[实用新型]一种工业化高速生产单分散纳米材料的反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及纳米材料制备领域，尤其是一种采用湿化学法的工业化高速生产单分散纳米材料的反应器。

背景技术

湿化学法是普遍用于生产纳米粉体材料的方法，其中包括沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法等。而沉淀法由于具有原材料成本低、投资较省等优点，被公认为是最易实现大工业化的生产方法。

通常，工业上用湿化学方法生产的纳米材料及其前体都是在传统的反应釜中进行，即将各种制备好的反应物料加入釜中，并伴之以搅拌。在这一过程中，不可避免地存在反应物料的各种微观，甚至宏观上的不均匀性，即是用微乳液的方法，也不能从根本上解决大量生产的不均匀性问题。因此，一般只能是将反应釜容积缩小，这样，产量又跟不上，即使是多加几个反应釜，以图解决产量问题，又解决不了产品微粒粒径要求小以及一致性的问题，单分散性较差。这就导致了最终生产出的纳米微粒粒径都接近100纳米，无法再进一步缩小，同时其粒径分布范围也很宽，单分散性差（粒径分布范围越窄，单分散性越好），这样的产品跟不上高技术应用、产品开发和传统产品改造提升对纳米微粒的粒径大小以及产品单分散性的要求。

为了解决纳米材料制备小粒径和单分散性问题，申请人发明出一种采用多级喷雾合成的方法，来达到晶体的成核和生长条件的抑制，实现对纳米材料晶粒大小的控制，使其得到的纳米材料能够具有较好的粒径范围和分散性。但是在该方法原理的基础上，如何设计一种适用于工业大批量高速生产的设备，成为有待考虑和解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是，怎样提供一种能够用于工业化大批量高速生产的工业化高速生产单分散纳米材料的反应器，其能够方便控制材料反应过程，以使制得材料具有良好的粒径范围和单分散性。

为了解决上述技术问题，本实用新型中采用了如下的技术方案：（本方案中定义管道中，流体材料运动起始端为后端，流体材料前行的方向为前端）

一种工业化高速生产单分散纳米材料的反应器，其特征在于，包括作为流体通道的壳体，壳体内设置有一级或一级以上的反应单元，每级反应单元内均包括间隔设置在壳体内的第一隔板和第二隔板，第一隔板上设置有多个连通第一隔板两端的第一原料送料管道，第二隔板上对应第一原料送料管道设置有多个第二原料送料管道，第一原料送料管道前端具有一段插入到对应的第二原料送料管道起始端内的部分，第一原料送料管道与对应的第二原料送料管道之间留有供第二原料送料管道送料的间隙，第一隔板和第二隔板之间还设置有用于第二原料进料的第二原料进料管道。

本实用新型使用时，第一反应物靠高压从第一原料送料管道内进行进料，第二反应物靠高压从第二原料进料管道进料，第二反应物进料后从第二原料送料管道进入并与第一原料送料管道内喷出的第一反应物相接触，在高速高压的状态下以雾状进行混合并反应，生产纳米级材料，这样，只需通过对压力、流速、管道参数等的控制，即可控制反应生成纳米级的材料并使其具有良好的粒径范围和单分散性。当生产时，根据具体产物生产工艺需要多级反应时，上一级的第二原料送料管道即作为下一级的第一原料送料管道进行衔接。这样本设备采用管道进行多级衔接，可以实现纳米级材料的工业化大批量高速生产，同时能够方便控制材料反应过程，以使制得材料具有良好的粒径范围和单分散性。

作为优化，所述第一原料送料管道垂直于第一隔板设置，所述第二原料送料管道垂直于第二隔板设置，对应的第一原料送料管道和第二原料送料管道之间同轴心线设置。这样，可以更好地利于材料的混合和反应，提高混合的均匀性，使制得产物具有更好的单分散性。

作为进一步优化，所述第一原料送料管道和第二原料送料管道均采用钢质管道；所述第一隔板包括与第一原料送料管道焊接固定的第一中间钢板以及成形固定在第一中间钢板两侧及整个边缘的树脂材料层；所述第二隔板包括与第二原料送料管道焊接固定的第二中间钢板以及成形固定在第二中间钢板两侧及整个边缘的树脂材料层。这种结构，可以使得在安装的时候，可以先采用中间钢板进行焊接，焊接完毕后，再在同一个工装模具里面实现第一原料送料管道和第二原料送料管道的定位，然后倒入树脂材料成形出中间钢板两侧的树脂材料层，树脂材料层在成形时即保证了第一原料送料管道和第二原料送料管道的成形精度，同时树脂材料层在安装的时候能够很好的密封作用，保证管道之间的密封效果。