[实用新型]一种基于多旋流强化混合的雾化火焰纳米颗粒合成系统

说明书

一种基于多旋流强化混合的雾化火焰纳米颗粒合成系统，该系统含有旋流火焰合成装置、前驱物发生器、双床再生吸附式压缩空气干燥机、气体预混器和产物收集装置；其方法采用切向旋流气体燃料火焰和轴向液体燃料火焰联合合成方法，利用不同组合方式的气体燃料或液体燃料火焰实现合成。本实用新型采用旋流火焰合成装置实现均匀可控温度场，形成稳定燃烧区域；采用轴向及切向两种前驱物进口能够控制掺杂合成纳米颗粒时不同种类前驱物的独立进给，可适用于更多金属氧化物的纳米颗粒掺杂合成；采用射流管调节前驱物进入火焰的位置，控制合成颗粒的粒径和晶相。本实用新型可以很好地控制合成纳米颗粒的粒径、形态和晶相，进一步扩展火焰合成的应用范围。

技术领域

本实用新型涉及一种纳米颗粒合成系统及方法，尤其涉及一种雾化火焰的纳米颗粒合成系统，可应用于单一种类及掺杂的纳米颗粒的合成，属于纳米材料合成技术领域。

背景技术

纳米颗粒由于其粒径小，比表面积大的特点及其在光学和电学方面具有的优异性能，取得了较为广泛的应用。目前纳米颗粒合成主要采用化学合成和火焰合成方法，其中化学合成方法主要有化学气相沉积、溶胶凝胶合成、液相沉淀法和水热合成法等。与化学合成方法相比，采用火焰合成方法所得到纳米颗粒具有纯度高，可控性好的特点。

旋流火焰具有火焰稳定、氮氧化物排放低、贫燃极限低等特点，在气体燃烧和火焰合成等工业中获得广泛应用。将旋流滞止火焰应用于火焰合成领域的实用新型专利“一种旋流滞止火焰合成纳米颗粒的系统及方法”(公布号：CN 103464064A)，具有燃烧器结构及工艺简单，颗粒粒径均匀纯度高等特点。但该系统仅适用于单一前驱物和单一种类的纳米颗粒的合成。随着火焰合成技术的进一步发展，火焰合成技术进入从实验室制备到工业应用的新阶段，需要对火焰合成装置的结构和参数做进一步调整优化。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于多旋流强化混合的雾化火焰纳米颗粒合成系统，提高火焰合成纳米颗粒的产量和生产效率。并通过设计切向和轴向两种前驱物进给方式，实现旋流气体燃料火焰和轴向液体燃料火焰共同调节，并通过射流管调节前驱物进入火焰的位置，控制合成纳米颗粒的粒径、形态和晶相。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于多旋流强化混合的雾化火焰合成系统，该系统含有旋流火焰合成装置、前驱物发生器、双床再生吸附式压缩空气干燥机、气体预混器和产物收集装置；其特征在于：所述的前驱物发生器包括切向前驱物发生器和轴向前驱物发生器；所述旋流火焰合成装置包括燃烧室轴向进口、燃烧室切向进口、旋流冷却空气装置及燃烧室；燃烧室内设置有沿轴向移动的射流管，射流管前端与燃烧室轴向进口相连接。

所述双床再生吸附式压缩空气干燥机的出口分别与五条气体管路相连，其中第一路经第五质量流量控制器与旋流冷却空气装置的进口连接，第二路经第一质量流量控制器与切向前驱物发生器连接；第三路经第二质量流量控制器和切向空气预热器与切向空气侧气体预混器的气体入口连接；第四路经第三质量流量控制器与轴向前驱物发生器连接；第五路经第四质量流量控制器和轴向空气预热器与轴向气体预混器的气体入口相连；所述的产物收集装置的进口与旋流火焰合成装置的底部出口相连，在收集装置的底端设置有真空泵。

优选地，所述切向前驱物发生器为气相前驱物发生器，轴向前驱物发生器为气相前驱物发生器或液相前驱物雾化器。

优选地，在射流管的外壁上设有外螺纹，燃烧室轴向进口的内壁上设有内螺纹，射流管与燃烧室轴向进口通过螺纹连接。

优选地，所述的旋流冷却空气装置布置于燃烧室外壁面上，旋流冷却空气装置采用切向旋流装置或轴向旋流装置。

优选地，所述的燃烧室切向进口分别含有2-4个切向空气侧气体进口和2-4个切向燃料侧气体进口，其中切向空气侧气体进口与切向燃料侧气体进口数量相等且相间布置。

优选地，所述的产物收集装置采用静电除尘器、布袋除尘器或电袋复合式除尘器。