[发明专利]鱼形反应器

摘要

本发明公开一种鱼形反应器，用于合成具有核壳结构的纳米复合粒子，其内部结构由一条反应流道、两条对撞流道、两条侧流道和若干条支流道组成，由于这些流道组成的反应器内部结构酷似一条鱼，因此，称之为“鱼形反应器”。该反应器可使成核与包覆这两个过程同时分步进行，并且由于反应器内流道狭窄、撞击强度高、撞击频率快，实现了快速的传质、微观混合与成核生长过程。该反应器经过调试在指定的流量下，可以实现等频撞击和等浓度包覆的功效。

主权项

一种鱼形反应器，用于合成具有核壳结构的纳米复合粒子，其特征在于，所述鱼形反应器包括一条反应流道、两条对撞流道、两条侧流道、位于所述反应流道两侧的若干条交叉排列的支流道和用于向所述对撞流道、侧流道输送料液的料液输送系统，所述侧流道位于所述反应流道的两侧，所述反应流道的进口与两条所述对撞流道的撞击口连通，并且所述反应流道与所述支流道出口连通，位于所述反应流道两侧的所述支流道的进口分别与两条所述侧流道连通，其特征在于，当所述支流道总数为24条时，在所述反应流道上，所述反应流道的进口与相邻所述支流道之间的长度用长度参数a0表示、各相邻所述支流道的进口之间的长度分别用23个长度参数a1～a23表示；24条所述支流道的长度分别用另外24个长度参数l1～l24表示；在两条所述侧流道上，相邻所述支流道的进口之间的长度分别用另外22个长度参数L1～L22表示，上述70个长度参数与所述反应流道、侧流道、支流道中料液的流量和浓度的关系如下：一、所述侧流道与支流道的流量之间的关系式为：F＝F1‑23+F2‑24  (1)；F1‑23＝F1+F3+…+F23  (2)；F2‑24＝F2+F4+…+F24  (3)；其中，F表示两条所述侧流道的流量之和，F1‑23和F2‑24分别表示两条所述侧流道的流量，F1‑F23分别表示与一条所述侧流道连接的所述支流道的流量，F2‑F24分别表示与另一条所述侧流道连接的所述支流道的流量；二、所述支流道的流量与所述侧流道、支流道尺寸之间的关系式为： l 1 F 1 = L 1 F 1 - 23 - F 1 + l 3 F 3 = · · · = L 1 F 1 - 23 - F 1 + · · · + L 2 n - 3 F 1 - 23 - F 1 - · · · - F 2 n - 3 + l 2 n - 1 F 2 n - 1 - - - ( 4 ) l 2 F 2 = L 2 F 2 - 24 - F 2 + l 4 F 4 = · · · = L 2 F 2 - 24 - F 2 + · · · + L 2 n - 2 F 2 - 24 - F 2 - · · · - F 2 n - 2 + l 2 n F 2 n - - - ( 5 ) ; (n＝2,…12)三、所述反应流道内，撞击频率与流量、反应流道尺寸之间的关系式为： f 0 = F 0 a 0 s ; f 1 = F 0 + F 1 a 1 s ; · · · ; f n = F 0 + F 1 + · · · + F n a n s - - - ( 6 ) ; (n＝1,2,…,23) f 1 s = F 0 + F 1 a 1 = · · · = F 0 + F 1 + · · · + F n a n - - - ( 7 ) ; (n＝1,2,…,23)其中，F0表示两条所述对撞流道的流量之和，s表示流道的流通截面积，f0表示从两条所述对撞流道中的两股料液对撞到所述支流道料液与所述反应流道料液第一次撞击之间的频率，f1‑f23分别表示所述支流道内料液与所述反应流道内料液的撞击频率；四、假设所述反应流道内料液与每条所述支流道料液撞击时，传质与微观混合时间小于成核诱导时间，则包覆前驱体在每个撞击点处的浓度为： c 1 = F 1 c F 0 + F 1 ; c 2 = F 2 c F 0 + F 1 + F 2 ; · · · ; c n = F n c F 0 + F 1 + · · · + F n - - - ( 8 ) ; (n＝1,2,…,24)其中，c为侧流道中料液的浓度，c1‑cn为支流道中料液的浓度；若在每个撞击点处包覆前驱体浓度均相等，则： c n c = F 1 F 0 + F 1 = F 2 F 0 + F 1 + F 2 = · · · = F n F 0 + F 1 + · · · + F n - - - ( 9 ) .