[实用新型]一种纳米材料合成装置

说明书

本实用新型公开了一种纳米材料合成装置，包括燃烧室、火焰发生器、喷雾器和纳米粒子收集器；所述燃烧室具有一个密闭的空腔；所述火焰发生器设置在所述燃烧室的底部；所述喷雾器设置在所述燃烧室的底部，且紧靠所述火焰发生器设置，所述喷雾器设有至少一个通道，所述喷雾器将其所有通道内的喷雾喷入火焰发生器产生的火焰内；所述纳米粒子收集器设置在所述燃烧室的顶部，所述纳米粒子收集器与所述火焰发生器之间的距离大于等于纳米材料完成合成反应所需的距离。本实用新型可以实现纳米材料的一步连续合成，提高了生产效率。

技术领域

本实用新型属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米材料合成装置。

背景技术

纳米材料因具有表面效应、体积效应、量子隧道效应及量子尺寸效应等特点而具备优于常规材料的性能，因而成为一种最具有市场应用潜力的新材料。目前，纳米材料逐步应用在航空、新能源、环境保护、生命健康等领域。

单一纳米材料在应用时通常存在一定局限。纳米材料可以通过改性，包括修饰、沉积、复合、掺杂等，可以显著提高性能，其中组分掺杂改性作为最重要的改性手段受到日益关注。然而，现有多组分掺杂纳米材料的合成方法都需要经过多个步骤，存在过程繁琐复杂、生产缓慢、产量低、无法连续规模化合成等缺点，而且难以有效控制纳米材料的粒径和均匀性。

实用新型内容

为了解决目前纳米材料或掺杂纳米复合材料不能连续合成的问题，本实用新型提供一种纳米材料合成装置，它通过喷雾燃烧方法，可以一步连续合成纳米材料或掺杂纳米复合材料。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种纳米材料合成装置，包括燃烧室、火焰发生器、喷雾器和纳米粒子收集器；所述燃烧室具有一个密闭的空腔；所述火焰发生器设置在所述燃烧室的底部；所述喷雾器设置在所述燃烧室的底部，且紧靠所述火焰发生器设置，所述喷雾器设有至少一个通道，所述喷雾器将其所有通道内的喷雾喷入火焰发生器产生的火焰内；所述纳米粒子收集器设置在所述燃烧室的顶部，所述纳米粒子收集器与所述火焰发生器之间的距离大于等于纳米材料完成合成反应所需的距离。

按上述技术方案，所述火焰发生器包括燃料通道、空气通道、燃料气体混合器、燃料动力系统和燃料混合气体通道，所述燃料通道和空气通道分别与所述燃料气体混合器的入口连接，所述燃料气体混合器的出口与所述燃料动力系统连接，所述燃料动力系统与燃料混合气体通道连接，所述燃料混合气体通道设置在所述燃烧室上。

按上述技术方案，所述燃料通道内通入燃料，所述空气通道内通入氧气或空气，所述燃料与氧气或空气的当量比为0.5～1.5。

按上述技术方案，所述喷雾器包括依次连接的基体前驱体溶液通道、溶液体动力系统和雾化喷嘴，所述雾化喷嘴设置在所述燃烧室上。

按上述技术方案，所述喷雾器还包括掺杂体前驱体溶液通道以及设置在所述基体前驱体溶液通道和溶液体动力系统之间的液体混合器，所述液体混合器的入口与所述基体前驱体溶液通道和掺杂体前驱体溶液通道连接，其出口与溶液体动力系统连接。

按上述技术方案，所述雾化喷嘴的雾化粒径小于等于10微米。

按上述技术方案，所述雾化喷嘴设置在所述燃料混合气体通道内。

按上述技术方案，该装置还包括智能监测控制系统，其用于实时监测燃烧室内的压力、组分浓度和温度，并据此对火焰发生器中燃料和空气或氧气的流量及其当量比进行实时调节和控制。

按上述技术方案，该装置还包括高速摄像系统，用于对燃烧室内纳米粒子的形成过程和分布信息进行摄像并据此对喷雾器的喷雾压力和溶液浓度进行实时调控。

按上述技术方案，该装置还包括引力系统，所述引力系统与纳米粒子收集器连接，用于将燃烧室内合成好的纳米材料吸入纳米粒子收集器内。