连续分散系统、催化剂批量合成装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种连续分散系统、碳载体分散装置、催化剂合成装置及方法，包括搅拌模块、超声模块、物料循环机构，超声模块，所述超声模块的功率不低于500W，用于分散物料；搅拌模块用于分散物料；物料循环机构，将所述超声模块与所述搅拌模块连通，以使所述超声模块和所述搅拌模块中的物料能够相互循环流通。上述连续分散系统一方面通过超声模块与搅拌模块共同分散物料保持连续分散系统中物料的均匀分散，另一方面通过将搅拌模块和超声模块循环，与此同时也加速了纳米级超细分散的热量传导，如此循环往复，使得物料的大批量分散得以顺利进行，且大大提高了大批量分散的分散效果，进而能够提高纳米材料合成的生产效率。

Continuous dispersion system, catalyst batch synthesis device and method

【技术实现步骤摘要】
连续分散系统、催化剂批量合成装置及方法
本专利技术涉及纳米材料
，特别是涉及一种连续分散系统、碳载体分散装置、催化剂合成装置及方法。
技术介绍
在液相合成纳米材料领域，为避免纳米材料团聚，分散均匀性控制一直是合成的核心步骤，因其直接决定了材料的性能。在催化剂合成领域，纳米材料的分散均匀性控制显得更加突出。催化剂催化性能的提高很大程度上受到材料分散性的限制。催化剂材料开发早期，实验室合成量一般在几十毫克，所需的载体材料的量相对较小，分散相对容易。然而进入批量生产阶段，分散均匀性的控制难度急剧增大。原有实验室的分散控制效果减弱，提高控制条件对实验环境、实验设备要求大大提高，同时实验危险性大幅增加，批量生产工艺的开发难度显著增加。现有技术在纳米材料大批量生产技术还需要进一步提高优化。
技术实现思路
基于此，本专利技术提出一种能够提高大批量分散的分散效果的连续分散系统、碳载体分散装置、催化剂合成装置及方法。一种连续分散系统，包括：超声模块，所述超声模块的功率不低于500W，用于分散物料；搅拌模块，用于分散物料；物料循环机构，将所述超声模块与所述搅拌模块连通，以使所述超声模块和所述搅拌模块中的物料能够相互循环流通。上述连续分散系统一方面通过超声模块与搅拌模块共同分散物料保持连续分散系统中物料的均匀分散，另一方面通过物料循环机构将搅拌模块和超声模块循环，使得经过搅拌模块细化均匀的物料可进入超声模块进行进一步超细分散，而经过超声模块进行进一步超细分散的物料亦可进入搅拌模块进一步细化均匀，与此同时也加速了超细分散的热量的传导，如此循环往复，使得物料的大批量分散得以顺利进行，且大大提高了大批量分散的分散效果，进而能够提高纳米材料合成的生产效率。在其中一些实施例中，所述超声模块包括与所述物料循环机构连通的物料容纳机构和至少一部分设置在所述物料容纳机构内部的超声机构。在其中一些实施例中，所述连续分散系统还包括散热机构，用于对所述超声模块进行降温散热。在其中一些实施例中，所述散热机构包括冷却介质循环管路及设置在所述冷却介质循环管路上的冷却介质循环泵。在其中一些实施例中，所述散热机构还包括设置在所述物料容纳机构外侧的冷却介质容纳机构，以使得所述物料容纳机构的外部能够浸入到所述冷却介质容纳机构的冷却介质中，所述冷却介质容纳机构与所述冷却介质循环管路串联连通。在其中一些实施例中，所述冷却介质容纳机构和所述物料容纳机构是一体化结构，所述物料容纳机构为具有容置腔的壳体，所述容置腔用于容置物料进行超声，所述壳体包括外壁和内壁，所述外壁和所述内壁之间形成用于容置冷却介质的夹层空间。在其中一些实施例中，所述内壁上还设有与所述容置腔和所述物料循环机构连通的物料循环入口和物料循环出口，所述物料循环机构的至少部分位于所述夹层空间内。在其中一些实施例中，所述连续分散系统包括至少两个所述超声模块，各个所述超声模块之间串联连通。在其中一些实施例中，所述物料循环机构包括物料循环泵及物料循环管路，所述物料循环管路连通于所述超声模块与所述搅拌模块之间，所述物料循环泵安装于所述物料循环管路上。在其中一些实施例中，所述物料循环机构还包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设于所述超声模块的一端和与其连通的所述搅拌模块之间的物料循环管路上，所述第二控制阀设于所述超声模块的另一端和与其连通的所述搅拌模块之间的物料循环管路上。在其中一些实施例中，所述超声模块的功率不低于1000W。一种碳载体分散装置，包括初分散机构和上述任一所述的连续分散系统，所述物料循环机构上设有入料口，所述初分散机构与所述入料口连通。在其中一些实施例中，所述初分散机构为高速剪切装置。一种催化剂合成装置，包括上述的碳载体分散装置及与所述碳载体分散装置依次连通的反应釜和催化剂收集装置，所述物料循环机构上设有出料口，所述物料循环机构的出料口与所述反应釜连通。一种催化剂批量合成方法，使用上述的催化剂合成装置批量合成催化剂，包括：将所述催化剂合成装置清洗干净，干燥，向所述初分散机构中加入预定量的溶剂和碳黑，开启搅拌；搅拌预定时间形成悬浊液，待所述初分散机构的底部无明显固体沉淀物，开启入料口，使悬浊液进入并填满所述连续分散系统，关闭入料口，开启超声模块、搅拌模块和物料循环机构，使得物料在所述连续分散系统中不断循环超声预定时间，形成均匀分散的碳载体分散液；打开出料口，使所述碳载体分散液进入反应釜，同时加入或者预先加入催化剂前驱体材料和溶剂，持续搅拌，控制温度，开启催化剂合成反应；反应完成后，将反应釜内的混合物导入催化剂收集装置，进行过滤，得到初级催化剂；及将初级催化剂进行后处理，得到催化剂产品。本专利技术提供的催化剂合成工艺可大批量连续生产，且所得催化剂产品分散均匀性高。附图说明图1为一实施例的连续分散系统的结构示意图；图2为一实施例的催化剂合成装置的结构示意图；图3为实施例1制得的催化剂产品的扫描电镜图；图4为对比例1制得的催化剂产品的扫描电镜图；图5为对比例2制得的催化剂产品的扫描电镜图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。技术人员发现，单独使用高速剪切乳化分散大批量的载体材料，无法将团聚的纳米级材料分散至纳米级。而若单独使用超声波装置只能将小批量团聚的纳米级材料分散至纳米级；若进行大批量分散会产生大量热量，高活性的载体材料(例如碳载体材料)在产生大量热量后是极其不安全的，易发生爆炸。此外，用于纳米级破碎的超声装置的功率较大，同时也将带来噪音和发热，也进一步加大了大批量分散的难度。大批量高功率超声分散还存在超声效率的问题，如何有效利用超声能量，提高超声效率是亟需解决问题。请参阅图1，本专利技术一实施方式提供了一实施例的连续分散系统100，其包括搅拌模块110、超声模块120及物料循环机构(图未标)。其中，搅拌模块110用于分散物料，以使物料保持流动中的分散均匀性，避免团聚而导致超声效果丧失。超声模块120的功率为1200W，用于对物料实行大功率超声分散。物料循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续分散系统，其特征在于，包括：/n超声模块，所述超声模块的功率不低于500W，用于分散物料；/n搅拌模块，用于分散物料；及/n物料循环机构，将所述超声模块与所述搅拌模块连通，以使所述超声模块和所述搅拌模块中的物料能够相互循环流通。/n

【技术特征摘要】
1.一种连续分散系统，其特征在于，包括：
超声模块，所述超声模块的功率不低于500W，用于分散物料；
搅拌模块，用于分散物料；及
物料循环机构，将所述超声模块与所述搅拌模块连通，以使所述超声模块和所述搅拌模块中的物料能够相互循环流通。


2.如权利要求1所述的连续分散系统，其特征在于，所述超声模块包括与所述物料循环机构连通的物料容纳机构和至少一部分设置在所述物料容纳机构内部的超声机构。


3.如权利要求2所述的连续分散系统，其特征在于，所述连续分散系统还包括散热机构，用于对所述超声模块进行降温散热。


4.如权利要求3所述的连续分散系统，其特征在于，所述散热机构包括冷却介质循环管路及设置在所述冷却介质循环管路上的冷却介质循环泵。


5.如权利要求4所述的连续分散系统，其特征在于，所述冷却介质容纳机构和所述物料容纳机构是一体化结构，所述物料容纳机构为具有容置腔的壳体，所述容置腔用于容置物料进行超声，所述壳体包括外壁和内壁，所述外壁和所述内壁之间形成用于容置冷却介质的夹层空间。


6.如权利要求5所述的连续分散系统，其特征在于，所述内壁上还设有与所述容置腔和所述物料循环机构连通的物料循环入口和物料循环出口，所述物料循环机构的至少部分位于所述夹层空间内。


7.如权利要求1～6任一项所述的连续分散系统，其特征在于，所述连续分散系统包括至少两个所述超声模块，各个所述超声模块之间串联连通。


8.如权利要求1～6任一项所述的连续分散系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中奇，高正飞，
申请(专利权)人：苏州天际创新纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32