[实用新型]一种旋流滞止火焰合成纳米颗粒的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于火焰合成技术制备纳米颗粒的系统，属于纳米及超细材料合成技术领域。

背景技术

纳米颗粒具有很多不同于宏观材料的特殊性质，因此受到了人们的广泛关注。目前，工业上主要采用两种技术合成纳米颗粒：火焰合成技术和湿法合成技术。湿法合成技术如水热法（Hydrathermal），设备简单但工序繁琐，不利于工业放大，因此仅局限于实验室少量制备。而火焰合成法具有易于控制、纯度高、工序简单、生产效率高和易于工业放大等优势，但传统的火焰合成技术无法高效可控地生产20nm以下的颗粒。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种旋流滞止火焰合成纳米颗粒的系统，使其不仅具有工艺简单、效率高、易于工业大规模生产等特点，而且可以合成粒径在20nm以下的纳米颗粒。

本实用新型的技术方案如下：一种旋流滞止火焰合成纳米颗粒的系统，该系统含有旋流滞止火焰合成装置，所述旋流滞止火焰合成装置包括反应炉、喷嘴、阻火器、旋流燃烧器和设置在反应炉内的滞止装置，其特征在于：所述系统还包括双床再生吸附式压缩空气干燥机、前驱物蒸汽发生器、空气预热器、燃料瓶、混合器和产品收集器；所述双床再生吸附式压缩空气干燥机的出口分别通过气体管路与前驱物蒸汽发生器和空气预热器的进口连接；所述的混合器的进口分别通过管路与空气预热器的出口、前驱物蒸汽发生器的出口和燃料瓶的出口连接；所述的产品收集器的进口与火焰合成装置的出口相连，并在产品收集器的底端设有真空泵。

本实用新型所述系统的另一技术其特征在于：所述的滞止装置与喷嘴出口的距离控制在0.1～3.0倍的喷嘴直径。所述的产品收集器采用布袋式除尘器、电除尘器或电袋复合除尘器。

本实用新型所述的滞止装置采用滞止平板装置、滞止钝体装置或四角切圆滞止风冷装置。所述的滞止平板装置由滞止平板、热阻石英玻璃片和循环水管构成；所述的滞止钝体装置由滞止钝体、热阻石英玻璃片和循环水管构成；所述的四角切圆滞止风冷装置由高压风机和气体喷射装置组成；所述的气体喷射装置采用多个均匀布置的多组气体喷嘴或一体的环形喷气装置构成。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①本实用新型所述系统可以合成各种纳米氧化物颗粒。所需的前驱物可以为气态，液态以及固态，适应性广，工艺简单可靠。②本实用新型中采用旋流滞止火焰合成，具有工艺简单、耗时短、效率高的特点，且易于大规模工业生产；所合成的纳米颗粒单分散性好，颗粒粒径分布均匀（粒径可以控制在20nm以下），纯度高，部分设计工况下可达10nm以下；由于采用了旋流滞止预混火焰结构，使得火焰更为稳定，并且均一性较好。

附图说明

图1为本实用新型提供的旋流滞止火焰合成纳米颗粒系统的结构原理示意图。

图2为滞止装置采用滞止钝体装置的结构示意图。

图3为滞止装置采用滞止平板装置的结构示意图。

图4为为滞止装置采用四角切圆滞止风冷装置的结构示意图。

图中标号：1-空气入口；2-双床再生吸附式压缩空气干燥机；3-前驱物蒸汽发生器；4-空气预热器；5-燃料瓶；6-混合器；7-阻火器；8-旋流燃烧器；9-滞止板；10-反应炉；11-收集器；12-真空泵；13-喷嘴。14-滞止钝体；15-循环水管；16-热阻石英玻璃片；17-滞止平板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的系统结构、工艺过程和具有实施方式做进一步的说明。

图1为本实用新型提供的旋流滞止火焰合成纳米颗粒系统的结构原理示意图，该系统含有双床再生吸附式压缩空气干燥机2、前驱物蒸汽发生器3、空气预热器4、燃料瓶5、混合器6、旋流滞止火焰合成装置以及产品收集器11；所述旋流滞止火焰合成装置包括反应炉10、喷嘴13、阻火器7、旋流燃烧器8和滞止装置；阻火器7和旋流燃烧器8设置在喷嘴内，阻火器位于喷嘴的前端，旋流燃烧器8布置在阻火器7的后面。滞止装置布置在反应炉10内，滞止装置与喷嘴出口的距离应控制在0.1～3.0倍的喷嘴直径。所述双床再生吸附式压缩空气干燥机的出口分别通过气体管路与前驱物蒸汽发生器和空气预热器4的进口连接，空气预热器4可采用电磁预热器或其它外热式加热器。所述的混合器6的进口分别通过管路与空气预热器4的出口、前驱物蒸汽发生器3的出口和燃料瓶5的出口连接；所述的产品收集器11的进口与火焰合成装置的出口相连，并在产品收集器的底端设有真空泵12。所述的产品收集器11采用布袋式除尘器、电除尘器或电袋复合除尘器。