[发明专利]一种碳包覆核壳结构纳米颗粒的连续化制备方法

摘要

本发明涉及一种碳包覆核壳结构纳米颗粒的连续化制备方法，如碳包覆金属氧化物、碳包覆金属、碳包覆金属碳化物以及碳包覆金属合金纳米颗粒的连续化制备方法。该方法如下：在火焰燃烧过程中，通过控制燃料氧气比，在反应器内部形成不同程度的还原气氛，把金属盐的有机溶剂溶液雾化后加入反应器，进行不完全燃烧，反应区温度为1000～1800℃。前驱体在高温下不同程度的还原气氛中经热分解、成核、生长和原位碳包覆，最终形成碳包覆核壳结构纳米颗粒。所得的核壳结构材料中纳米颗粒被碳有效地包覆，有较好的热稳定性、酸碱稳定性。采用本发明的方法制备碳包覆纳米颗粒的纳米核壳结构，设备工艺简单，不需任何基板，可连续化规模化生产，易于工业化实施。

主权项

1.一种气相粉体合成过程中原位包覆和表面改性的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）首先，将前躯体通过燃烧装置通入高速射流火焰，反应生成气相粉体颗粒，同时产生水蒸气并放出大量热，使所述气相粉体颗粒成气溶胶流体状态且温度为1000~2000℃；2）在所述气相粉体颗粒形成的后期，利用淬火环将气态包覆层前躯体引入反应器，同所述气溶胶流体均匀混合，发生水解反应，实现原位的表面包覆；3）包覆结束后，利用雾化喷嘴将表面改性前躯体溶液雾化后引入反应器，同所述气溶胶流体均匀混合，表面发生缩合反应，实现原位的表面改性；    所述前躯体是金属氯化物、金属硝酸盐或有机金属氧化物。一种碳包覆核壳结构纳米颗粒的连续化制备方法，其特征在于，利用注射泵将含金属盐前驱体的有机溶剂通过烧嘴中心的毛细管匀速注入三通道不锈钢管反应器，在毛细管的端头处经适量氧化气氛扩散，雾化成液滴，然后在还原气氛中进行不完全燃烧反应，所述不完全燃烧反应的温度为1000~1800℃，在火焰中经热分解、成核、生长和原位碳包覆形成碳包覆核壳结构纳米颗粒，从燃烧反应器顶部进行产物收集；同时，可燃性气体由一环管的小孔进入反应器；同时，空气由二环管进入反应器；同时，氮气由三环管进入反应器；通入氮气的原因如下：上述合成过程中，高温产物出反应器时易被氧化，所以采用在反应器上方即产物前进的方向的不同位置通入大气量的N₂对产物进行淬冷以保证金属颗粒的形成；所述还原气氛的强弱可以通过Φ值来控制，Φ值的定义如下：其中，所述Φ值的范围为1.5～3.5。