[实用新型]一种撞击反应装置

说明书

技术领域

本实用新型属于纳米材料制备装置技术领域，尤其涉及一种撞击反应装置。

背景技术

纳米材料因其具有块体材料所没有的独特物理、化学性质而受到了广泛关注，利用这些特性，纳米材料可以广泛的应用于包括生物医药、环境处理、催化、新能源、电子电气等领域在内的几乎全部工业领域。据统计，全球的纳米技术相关市场规模在2009年就达到了910亿美元，而且每三年纳米材料相关的产品数量和相关从业人员就会翻一番，到2020年，市场规模预计可达3万亿美元，并提供约600万个工作岗位，因此世界各国都十分重视纳米材料的产业化。

纳米材料的性能、价格和应用在很大程度上与其制备方法有关，经过多年研发，人们已经能够在实验室里采用多种方法制备出多种形貌和结构的纳米材料。其中以原子、分子为基本单元，通过原子、分子的聚集和组装制备纳米材料的湿化学法路线，具有设备简单、原料容易获得、纯度高、均匀性好、化学组成控制精确、易于放大等优点，成为了目前实验室和工业生产上广泛采用的纳米材料的制备方法。

通常，湿化学法制备纳米材料都是在反应釜中进行的，依次向反应釜中加入各种反应原料，在机械搅拌下物料混合反应制备出纳米材料。对于一个化学反应过程来说，三传即动量传递、热量传递和质量传递，和一反即化学反应相互影响且密不可分。对于一些反应速度慢、三传要求不高的反应，采用釜式反应是合适的。而对于那些反应在不到一分钟内就进行完全的快速反应来说，釜式反应的三传速度就显然跟不上反应速度，以致所制备得到的纳米材料存在严重的尺寸分布宽、团聚严重、稳定性和一致性差等诸多问题。

在还原法制备纳米银的反应中，如以硼氢化钠或是水合肼作为还原剂，与硝酸银溶液反应制备银纳米颗粒，硼氢化钠或水合肼溶液一旦与硝酸银溶液接触，就会迅速反应并放出大量的气泡。如果是在大容积的反应釜中采用这一方法制备纳米银颗粒，加入的硼氢化钠或水合肼溶液根本不可能在反应开始前实现在硝酸银溶液中的均匀混合，就会导致先反应出来的纳米银颗粒作为种子，而随后的反应产物使已生成的纳米银颗粒不断长大，以致最终的产物颗粒尺寸分布宽、形貌不均一。

此外，在采用化学还原法制备纳米银颗粒的反应过程中，很容易在反应容器的器壁上附着生成一层致密的银层，银层的存在会影响随后反应的进行，使得新生成的银优先附着在该银层上，随着反应的持续进行，该银层逐渐增厚，并在反应液流的不断冲击下，成片的剥离脱落，严重影响到最终产物的性能稳定性和一致性。常用的玻璃、金属等材质，银很容易附着在上面，因此，如何选择制造银不能附着生长的反应容器就一直是纳米银制备过程中的最大难题。

因此，对于这一类反应速度很快、对三传要求很高、产物又易在容器壁上附着生长的单质纳米银或银复合材料的反应来说，要实现对反应的稳定可控，以及大规模的工业生产，有必要研发新颖的反应装置与方法。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型公开了一种撞击反应装置，解决了快速反应的三传和反应速度不匹配的问题，而且物质反应时不与器壁接触，很好的解决了反应产物附着在器壁上的问题。

对此，本实用新型采用的技术方案为：

一种撞击反应装置，其包括撞击反应器和反应容器，所述撞击反应器位于反应容器的上部开口处；所述撞击反应器的中部设有中央通道，在位于中央通道的周围设有偶数个对称的导流道，相对称的导流道之间的夹角为30~150°，撞击反应器所述导流道、中央通道的延长线相交于撞击反应器的下方、并位于反应容器的腔体中部。

作为本实用新型的进一步改进，所述相对称的导流道之间的夹角为60~120°。

作为本实用新型的进一步改进，所述撞击反应器的截面为六边形。

作为本实用新型的进一步改进，所述撞击反应器包括侧壁、底面和上表面，所述上表面通过斜面与侧壁连接；所述中央通道的一端开口位于上表面，另一端开口位于底面上；所述导流道的一端开口位于斜面，另一端开口位于底面上。即所述中央通道从上往下穿过上表面然后从底面穿出，所述导流道从斜面穿入然后从底面穿出。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流道有2~6个，所述导流道两两以中央通道为中心对称设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述反应容器下部设有搅拌装置和出料口。采用此技术方案，受搅拌装置的搅动进一步混合反应和分散，使反应物充分反应并防止团聚。

作为本实用新型的进一步改进，所述反应容器的侧壁设有排气孔。