[实用新型]一种制备纳米材料的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制备纳米材料的装置，特别涉及能够在制备纳米材料的同时对其进行化学修饰的装置。 

背景技术

目前，纳米材料的制备技术可分为物理法和化学法两种，物理法以高能球磨机和超音速气流粉碎为主，化学法有沉淀法、微乳液法、和超声空化法等。物理方法是将脆性固体多次研磨、分级，直至获得纳米微粒的过程，其对设备的要求较高，能耗较大，最后还不容易得到高质量单分散的颗粒。化学方法中，沉淀法具有方法简单、成本低廉的优点。但是沉淀方法存在粒度分布宽、易团聚缺点，而且由于部分氧化物与水之间反应较为复杂，可生成多种化合物，因此产物中常混入其它相杂质。经过改进的微乳液法及超声空化法制备的纳米氧化铁，普遍存在结晶度差、磁性能低，及其粒度、形貌难以控制的缺点。采用可溶性金属化合物制备纳米金属及其氧化物是近年来成功的合成方法。 

发明内容

本实用新型的目的是克服背景技术的不足，提供一种具有快速高效、可连续生产、对环境污染小，合成过程中同时对纳米粒子进行化学修饰、粒径可控优点的纳米材料制备装置。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种雾化-分解-氧化-修饰一体化制备纳米材料的装置，包括超声雾化器、电加热器和收集器。 

超声雾化器的超声波发生器固定在容器的底座上，并完全浸没在导波用蒸馏水中；雾化杯在导波用蒸馏水上面，并部分浸没在导波用蒸馏水中；在雾化杯上边，容器的一侧设有气体I进气孔，气体I进气孔上边是进料孔直通雾化杯，进料孔相对的另一侧是出料孔，出料孔上边是出气孔；容器顶部用法兰固定的塑料薄膜密封；容器通过出气孔与电加热器连接，电加热器的下部是前电加热器，上部是后电加热器，在前电加热器和后电加热器之间设有气体II进气孔，电加热器中部有陶瓷导热棒；电加热器通过塑料管或硅胶管连接收集器的轴管道，轴管道中间设置塞子，塞子两端开有通气孔，轴管道和转筒通过转动轴承相连接，轴管道下部有收集液。 

本实用新型的有益效果是：提供一种粒度可控的纳米材料的制备装置，并 在合成纳米粒子过程中同时对其进行化学修饰，具体为：制备装置中的超声雾化器可以雾化溶有金属化合物的乙醇、苯醚等溶液，还可以雾化溶有金属化合物及修饰剂的乙醇、苯醚等溶液；在电加热器的前电加热器中完成可溶性金属化合物的汽化，及部分分解，是一个部分晶核形成的过程，在后电加热器中完成晶粒生长的化学反应过程，得到所需的纳米粒子；收集器转筒转动及轴管道设置塞子和通气孔实现了气流在液体中的有效收集，收集液加入修饰剂还能在收集阶段对纳米粒子形成后期修饰，整个制备过程具有快速高效、可连续生产、对环境污染小等优点。 

附图说明

附图为本实用新型装置图。 

图中标记为：1-超声雾化器；11-超声波发生器；12-导波用蒸馏水；13-雾化杯；14-气体I进气孔；15-进料孔；16-容器；17-法兰；18-塑料薄膜；19-出气孔；110-出料孔； 

2-电加热器；21-前电加热器；22-气体II进气孔；23-后电加热器；24-陶瓷导热棒； 

3-收集器；31-转动轴承；32-通气孔；33-转筒；34-收集液；35-塞子；36-轴管道。 

具体实施方式

实施例： 

如图所示，超声雾化器1的超声波发生器11固定在容器16的底座上，并完全浸没在导波用蒸馏水12中；雾化杯13在导波用蒸馏水12上面，并部分浸没在导波用蒸馏水12中；在雾化杯13上边，容器16的一侧设有气体I进气孔14，气体I进气孔14上边是进料孔15，其直通雾化杯13，进料孔15相对的另一侧是出料孔110，出料孔110上边是出气孔19；容器16顶部用法兰17固定的塑料薄膜18密封。容器16通过出气孔19与电加热器2连接，电加热器的下部是前电加热器21，上部是后电加热器23，在前电加热器21和后电加热器23之间设有气体II进气孔22，电加热器2中部有陶瓷导热棒24；电加热器2通过塑料管或硅胶管连接收集器3的轴管道36，轴管道中间设置塞子35，塞子35两端开有通气孔32。轴管道36和转筒33通过转动轴承31相连接，轴管道36下部有收集液34。 

上述设备的工作过程为：在超声雾化器1中，由超声波发生器11产生高频 率的机械震荡，并通过导波用蒸馏水12将能量传递到装可溶性金属化合物溶液的雾化杯13中，能够激起0.5～5μm左右的雾状小液滴，并随气体I经出气孔19输送到电加热器2中进行反应，前电加热器21和后电加热器23设置在不同温度，经试验发现，前电加热器21选取100～400℃，后电加热器23选取200～500℃，反应效果最佳；反应后所得产物随气体I和气体II经塑料管或硅胶管输送到收集器3进行收集、修饰；在轴管道36中部设置塞子35并在塞子35两端设置通气孔32以引导气流方向，这样在防止气体直接由轴管道36流出的同时增加了气体与收集液34接触的机会，增强收集效果；转筒33设置一定的转动速率，以增强收集效果，经试验发现，转筒33转动速率范围选取10～300转/分钟，收集效果最佳，且转筒33中收集液体积占其六分之一体积，收集效果最佳。本实施例中的气体I和气体II均是氧气与氩气的混合气体。