[发明专利]一种大批量连续生产碳量子点的装置及生产方法

说明书

本发明涉及碳量子点合成技术领域，具体为一种大批量连续生产碳量子点的装置及生产方法。该装置包括第一计量泵和第二计量泵，所述第一计量泵和第二计量泵均与第一混合容器相连，所述第一混合容器的出口与第二混合容器的第一入口相连，所述第二混合容器的第一出口与管式反应器的入口相连，所述管式反应器的出口与混合搅拌式反应器的入口相连，所述混合搅拌式反应器的出口经高温泵与错流过滤器的入口相连，所述错流过滤器的第一出口与第二混合容器的第二入口相连。本发明的装置更适合大批量的工业化生产，而且最终产率更高；本发明使用错流过滤技术代替透析过程，极大缩短了碳量子点的生产时间。

技术领域

本发明涉及碳量子点合成技术领域，特别是涉及一种可以大批量连续生产碳量子点的装置。

背景技术

碳量子点是一种粒径一般小于10nm的纳米材料，这种材料能够从多种类型的碳源中制得，例如石墨烯、有机化合物甚至各种农作物秸秆等。与传统的量子点相比，碳量子点的原料来源更加丰富，制备方法更加简单，毒性小，水溶性和生物相容性更好。由于这些优点，碳量子点具备在多种领域中应用的潜力。

目前，碳量子点的合成路线大体上可分为两类：自上而下法和自下而上法。自上而下法是以比较大的碳结构作为碳源合成碳量子点，主要包括电弧放电法、电化学氧化法和激光消融法等。自下而上法主要包括高温热解/煅烧法、水热法、微波辅助合成法等。水热法是有机前驱体溶液在密封容器中高温高压反应产生碳量子点的方法，因为其环境友好、前体来源广泛、成本低而受到了研究人员的青睐。

CN 207511833U提供了一种快速合成碳量子点的装置。该装置包括前驱物溶液容器、磁力泵、微通道反应器、温控仪和产物收集容器。此发明装置微型化、成本低、易于制备和操作。但是，该合成装置仅可以满足用量较少的行业需求，而在需求量更大的行业，例如农业领域的大面积应用上，则无法满足产量上的需求。该装置采用微通道反应器，导致单次生产的量非常有限；另外，碳量子点纯化过程采用传统的透析技术，透析时间过长，且透析后引入大量的水，增加了后续干燥浓缩的时间，拖慢了生产节奏。

发明内容

针对目前碳量子点生产装置产量不高、生产周期长等问题，本发明提供了一种大批量连续生产碳量子点的装置及生产方法，可以实现高产量，生产周期短，并可连续生产。

为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

一种大批量连续生产碳量子点的装置，包括第一计量泵和第二计量泵，所述第一计量泵和第二计量泵均与第一混合容器相连，所述第一混合容器的出口与第二混合容器的第一入口相连，所述第二混合容器的第一出口与管式反应器的入口相连，所述管式反应器的出口与混合搅拌式反应器的入口相连，所述混合搅拌式反应器的出口经高温泵与错流过滤器的入口相连，所述错流过滤器的第一出口与第二混合容器的第二入口相连；

所述错流过滤器上设有第二出口，用于排出错流过滤器截留的物质；所述第二混合容器上设有第二出口，用于排出生产废液。

其中，所述第一计量泵与第一混合容器之间的连接管路上设有第一阀门，所述连接管路的外层为不锈钢管，内衬为聚四氟乙烯涂层，其内径为10-15mm，外径为12-18mm；所述第一计量泵用于定量输送碳源原料；

所述第二计量泵与第一混合容器之间的连接管路上设有第二阀门，所述连接管路的外层为不锈钢管，内衬为聚四氟乙烯涂层，其内径为10-15mm，外径为12-18mm；所述第二计量泵用于定量输送表面修饰原料。

其中，所述第一混合容器的容量为3-5L，罐体为不锈钢材料，内衬采用聚四氟乙烯涂层；所述第一混合容器用于储存碳源原料和表面修饰原料的混合液；

所述第二混合容器的容量为3-5L，罐体为不锈钢材料，内衬采用聚四氟乙烯涂层；所述第二混合容器用于储存生产中循环的反应混合液、添加功能性原料和排出生产废液；