[實用新型]一種負載型納米氧載體的火焰合成原位沉積制備裝置

有效

• 申請號: 202222698989.0
• 申請日: 2022-10-13
• 公開（公告）號: CN219009926U
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 趙海波;張田田;羅希;袁興;翟文旭;徐祖偉;馬琎晨
• 申請（專利權）人: 長江生態環保集團有限公司;華中科技大學
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

本實用新型提供了一種負載型納米氧載體的火焰合成原位沉積制備裝置，它包括三維平移臺和沉積裝置；通過采用上述的制備裝置能夠實現負載型納米材料的制備，所述系統通過火焰合成納米顆粒技術與氣相沉積技術相結合，可以直接原位制備負載納米氧載體活性組分的復合材料，能夠實現負載納米氧載體顆粒的粒徑分布、形貌尺寸和晶相純度的精準控制，并能極大地擴展負載納米氧載體顆粒材料的結構和組分，顯著增加負載納米氧載體顆粒材料的產率，能夠達到火焰合成原位負載納米氧載體顆粒材料制備的工業化放大。

技術領域

本實用新型屬于氧載體合成相關技術領域，尤其涉及一種負載型納米氧載體的火焰合成原位沉積制備裝置。

背景技術

化學鏈燃燒（CLC）作為一種新型的燃燒技術，在二氧化碳捕集方面極具應用前景，主要原理是：在燃料反應器中，氧載體顆粒提供燃料燃燒所需的活性晶格氧，理論上燃料被完全氧化為CO₂和H₂O，冷凝即可得到純CO₂，實現燃燒中源頭碳捕集；被還原后的氧載體顆粒送入空氣反應器中，與空氣中氧氣發生氧化反應實現再生，并釋放大量熱量；氧載體顆粒在燃料反應器和空氣反應器之間循環傳遞熱量和活性物質（活性氧），相當于把一步燃燒反應分解為在燃料反應器內和空氣反應器內分別進行的兩步反應，由此實現化學能梯級利用、無火焰低NOx燃燒、CO₂源頭捕集等優點。

目前氧載體材料要求具有高反應活性、低廉的成本、抗燒結團聚和磨損破碎、環境友好無毒性等特性。化學鏈燃燒的氧載體顆粒粒徑一般為100微米以上，因為比表面積相對較低而反應活性受限；納米氧載體顆粒則具有易燒結團聚、成本高等缺點；將納米氧載體負載在載體材料上（載體材料可以是微米型活性金屬氧化物、也可以是微米型惰性負載），可望提高氧載體的抗燒結團聚能力、具有較高的反應活性和相對低廉的成本，是一種有潛力的氧載體設計策略。負載型納米氧載體的制備方法主要包括浸漬法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、固相混合法等，但是工序繁雜、難以大規模制備。

火焰合成法具有一步合成納米顆粒、易于工業放大、納米顆粒物化性能調控手段豐富等優點，是目前最主要的納米顆粒工業規模生產方法。在火焰合成過程中，多組分金屬氧化物可以在原子尺度上實現混合，納米材料表面的活性相具有極高的分散度，并且火焰合成可以方便制備出20nm以下的超細納米顆粒。將火焰合成法與氣相沉積法結合起來，可一步快速直接合成納米顆粒及沉積結構，包括納米薄膜、納米涂層等，不需復雜的后續處理措施(例如干燥、老化、退火等)，具有環保、節能、高效的特點。負載型納米粒子的物化特性可以通過操作工藝參數來調整，如前驅體類型、濃度、流速、溶劑類型、分散氣類型、分散氣流量、分散氣壓降等。因此，結合了火焰合成法和氣相沉積法優點的火焰氣相沉積技術，為制備負載型納米氧載體（也包括其他負載型功能納米材料）開拓了新途徑。但是常規的火焰氣相沉積技術形成負載材料的種類和形貌單一、不能連續制備、產率低，而且目前對于火焰氣相沉積法制備負載型納米氧載體的粒徑、形貌、沉積厚度等關鍵參數仍然沒有統一而廣泛適用的設計理論和方法。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種負載型納米氧載體的火焰合成原位沉積制備裝置，所述系統通過火焰合成納米顆粒技術與氣相沉積技術相結合，可以直接原位制備負載納米氧載體活性組分的復合材料，能夠實現負載納米氧載體顆粒的粒徑分布、形貌尺寸和晶相純度的精準控制，并能極大地擴展負載納米氧載體顆粒材料的結構和組分，顯著增加負載納米氧載體顆粒材料的產率，能夠達到火焰合成原位負載納米氧載體顆粒材料制備的工業化放大。

為了實現上述的技術特征，本實用新型的目的是這樣實現的：一種負載型納米氧載體的火焰合成原位沉積制備裝置，它包括三維平移臺和沉積裝置；

所述三維平移臺包括底座，所述底座的底端固定有水平導軌，所述底座的頂端固定有豎直導軌；

所述沉積裝置包括支撐板、隔擋板、金屬網和沉積板；

所述隔擋板通過鎖緊螺母固定在豎直導軌上；