一種宏量制備納米金屬材料的裝置及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種宏量制備納米金屬材料的裝置及其制備方法，包括原液處理系統(tǒng)，中間液處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中原液處理系統(tǒng)包括磁力攪拌裝置，其上設(shè)置中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器，漏斗和原液儲(chǔ)存添加容器，第一原液輸入管連接漏斗與中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器，第二原液輸入管連接原液儲(chǔ)存添加容器與中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器；中間液處理系統(tǒng)包括中間液輸送管連接的反應(yīng)容器與原液儲(chǔ)存添加容器，反應(yīng)容器設(shè)置于恒溫水浴箱中；控制系統(tǒng)包括設(shè)置于第一原液輸入管上的第一流量傳感器，設(shè)置于中間液輸送管上的第二流量傳感器，設(shè)置于恒溫水浴箱中的溫度傳感器，設(shè)置于中間液輸送管上的電磁閥，操作面板用于控制納米金屬材料制備過程及參數(shù)設(shè)定，控制器集成整個(gè)控制電路。
【專利說明】一種宏量制備納米金屬材料的裝置及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種運(yùn)用水浴法宏量制備納米金屬材料的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]納米金屬材料集冶金、化工、電子技術(shù)、生物醫(yī)療用途于一體，是一種高技術(shù)納米功能性材料，用于制備電子元器件與抗菌醫(yī)療器械，同時(shí)在新能源、催化材料等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
[0003]納米金屬材料是一種新興的功能材料，具有很高的比表面積和表面活性，如納米銀，其導(dǎo)電率比普通銀塊塊至少高20倍。因此，納米金屬材料廣泛用作催化劑材料、防靜電材料、低溫超導(dǎo)材料、薄膜開關(guān)、壓敏電阻、熱敏電阻、集成電路、太陽能電池、電磁屏蔽、汽車玻璃化霜和生物傳感器材料等。再例如,納米銀粒子可以進(jìn)入微生物體內(nèi)，中斷RNA的復(fù)制，阻止微生物繁殖，同時(shí)也會(huì)吸附于微生物細(xì)胞壁上，影響微生物所需要基本物質(zhì)的傳輸，最終細(xì)菌細(xì)胞會(huì)破裂而死亡，可應(yīng)用與醫(yī)藥和化妝品行業(yè)。在化纖中加入適量納米金屬可以改變化纖品的某些性能，有的將具有很強(qiáng)的殺菌能力。
[0004]目前，我國企業(yè)基本上能生產(chǎn)各種常規(guī)性能的納米金屬粉，但無論從技術(shù)、品種、質(zhì)量以及市場份額，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)國家。比如針對(duì)納米銀，在高端產(chǎn)品方面，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)納米銀粉的品種、數(shù)量和質(zhì)量的需求在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)不得不依靠國外大量進(jìn)口。雖然納米金屬粉的市場容量十分巨大，但工業(yè)化制備特別是相關(guān)裝置設(shè)備的研發(fā)還存在很多工藝瓶頸亟待解決，比如產(chǎn)量不高，得到的產(chǎn)物粒徑不均一等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述不足，克服了現(xiàn)有產(chǎn)量低，產(chǎn)物粒徑不均一等技術(shù)缺陷，提供一種宏量制備納米金屬材料的裝置，即利用水浴氧化還原法(該方法具有簡單易操作，成本低等優(yōu)勢)宏量制備納米金屬材料的裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn):
一種宏量制備納米金屬材料的裝置，包括原液處理系統(tǒng)，中間液處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中原液處理系統(tǒng)包括磁力攪拌裝置，中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器，第一原液輸入管，第二原液輸入管，漏斗和原液儲(chǔ)存添加容器；中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器設(shè)置于磁力攪拌裝置上，第一原液輸入管連接漏斗與中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器，第二原液輸入管連接原液儲(chǔ)存添加容器與中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器；中間液處理系統(tǒng)包括中間液輸送管，反應(yīng)容器，恒溫水浴箱，中間液輸送管連接反應(yīng)容器與原液儲(chǔ)存添加容器，反應(yīng)容器設(shè)置于恒溫水浴箱中；控制系統(tǒng)包括第一流量傳感器，第二流量傳感器，溫度傳感器，電磁閥，操作面板和控制器，第一流量傳感器設(shè)置于第一原液輸入管上，第二流量傳感器設(shè)置于中間液輸送管上，溫度傳感器設(shè)置于恒溫水浴箱中，電磁閥設(shè)置于中間液輸送管上；第一流量傳感器，第二流量傳感器，溫度傳感器和電磁閥通過電路連接集成于控制器中，控制器集成整個(gè)控制電路；操作面板連接控制器并控制納米金屬材料制備過程及參數(shù)設(shè)定。
[0007]所述的宏量制備納米金屬材料的裝置，中間液處理系統(tǒng)還可以包括支撐板和旋轉(zhuǎn)板，反應(yīng)容器數(shù)量可以設(shè)置一個(gè)以上，中間液輸送管可以一端連接原液儲(chǔ)存添加容器，另一端連接旋轉(zhuǎn)板，支撐板一端通過旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在恒溫水浴箱上，另一端連接旋轉(zhuǎn)板，支撐板與旋轉(zhuǎn)板結(jié)合能使中間液輸送管到達(dá)一個(gè)以上反應(yīng)容器的位置。
[0008]以上所述的宏量制備納米金屬材料的裝置，恒溫水浴箱底部可以設(shè)置有對(duì)反應(yīng)容器中的中間液進(jìn)行攪拌的機(jī)械攪拌裝置。
[0009]以上所述的宏量制備納米金屬材料的裝置，控制器可拆卸。
[0010]一種以上所述的宏量制備納米金屬材料的裝置制備納米金屬材料的方法，原液儲(chǔ)存添加容器中的原液通過第二原液輸入管進(jìn)入中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器，第一流量傳感器記錄進(jìn)料量；然后對(duì)原液進(jìn)行機(jī)械攪拌形成反應(yīng)液，反應(yīng)液通過中間液輸送管進(jìn)入反應(yīng)容器中混合，其中流量傳感器控制流量，電磁閥提高精度，支撐板與旋轉(zhuǎn)板使它們進(jìn)入不同位置的反應(yīng)容器；最后，不同反應(yīng)液通過機(jī)械攪拌混合，在一定的水浴條件下反應(yīng)形成最終產(chǎn)物。
[0011]本發(fā)明提供一種宏量制備納米金屬材料的裝置，其中由原液輸入管、流量傳感器、漏斗組成的原液輸入系統(tǒng)可以有效控制原液的輸送過程，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量；由中間液輸送管、電磁閥構(gòu)成的中間液輸入系統(tǒng)可以保證中間液在不同位置的流量相同，為產(chǎn)品質(zhì)量提供了保證，也為宏量制備提供了技術(shù)支持；支撐板與旋轉(zhuǎn)板結(jié)合能使中間液輸送管到達(dá)不同位置，方便了操作，使得裝置更加人性化；操作面板可對(duì)原料添加，機(jī)械攪拌，水浴水溫等整個(gè)生產(chǎn)流程和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，可以大大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，也可保證產(chǎn)品質(zhì)量；控制器，可以拆卸，方便維修及檢查。
[0012]本發(fā)明提供的一種宏量制備納米金屬材料的裝置，結(jié)構(gòu)合理，從最初的原料添加到中間液的制備輸出，再到最終產(chǎn)物的制備，都能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制及簡易操作，從而達(dá)到生產(chǎn)流程自動(dòng)化，并能生產(chǎn)出品質(zhì)均一，產(chǎn)量較高的納米金屬材料。目前已用該裝置成功制備出粒徑均一，產(chǎn)量較高的納米銀。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的宏量制備納米金屬材料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中I為磁力攪拌裝置；2為中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器；3-1為第一原液輸入管；3-2為第二原液輸入管；4_1為第一流量傳感器；4-2為第二流量傳感器；5為漏斗；6為原液儲(chǔ)存添加容器；7為中間液輸送管；8為溫度傳感器；9為電磁閥；10為支撐板；11為旋轉(zhuǎn)板；12為反應(yīng)容器；13為恒溫水浴箱；14為操作面板；15為控制器。
[0014]圖2為實(shí)施例1中制備得到的納米銀粉實(shí)物圖；
圖3為實(shí)施例1中制備得到的納米銀粉SEM圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]實(shí)施例1
圖1是本發(fā)明一種宏量制備納米金屬材料的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中包括原液處理系統(tǒng)，中間液處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；原液處理系統(tǒng)包括磁力攪拌裝置1，可對(duì)原液進(jìn)行攪拌混合形成中間液；中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器2，第一原液輸入管3-1，第二原液輸入管3-2，漏斗5和原液儲(chǔ)存添加容器6 ;中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器2設(shè)置于磁力攪拌裝置I上，第一原液輸入管
3-1連接漏斗5與中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器2，第二原液輸入管3-2連接原液儲(chǔ)存添加容器6與中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器2 ；中間液處理系統(tǒng)包括中間液輸送管7，反應(yīng)容器12，恒溫水浴箱13，中間液輸送管7連接反應(yīng)容器12與原液儲(chǔ)存添加容器6，反應(yīng)容器12設(shè)置于恒溫水浴箱13中；控制系統(tǒng)包括第一流量傳感器4-1，第二流量傳感器4-2，溫度傳感器8，電磁閥9，操作面板14和控制器15，第一流量傳感器4-1設(shè)置于第一原液輸入管3-1上，可控制原液的輸入與輸出；第二流量傳感器4-2設(shè)置于中間液輸送管7上,可控制中間液的輸入與輸出；溫度傳感器8設(shè)置于恒溫水浴箱13中，用于測定恒溫水浴箱中的水溫；電磁閥9設(shè)置于中間液輸送管7上，可以中斷管道內(nèi)剩余液，提高精度；第一流量傳感器4-1，第二流量傳感器
4-2，溫度傳感器8和電磁閥9通過電路連接集成于控制器15中，控制器15集成整個(gè)控制電路并且可拆卸，方便維修；操作面板14連接控制器15并控制納米金屬材料制備過程中的機(jī)械攪拌、液體流量、水浴水溫等整個(gè)生產(chǎn)流程和相關(guān)參數(shù)設(shè)定。
[0017]本實(shí)施例中恒溫水浴箱13底部設(shè)置有可以對(duì)反應(yīng)容器12中的中間液進(jìn)行攪拌的機(jī)械攪拌裝置，可以對(duì)反應(yīng)容器中的中間液進(jìn)行攪拌處理；中間液處理系統(tǒng)還設(shè)置了支撐板10和旋轉(zhuǎn)板11，反應(yīng)容器12數(shù)量設(shè)置六個(gè)(也可以根據(jù)具體要求設(shè)置成其他數(shù)量)，可以更方便的進(jìn)行中間液的反應(yīng)；中間液輸送管7 —端連接原液儲(chǔ)存添加容器6，另一端連接旋轉(zhuǎn)板11，原液儲(chǔ)存添加容器6中設(shè)置有水泵；支撐板10 —端通過旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在恒溫水浴箱13上，另一端連接旋轉(zhuǎn)板11，支撐板10與旋轉(zhuǎn)板11結(jié)合能使中間液輸送管7到達(dá)不同反應(yīng)容器12的位置。
[0018]本實(shí)施例中原液處理系統(tǒng)，中間液處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)各設(shè)置了兩套，可以更加方便的進(jìn)行兩種反應(yīng)物反應(yīng)得到一種產(chǎn)物的反應(yīng)。
[0019]本實(shí)施例中控制器15采用的是PLC控制。其中，第一流量傳感器4-1，是記錄進(jìn)料量的傳感器，是不受控的傳感器，顯示進(jìn)料總量。第二流量傳感器4-2，是受控的，是測量中間液流量的，其流量的控制是通過調(diào)整原液儲(chǔ)存添加容器6中的水泵工作電壓來實(shí)現(xiàn)的。操作面板，是不受控PLC部分的顯示，顯示進(jìn)料的流量，中間液攪拌轉(zhuǎn)速顯示及調(diào)整；以及反應(yīng)液攪拌速顯示及調(diào)整；另有水浴箱中內(nèi)水溫顯示。
[0020]利用以上宏量制備納米金屬材料的裝置制備納米金屬材料的方法如下:
首先，原液儲(chǔ)存添加容器中的原液一與原液二分別通過管道進(jìn)入中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器，流量傳感器記錄進(jìn)料量。然后，對(duì)原液進(jìn)行機(jī)械攪拌形成反應(yīng)液一與反應(yīng)液二，它們通過不同的管道進(jìn)入反應(yīng)容器中混合，其中有流量傳感器控制流量，電磁閥提高精度，保證中間液在不同位置的流量相同，支撐板與旋轉(zhuǎn)板使它們進(jìn)入不同位置的反應(yīng)容器。最后，兩種反應(yīng)液通過機(jī)械攪拌混合，在一定的水浴條件下反應(yīng)形成最終產(chǎn)物。操作面板，是不受控PLC部分的顯示,顯示進(jìn)料的流量，中間液攪拌轉(zhuǎn)速顯示及調(diào)整；以及反應(yīng)液攪拌速顯示及調(diào)整；另有水浴箱中內(nèi)水溫顯示。
[0021]利用以上所述的宏量制備納米金屬材料的裝置制備得到的納米銀粉，見圖2，其SEM圖如圖3。使用該裝置制得的納米銀粒徑可以在10-50nm范圍調(diào)控，產(chǎn)量達(dá)到公斤級(jí)別。
[0022]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種宏量制備納米金屬材料的裝置，其特征在于，包括原液處理系統(tǒng)，中間液處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中原液處理系統(tǒng)包括磁力攪拌裝置(1)，中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器(2)，第一原液輸入管(3-1),第二原液輸入管(3-2),漏斗(5)和原液儲(chǔ)存添加容器(6);中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器(2)設(shè)置于磁力攪拌裝置(I)上，第一原液輸入管(3-1)連接漏斗(5)與中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器(2)，第二原液輸入管(3-2)連接原液儲(chǔ)存添加容器(6)與中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器(2 );中間液處理系統(tǒng)包括中間液輸送管(7 )，反應(yīng)容器(12)，恒溫水浴箱(13 )，中間液輸送管(7)連接反應(yīng)容器(12)與原液儲(chǔ)存添加容器(6)，反應(yīng)容器(12)設(shè)置于恒溫水浴箱(13)中；控制系統(tǒng)包括第一流量傳感器(4-1)，第二流量傳感器(4-2)，溫度傳感器(8)，電磁閥(9)，操作面板(14)和控制器(15)，第一流量傳感器(4-1)設(shè)置于第一原液輸入管(3-1)上，第二流量傳感器(4-2 )設(shè)置于中間液輸送管(7 )上，溫度傳感器(8 )設(shè)置于恒溫水浴箱(13 )中，電磁閥(9)設(shè)置于中間液輸送管(7)上；第一流量傳感器(4-1)，第二流量傳感器(4-2)，溫度傳感器(8 )和電磁閥(9 )通過電路連接集成于控制器(15 )中，控制器(15 )集成整個(gè)控制電路；操作面板(14)連接控制器(15)并控制納米金屬材料制備過程及參數(shù)設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的宏量制備納米金屬材料的裝置，其特征在于，原液處理系統(tǒng)，中間液處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)置一套以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的宏量制備納米金屬材料的裝置，其特征在于，中間液處理系統(tǒng)還包括支撐板(10)和旋轉(zhuǎn)板(11)，反應(yīng)容器(12)數(shù)量設(shè)置一個(gè)以上，中間液輸送管(7)一端連接原液儲(chǔ)存添加容器(6)，另一端連接旋轉(zhuǎn)板(11)，支撐板(10)—端通過旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在恒溫水浴箱(13 )上，另一端連接旋轉(zhuǎn)板(11 )，支撐板(1 )與旋轉(zhuǎn)板(11)結(jié)合能使中間液輸送管(7)到達(dá)一個(gè)以上反應(yīng)容器(12)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的宏量制備納米金屬材料的裝置，其特征在于，恒溫水浴箱(13)底部設(shè)置有機(jī)械攪拌裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的宏量制備納米金屬材料的裝置，其特征在于，控制器(15)可拆卸。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的宏量制備納米金屬材料的裝置制備納米金屬材料的方法，其特征在于，原液儲(chǔ)存添加容器(6)中的原液通過第二原液輸入管(3-2)進(jìn)入中間液反應(yīng)儲(chǔ)存容器(2)，第一流量傳感器(4-1)記錄進(jìn)料量；然后對(duì)原液進(jìn)行機(jī)械攪拌形成反應(yīng)液，反應(yīng)液通過中間液輸送管(7)進(jìn)入反應(yīng)容器(12)中混合，其中流量傳感器(4-2)控制流量，電磁閥(9)提高精度，支撐板(10)與旋轉(zhuǎn)板(11)使它們進(jìn)入不同位置的反應(yīng)容器(12);最后，不同反應(yīng)液通過機(jī)械攪拌混合，在一定的水浴條件下反應(yīng)形成最終產(chǎn)物。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK104227011SQ201410431795
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】魏昂, 吳家根, 張周燁 申請人:南京郵電大學(xué)