相对称的导流道分别与另外的压力原料储存容器连接；所述导流道、中央通道的延长线相交于撞击反应器的下方、并位于温控反应容器的腔体中部，所述温控反应容器的侧壁设有排气孔。

【技术特征摘要】
1.一种快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置，其特征在于：其包括压力原料储存容器、撞击反应器和温控反应容器，所述撞击反应器位于温控反应容器的上部开口处；所述撞击反应器包括位于中部的中央通道，在位于中央通道的周围设有偶数个对称的导流道，相对称的导流道之间的夹角为30~150°，所述压力原料储存容器至少有两个，其中一个压力原料储存容器与中央通道的入口连接，每两个相对称的导流道分别与另外的压力原料储存容器连接；所述导流道、中央通道的延长线相交于撞击反应器的下方、并位于温控反应容器的腔体中部，所述温控反应容器的侧壁设有排气孔。2.根据权利要求1所述的快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置，其特征在于：相对称的导流道之间的夹角为60~120°。3.根据权利要求1所述的快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置，其特征在于：所述温控反应容器的下部设有搅拌装置。4.根据权利要求3所述的快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置，其特征在于：其包括产物储存容器，所述温控反应容器的底部设有出料口，所述产物储存容器与出料口连...

【专利技术属性】
技术研发人员：万军喜，敖洪亮，戴金洲，周学楷，
申请(专利权)人：深圳市格络光电有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44