【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料制备，具体涉及制备纳米气泡的方法和装置。
技术介绍
1、纳米气泡主要分为表面纳米气泡、体相纳米气泡以及固体中的纳米气泡，其中，体相纳米气泡是在液相中产生的纳米气泡，因其传质效率高、比表面积大、表面zeta电位高等特点，广泛应用于浮选回收、食品加工、新能源等领域。根据定义，微米气泡直径在10μm至100μm，纳米气泡直径在1μm以下，微纳米气泡是粒径介于微米气泡和纳米气泡之间的气泡。
2、通常，选择制备纳米气泡的气体为比较稳定且不与水发生反应的气体。目前的纳米气泡生产方式及装置具有操作复杂、能耗高、时间成本大、气泡不够均一稳定等缺点。例如现有一些方法需要通过两阶段的工艺来制备纳米气泡，这也使得生产成本增加。并且，不同的应用领域所需要的纳米气泡的数量/浓度不同。针对这些问题，目前尚无解决方案。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，在第一方面，本专利技术的目的在于提供一种制备纳米气泡的方法。在第二方面，本专利技术的目的在于提供一种含有纳米气泡的液体。在第三方面，本专利技术的目的在于提供一种制备纳米气泡的装置。
2、本专利技术的目的在于提供一种通过紫外-可见光激发半导体光生电子-空穴的方式强化制备可控数量/浓度纳米气泡的方法。相比于电化学法、溶液替换法、减压法、空化法等，本专利技术的方法具有纳米气泡数量/浓度可控、气源可控、装置简单、操作容易、时间成本低、能耗小等特点，最终可以得到气泡小、均一的纳米气泡溶液。
3、针对现有技术存在
4、针对现有技术存在的问题，本专利技术的方法和装置仅需要控制光波长或者光照时间即可达到控制纳米气泡数量或浓度的目的。
5、本专利技术采用以下技术方案：
6、在第一方面，本申请提供了一种制备纳米气泡的方法，包括：
7、在容器中加入半导体和液体，所述液体浸没所述半导体的至少一部分；
8、向所述液体中通入气体；
9、使用光源照射所述半导体和液体。
10、出于示例而非限制的目的，在一些实施方案中，将半导体(颗粒)和液体同时加入容器中，打开机械搅拌，使半导体颗粒均匀分布在溶液中；向容器中通入气体，至气体在溶液中处于饱和或者过饱和状态，开启光源，在光源照射下，半导体颗粒受光激发产生光生电子和空穴，这些电子和空穴到达半导体颗粒表面后和溶液中溶质之间的电子转移，产生气体核，溶液中气体进入更高的过饱和状态，不断形成气核，同时，搅拌过程的剪切力有助于气泡从半导体表面脱离进入体相溶液，从而产生更小和更均匀的纳米气泡。光源的波长和照射时间可以通过控制器控制。
11、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述半导体包括p型半导体、n型半导体、具有pn结的半导体、掺杂单晶硅pn结的半导体、掺杂多晶硅pn结的半导体、铜铟镓硒半导体、钙钛矿半导体中的至少一种。
12、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述半导体为纳米颗粒状半导体。
13、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述半导体包括nio(3.5ev)、mno(3.6ev)、pbo(2.8ev)、pr2o3(3.9ev)、tio2(3.2ev)、zno(3.2ev)、cds(2.4ev)、gap(2.3ev)、fe2o3(2.3ev)、cdse(1.7ev)、ag2s(0.92ev)、fes2(0.95ev)、pdo(1.0ev)、mno2(0.25ev)中的至少一种。
14、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述半导体包括tio2、zno、cds、gap、fe2o3、ag2s、fes、fes2、pdo、mno2、掺杂单晶硅pn结的半导体、掺杂多晶硅pn结的半导体、铜铟镓硒半导体、钙钛矿半导体中的至少一种。因为这些半导体带隙相对较窄，使用可见光即可激发电子。
15、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述光源的波长≤740nm，例如，所述光源的波长≤730nm、≤720nm、≤710nm、≤700nm、≤690nm、≤680nm、≤670nm、≤660nm、≤650nm、≤640nm、≤630nm、≤620nm、≤610nm、≤600nm、≤590nm、≤580nm、≤570nm、≤560nm、≤550nm、≤540nm、≤530nm、≤520nm、≤510nm、≤500nm、≤490nm、≤480nm、≤470nm、≤460nm、≤450nm、≤440nm、≤430nm、≤420nm、≤410nm、≤400nm，等等，但并不仅限于所列举的范围，该数值范围内其他未列举的数值或范围同样适用。
16、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述光源的波长＜400nm，例如，所述光源的波长＜390nm、＜380nm、＜370nm、＜360nm、＜350nm、＜340nm、＜330nm、＜320nm、＜310nm、＜300nm、＜290nm、＜280nm、＜270nm、＜260nm、＜250nm、＜240nm、＜230nm、＜220nm、＜210nm、＜200nm，等等，但并不仅限于所列举的范围，该数值范围内其他未列举的数值或范围同样适用。
17、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述光源的波长大于等于400nm且小于等于740nm，例如，所述光源的波长大于等于410nm且小于等于730nm、大于等于420nm且小于等于720nm、大于等于430nm且小于等于710nm、大于等于440nm且小于等于700nm、大于等于450nm且小于等于690nm、大于等于460nm且小于等于680nm、大于等于470nm且小于等于670nm、大于等于480nm且小于等于660nm、大于等于490nm且小于等于650nm、大于等于500nm且小于等于640nm、大于等于510nm且小于等于630nm、大于等于520nm且小于等于620nm、大于等于530nm且小于等于610nm、大于等于540nm且小于等于600nm，等等，但并不仅限于所列举的范围，该数值范围内其他未列举的数值或范围同样适用。
18、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述光源发出的光为可见光。
19、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述光源发出的光为紫外光。
20、结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述光源发出的光的能量≥1.63ev，例如，所述光源发出的光的能量≥1.64ev、≥1.65ev、≥1.66ev、≥1.67ev、≥1.68ev、≥1.69ev、≥1.70ev、≥1.71ev、≥1.72ev、≥1.73ev、≥1.74ev、≥1.75ev、≥1.76ev、≥1.77ev、≥1.78ev、≥1.79ev、≥1.80ev、≥1.81ev、≥1.82ev、≥1.83ev、≥1.84ev、≥1.85ev、≥1.86ev、≥1.87ev、≥1.88ev、≥1.89ev、≥1.90ev、≥1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.制备纳米气泡的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体满足以下条件(1)至(4)中的至少一者：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源满足以下条件a至l中的至少一者：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体满足以下条件A至E中的至少一者：
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下条件i至x中的至少一者：
6.含有纳米气泡的液体，其特征在于，所述含有纳米气泡的液体根据权利要求1至5中任一项所述的方法制备得到，所述纳米气泡的粒径为2nm至15nm；所述纳米气泡的中值粒径为9nm至12nm；所述含有纳米气泡的液体的Zeta电位为-50mV至-70mV；任选地，所述含有纳米气泡的液体中所含纳米气泡的浓度至少为1.0×1010个/ml。
7.制备纳米气泡的装置，其特征在于，所述装置包括容器、光源、半导体、液体、输气部件，所述半导体和液体盛放在所述容器中，所述液体浸没所述半导体的至少一部分；
8.根据权利要求7所述
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置满足以下条件a至l中的任意一者：
10.根据权利要求7-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置满足以下条件A至O中的至少一者：
...【技术特征摘要】
1.制备纳米气泡的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体满足以下条件(1)至(4)中的至少一者：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源满足以下条件a至l中的至少一者：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体满足以下条件a至e中的至少一者：
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法满足以下条件i至x中的至少一者：
6.含有纳米气泡的液体，其特征在于，所述含有纳米气泡的液体根据权利要求1至5中任一项所述的方法制备得到，所述纳米气泡的粒径为2nm至15nm；所述纳米气泡的中值粒径为9nm...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾帅，周诗雨，王蓬林，汤烜祎，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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