[发明专利]一种超重力场微反应器及液相沉淀法制备纳米材料的方法

说明书

一种制备纳米材料的超重力场微反应器，包括微反应组件、设置有出料口的接料槽、第一电机、传动系统、进料系统和支撑系统，所述微反应组件由上盘和下盘组成，上盘底面和下盘顶面分布有微形槽下盘的中心部位设置有进料微孔道，组合后上盘底面与下盘顶面之间具有0.03～0.1mm的间隙，在第一电机的带动下传动系统运转，从而使微反应组件中的上盘、下盘以相反的旋转方向转动。为了便于调整微反应组件中的上盘、下盘之间的间隙及清洗上盘和下盘，可增设上盘提升系统。使用上述超重力场微反应器，采用液相沉淀法制备纳米材料，在保持纳米材料具有高分散性、颗粒分布均匀的同时，增可大处理量并避免微反应组件堵塞。

技术领域

本发明属于化工反应技术领域，特别涉及一种制备纳米材料的超重力场微反应器及液相沉淀法制备纳米材料的方法。

背景技术

纳米材料近年来备受重视，凭借其不同于常规材料特有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等在诸多领域显示出重要的应用价值。

在纳米材料制备过程中，颗粒成核特征时间t_N为1ms级，微观混合均匀化特征时间t_m＝k_m(v/ε)^1/2(k_m是常数)，为保证粒度的高分散性和分布均匀，要求t_mt_N，而在常规机械搅拌槽式反应器中，t_m＝5～50ms，大于t_N，因此严重影响成核效果。为解决上述问题，制备粒度高度分散和分布均匀的纳米材料，相继开发了气相沉积法、等离子体法、超重力法、超声法、微波法以及微反应器法等制备方法。其中，微反应器法凭借微尺度效应，将化学反应限制在有限的空间内，通过增大体表面积，缩短反应物接触距离，使传质速度极大提高，进而t_mt_N，使得制备的纳米材料粒度具有高度的分散性、良好分布均匀性、细化和可控性，受到了广泛的关注。

目前制备纳米材料的微反应器主要有膜孔型、T型、Y型、水力学聚焦型、薄层交叉型、重组型、多支流注入型、外场力耦合型。但这些微反应器在工业化应用过程中仍存在两个问题：一是处理量小，工业化放大困难，由于微通道或膜孔尺度通常在微米级，流通量受到限制，单通道处理量极小，为达到工业化处理量，通常将微反应器平行放大，而当微通道数量急剧增加后，微反应器的检测和控制复杂程度会增加；二是微通道或膜孔容易堵塞，难以清洗处理，微反应器一般是将众多微通道或膜孔集成在封闭腔室内，且微通道内径或膜孔孔径窄，反应形成的纳米颗粒物或原料中的杂质易造成微通道堵塞，清洗困难。为了防止堵塞，一般是通过外部连接处理装置，如Lonza等设计的Flow Plate微反应器，通过外部连接超声装置，对流体内部产生超声空化作用，以此防止堵塞，但是通过外部连接装置防止堵塞造成结构复杂，成本增加，不利于工业化推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备纳米材料的超重力场微反应器及液相沉淀法制备纳米材料的方法，在保持纳米材料具有高分散性、颗粒分布均匀的同时，增大处理量并避免微反应组件堵塞，以满足化工领域基于液相沉淀法制备纳米材料的工业化生产需要。