[發明專利]一種可控合成復合材料的智能溫控微流體反應裝置及方法

有效

• 申請號: 202110905080.5
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113617309B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 張青程;雷勇;王舜;王亞輝;湯鑫悅;黃再梅;魏鑫磊
• 申請（專利權）人: 溫州大學新材料與產業技術研究院
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 陳孝政

本發明提供了一種可控合成復合材料的智能溫控微流體反應裝置，包括機架、B型流體平流泵、C型流體平流泵、紅外測溫組件、C型流體高頻感應加熱器、復合加熱溫控組件、A型流體平流泵、A型流體高頻感應加熱器、B型流體高頻感應加熱器、攪拌器和四通組件。本發明通過紅外測溫儀動態實時在線監測微流體反應裝置的溫度變化，驅動雙系統溫控模塊快速進行溫度反饋補償，有效強化了材料合成反應的傳熱傳質效果，消除反應體系內的溫度梯度和濃度梯度差異，使共沉淀反應在更加精準的溫度環境和均勻的過飽和度中進行，提高合成材料的均一性、組分分散性和可重復性。本發明還同時提供了一種基于智能溫控微流體反應裝置的可控合成NiCo₂S₄/RGO復合材料的方法。

技術領域

本發明屬于化工器械領域，具體涉及一種可控合成復合材料的智能溫控微流體反應裝置及方法。

背景技術

液相沉淀合成超細/納米材料是極為迅速的反應，其誘導期通常為毫秒級，如何在這極短的時間內，使溶液達到良好的微觀混合，從而讓反應體系在晶核生成前建立一個適當且均一的過飽和度，并加以精確控制，這是共沉淀法制備高質量的超細/納米顆粒的關鍵所在。但是攪拌槽反應器的微觀混合速率較慢，在形成均一過飽和度前顆粒成核和晶核生長已經發生，故很難得到形貌和粒徑一致的超細/納米材料。此外，沉淀溫度通常對納米材料的結構、形貌和粒徑有很大影響。一般常規加熱方式是通過油浴、加熱套等來提供熱量，然后通過攪拌來實現不同區域流體溫度的均勻化。攪拌槽反應器微觀混合效率低，體系內不同區域存在明顯的溫度梯度，從而影響合成材料的均一性。因此，本發明專利構建了一種可控合成復合材料的智能溫控微流體反應裝置來同時強化流體的傳質傳熱效率，消除反應體系內的濃度梯度和溫度梯度，使納米材料在更均勻的溫度環境和過飽和度中實現均勻成核，提高復合材料的產品均一性、組分分散度和合成過程的可重復性。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種可控合成復合材料的智能溫控微流體反應裝置，可以通過紅外測溫動態實時在線監測溫度變化、雙系統溫控模塊自動進行快速升溫及溫度補償，具有控溫精度高、自動化控制、機械結構裝置穩定可靠、適用范圍廣等優點。本發明還同時提供了一種可控合成復合材料的智能溫控微流體反應方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種可控合成復合材料的智能溫控微流體反應裝置，包括機架、B型流體平流泵、C型流體平流泵、紅外測溫組件、C型流體高頻感應加熱器、復合加熱溫控組件、A型流體平流泵、A型流體高頻感應加熱器、B型流體高頻感應加熱器、攪拌器和四通組件；

所述機架包括B型流體平流泵放置架、B型流體燒瓶組件、工作臺、C型流體燒瓶組件、C型流體平流泵放置架、C型流體高頻感應加熱器放置架、A型流體燒瓶組件、A型流體平流泵放置架和A型B型流體高頻感應加熱器放置架；

所述A型流體平流泵、B型流體平流泵、C型流體平流泵依次分別放置在A型流體平流泵放置架、B型流體平流泵放置架和C型流體平流泵放置架的上方，A型流體高頻感應加熱器與B型流體高頻感應加熱器疊放在A型B型流體高頻感應加熱器放置架上，紅外測溫組件居中固定在工作臺上，C型流體高頻感應加熱器放置在C型流體高頻感應加熱器放置架上；

復合加熱溫控組件共三組，分別與A、B、C型流體平流泵的流體導管同軸配合，四通組件通過導管支架安裝在工作臺上；攪拌器居中放置在工作臺正下方；

所述紅外測溫組件包括角鋁、兩根直立型材、水平型材、觸摸屏組件、電動模組、升降裝置、旋轉裝置、夾具、紅外測溫儀；兩根直立型材與一根水平型材構成型材桁架，角鋁共四組，分別安裝在兩根直立型材的底部，用于將型材桁架固定在工作臺上；觸摸屏組件固定在一根直立型材上，電動模組固定在水平型材上，升降裝置固定在電動模組的滑板上，旋轉裝置安裝在升降裝置的升降滑塊上，夾具通過夾持紅外測溫儀的手柄，將其固定在旋轉裝置上；

所述四通組件包括導管支架、B型流體導管、鎖緊套、四通本體、A型流體導管、C型流體導管和混合流體導管；