[发明专利]用于纳米材料合成和修饰一体化的连续生产设备及其方法

说明书

本发明涉及一种用于纳米材料合成和修饰一体化的连续生产设备及其方法，包括从外至内依次设置的外筒体、内筒体和圆盘，该外筒体、内筒体和圆盘同轴设置，在所述外筒体的上端开口处转动的安装有筒盖，该外筒体下部的一侧形成出液管口，所述内筒体的底部设置有与外筒体连通的导流孔，所述的圆盘与内筒体固定安装在一起，转动的安装在外筒体的内部；所述圆盘的上端面形成第一表面，内筒体的内侧壁形成第二表面。本发明的优点是：通过将表面修饰反应液铺展呈纵向薄膜，反应液形成水平方向的薄膜，解决普通薄膜反应器纳米反应液停留时间过短，生成纳米颗粒晶体缺陷。

技术领域

本发明涉及一种用于纳米材料合成和修饰一体化的连续生产设备及其方法，涉及连续流反应器领域。

背景技术

近年来，随着纳米技术的发展，纳米材料及其相应的制备技术已成为当今世界科技发展中的主流方向，也是当今科研主要的研究热点之一。纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，其潜在的重要性毋庸置疑。近年来，纳米技术在不同领域取得了大量的研发成果和技术突破，如先进材料、生物医药、催化剂、电子学和制药领域；并不断扩展新的领域，如能源、水处理、农业和林业；同时，纳米技术和其他新兴领域相结合，如量子信息系统、神经形态工程学、合成和系统生物学；不断产生的领域，如自旋电子学、表面等离子体光子学、超材料、分子纳米体系等。

纳米颗粒广泛的应用前景下，然而目前合成纳米颗粒的手段仍以实验室小规模合成为主，且主要是物理法和化学法两种手段合成，物理法制备的纳米颗粒，大多粒径尺寸大且分布范围宽，难以实现符合应用目的的纳米粒子；而化学法制备的纳米颗粒，生产规模小，制备过程难以控制，虽然产物纯度一般较高，但难以实现纳米颗粒的放大化生产。工业上使用的反应釜制备纳米颗粒生成的纳米粒子规格也存在着许多不足。因此，开发一种可以实现放大化生产纳米颗粒的设备尤为重要。

目前尺寸较小纳米颗粒主要是在有机溶剂中制备，制备出的纳米颗粒在有机溶剂中具有良好的分散性能，但是其水溶性一般较差。然而纳米颗粒在药物载体和医疗诊断等领域中，如果要实现较低的生物毒性和较高的生物利用度，就必须具有良好的水溶性，因此对纳米颗粒表面进行表面修饰从而实现良好的水溶性。目前对纳米粒子进行表面修饰主要有两种方法，一种是在合成纳米粒子的同时就加入表面修饰分子进行表面修饰，另一种是合成纳米颗粒后，再将纳米颗粒与表面修饰分子结合实现表面修饰。这两种方案合成目前主要是在实验室烧瓶和工业反应釜中实现，实验室合成表面修饰完全，水溶性好，但仍然难于实现工业化放大化生产；工业反应釜中制备表面修饰不完全，难以得到尺寸均一，结构完善，表面修饰完全的纳米粒子。

连续流反应器在过程强化中得到广泛应用，可以用来制备纳米颗粒，且目前用于制备纳米颗粒的连续流微反应器相比传统的釜式间歇反应器，具有高速混合、高效传热、反应物停留时间的窄分布、重复性好、系统响应迅速而便于操控、几乎无放大效应以及在线的化学品量少，从而达到的高安全性能等优势。但是现有连续流反应器大多是基于微通道技术，结构简单的微通道连续流反应器通道内完全为层流，流体中的传质和传热效率不理想，造成产物的均匀性较差；复杂结构的微通道反应器，会通过通道设计尽可能产生部分湍流而降低层流层厚度，但是这样的设计也会造成流体阻力增大，一方面增加了设备成本，另一方面也制约了流体流速的提高而影响产量。但是该反应器最致命的却显示反应停留时间一般只有20秒以下，绝大多数反应无法在这么短时间内完成。这也使得这种反应器的适用范围非常窄。因此，开发一种纳米晶体材料合成和表面修饰一体化的连续生产设备成为目前研究的重点。

发明内容

为了克服目前纳米颗粒制备难以放大化和薄膜连续流反应器反应停留时间短暂的问题，本发明提供了一种纳米晶体材料合成和表面修饰一体化的连续生产设备及方法，可以实现工业上的放大化生产并解决普通薄膜反应器中反应液停留时间过短引起的粒径和结晶度控制困难等问题。本发明的技术方案是：