[實(shí)用新型]一種超聲波霧化-微波熱解聯(lián)合法制備納米粉體的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320758588.8
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN203678371U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭勝惠;彭金輝;郭磊;巨少華;張利華
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: B01J19/08
• 分類號: B01J19/08;C01B13/14;B82Y30/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種超聲波霧化-微波熱解聯(lián)合法制備納米粉體的裝置，屬于冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

納米粉體具有高比表面積、高活性、吸收和散射紫外線能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在冶金、化工、電子、環(huán)保和能源、磁性材料、精細(xì)陶瓷、傳感器以及日用化妝品和生物醫(yī)學(xué)等方面得到了開發(fā)和應(yīng)用，顯示出誘人的前景。要使納米粉體材料具有良好的性能，納米粉末的制備是關(guān)鍵。目前，納米粉體包括金屬氧化物及復(fù)合氧化物納米粉體的制備方法可分為物理方法和化學(xué)方法。

物理方法制備金屬氧化物及符合氧化物納米粉體包括物理粉碎法和機(jī)械球磨法。物理粉碎法是通過機(jī)械粉碎、電火花爆炸等方法得到納米粒子，其特點(diǎn)是操作簡單、成本低、但產(chǎn)品純度低，顆粒分布不均勻。機(jī)械球磨法是控制適當(dāng)?shù)臈l件得到純元素納米粒子、合金納米粒子或復(fù)合材料的納米粒子。該方法具有操作簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但同時制備得到的產(chǎn)品純度低、顆粒分布不均勻。

采用化學(xué)方法制備納米粉體材料是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，它包括氣相沉積法、沉淀法和溶膠凝膠法等。

氣相沉積法直接利用氣體或?qū)⑽镔|(zhì)變成氣體，再在氣態(tài)下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后再冷卻凝聚成納米顆粒。采用此方法制備的粉體粒徑分布較均勻，團(tuán)聚狀況輕，但是這種方法所需設(shè)備特殊而昂貴，試樣條件控制嚴(yán)格，操作復(fù)雜而不成熟。

目前，采用化學(xué)沉淀法制備納米粉體材料的研究較多，采用普通的化工設(shè)備，流程簡單，較適合于大規(guī)模生產(chǎn)，是目前制備納米粉體的熱點(diǎn)方法。但是，陰離子的洗滌困難，粉體易團(tuán)聚是該方法存在的主要問題。

溶膠凝膠法采用金屬鹽溶液、沉淀劑和表面活性劑等制備納米粉體前驅(qū)體，再經(jīng)嚴(yán)格陳化、洗滌、煅燒制備納米氧化物粉體材料。該工藝優(yōu)點(diǎn)為制得的納米粉體粒徑均勻，成分穩(wěn)定，缺點(diǎn)在于工藝復(fù)雜、流程長、需要使用添加劑和表面活性劑，不僅增加了成本而且?guī)韽U水處理成本高等問題。

傳統(tǒng)的噴霧熱解法是在一定程度上結(jié)合了液相法和氣相法制備粉體技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的一種工藝方法，一般采用壓力噴霧方式將液體打散變?yōu)橐旱危賹?dǎo)入加熱爐腔體內(nèi)部進(jìn)行熱交換完成干燥和熱解過程。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是干燥和熱解過程在一個腔體中完成，直接得到產(chǎn)品，無需后續(xù)的過濾、洗滌、干燥、粉碎過程，操作簡單。但缺點(diǎn)為多采用煤氣、天然氣或重油作為熱源，不僅產(chǎn)生的大量廢氣須進(jìn)行單獨(dú)處理，而且廢氣帶走大量熱量，耗能較高。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本實(shí)用新型提供一種超聲波霧化-微波熱解聯(lián)合法制備納米粉體的裝置。本實(shí)用新型利用超聲波和微波兩種方法的優(yōu)勢相結(jié)合，提供了一種可用于納米粉體制備的噴霧熱解設(shè)備。超聲波對液體中會由于空化作用產(chǎn)生大量微小氣泡，在液體表面上，這些大量細(xì)小液滴被拋離液面形成霧滴，且這些霧滴在一定時間內(nèi)具有球狀的空心小液泡結(jié)構(gòu)。微波加熱具有由內(nèi)而外均勻加熱、選擇性加熱、升溫速度快、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，可以在短時間內(nèi)對進(jìn)入腔體內(nèi)的超聲波霧滴進(jìn)行快速升溫，使空泡狀霧滴瞬間干燥后再熱解，直接得到納米粉體。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種超聲波霧化-微波熱解聯(lián)合法制備納米粉體的裝置，所述裝置包括超聲波發(fā)生裝置2、金屬離子溶液儲槽3、霧化噴嘴4、載流氣導(dǎo)入裝置5、陶瓷內(nèi)襯6、微波發(fā)生裝置7、透波保溫材料層8、石英管反應(yīng)腔9、袋式收塵裝置10、尾氣吸收裝置12和抽氣裝置13，所述金屬離子溶液儲槽3通過恒流泵14連接超聲波發(fā)生裝置2，超聲波發(fā)生裝置2連接霧化噴嘴4上端一側(cè)，霧化噴嘴4上端另一側(cè)連接載流氣導(dǎo)入裝置5，霧化噴嘴4的下端口連接石英管反應(yīng)腔9頂端，石英管反應(yīng)腔9從外層到里層設(shè)有微波發(fā)生裝置7、透波保溫材料層8、陶瓷內(nèi)襯6，石英管反應(yīng)腔9底端連接袋式收塵裝置10一端，袋式收塵裝置10另一端依次連接有尾氣吸收裝置12、抽氣裝置13，該裝置還設(shè)有微波加熱控溫裝置。

所述石英管反應(yīng)腔9設(shè)有溫度傳感器1。

所述石英管反應(yīng)腔9為臥式或豎式。

所述袋式收塵裝置10與尾氣吸收裝置12的連接口處設(shè)有濾膜11。.

所述石英管反應(yīng)腔9外壁為不銹鋼材料層。