[发明专利]一种利用超声技术制备纳米材料的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及超声技术领域，尤其是利用超声技术制备纳米材料的方法及设备。

背景技术

现有的制备纳米材料的方法有：等离子法、超临界法、重力法、加热法等。这些方法普遍存在如下的问题：①设备造价高；②生产耗能大；③安全与稳定性因素很大程度上防碍生产规模的进展；④有些工艺给后处理带来更加复杂的补充处理要求。

现有的制备纳米粒子的方法中，只有对某些特定的材料进行制备，并不具有通用性。

发明内容

本发明的目的是公开一种利用超声技术制备纳米材料的方法及设备，其具有工艺及设备简单、安全、节能、造价低等特点，使能在温和的条件下连续、稳定地进行大规模生产，其所得的纳米材料均匀、细化程度及至纳米材料的晶型结构可控，该方法还易于与化学处理工艺有机结合，并具有一定的通用性。

本发明提出一种利用超声技术制备纳米材料的方法及设备，其特征在于：

有一个结构良好的超声功能槽体；

该槽体的各个有效侧面安装有超声换能器，各超声换能器可向该槽体中心聚焦发射超声波能；

有一反应容器，该反应容器应位于超声功能槽体内；

功能槽体内装有一定量的液体，该液体位于功能槽与反应容器之间；

有一超声波发生器，该超声波发生器连接到各个超声换能器并可分别给各个超声换能器提供相同或不同的可调频率超声波。

进一步的方案是有一套使反应容器内物料运动的装置，其可以是搅拌装置或使反应容器旋转的装置，其作用是使反应体系的各部分均匀地接受超声辐照。

更进一步的方案是有一套可调节功能槽内液体或/和反应容器内物料温度的装置。

所述的超声功能槽体应为结构良好，制造该功能槽体的板材要求采用优质不锈钢板或钛板等，板的密度均匀、刚性好、表面光滑平整，

所述的超声功能槽体的形状可以是正方体、长方体、多面体及至圆柱圆球体等。

在超声功能槽体的各个有效侧面安装的超声换能器的工作频率为10～120KHz可调。

所述的反应容器应保证其内壁杂质不容入混合纳米材料，其最低限度要求采用优化纯净硬质玻璃制造。

所述的功能槽内装的液体一般可以是水，也可以在水中加入少量调整稠度的添加剂，也可以直接采用难于挥发的液态配剂。

实际应用时，先按上述方案准备好设备，将要制备纳米材料的原料按化学反应的接触碰撞的最佳方式置于反应容器内，当然可以同时进行化学反应和物理反应，开动搅拌旋转装置使反应容器内材料运动，然后开启超声波发生器，根据材料的需要调节好各个系统超声换能器的频率，同时调节功能槽的温度为最佳处理温度。这时反应容器内的材料在超声“空化”场的作用下逐步细化，有的在化学反应条件中新产生所需的纳米材料产品。

与现有技术对比，本发明具有如下显著的特点和进步：

(1)利用本发明可以制得插层纳米材料及多种晶型纳米材料；成品稳定均匀、质量保证；

(2)本发明设备简单，容易制造，并且具有容易操作、安全、节能等优点；

(3)本发明容易与化学工艺过程有机结合，可用于加强加速化学反应，加强化学反应中的乳化作用，促使细化物料向更细化的深度变化，对分散均化物料、对液相体系的乳化、对物料中组分成分的萃取提出等也有其显著的作用。

附图说明

附图为本发明的一可行实施例装置示意图

图中1-超声波发生器，2-支架，3-超声换能器，4-超声功能槽体，5-反应容器，6-轴承，7-转动轮，8-电动机，9-水。

具体实施方案

实施例1

用优质不锈钢板制造一个超声功能槽体4，该槽体的的形体为9面体，将该超声功能槽体4用一支架2支承。

在槽体4的各个侧面及底面安装上超声换能器3，使各超声换能器3可向槽体4中心聚焦辐照超声波能，其各个换能器的工作频率为10～120KHz可调。

支架2内有一超声波发生器1，将该超声波发生器1连接到各个超声换能器3。

采用优化纯净硬质玻璃制作一反应容器5，将该反应容器5置于槽体4的中央处。

在该反应容器5的上口处设有使其转动的机构：轴承6、转动轮7及电动机8。

功能槽4与反应容器5之间的间隙充满水9。