一種分級收集納米粒子的設備及方法技術

本發明專利技術公開了一種分級收集納米粒子的設備，該設備包括通過管道順次連接的超聲波分散裝置，消磁裝置，氣流自動控制裝置和分級收集系統。本發明專利技術還提供了一種基于上述設備的分級收集納米粒子的方法，該方法是將制備的納米粒子通入超聲波分散裝置進行超聲波分散、然后進入消磁裝置進行磁場消磁，再經過氣流自動控制器處理后進入分級收集系統收集，獲得不同顆徑的納米粒子。采用本發明專利技術的設備及方法有效地解決了因納米顆粒團聚而不能較好的分級收集的技術問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
納米材料由于受到納米微粒6大基本物理效應的影響，在電、磁、光以及催化、吸附和化學反應性方面表現出特殊性能。因此可廣泛用于粉末冶金、機械零件制造、減摩材料、磁流體、潤滑劑及其制品開發方面。故納米材料因其奇異的電、磁、熱、力、光等特性成為世界研究和關注的焦點，而高質量納米粉的大批量生產更是熱點、重點和難點。目前制備金屬以及合金等材料的納米粉體的方法從大的方面講有物理方法和化學方法，物理方法如機械合金化法，濺射法，等離子法，激光復合法等制備金屬納米粉。上述物理方法生產率低，產量小，產品純度低，粒度分布不均勻，生產金屬納米的品種單一，不能根據需要隨時按比例同時生產多種成分的復合金屬納米粉材料。化學方法如電解法、微乳法、化學鍍還原法、 羰基熱分解法等，化學法的缺點是產量低工藝控制復雜，批量生產困難，有一定污染性等。CN1943924A的專利文獻公開了一種閃電氣化金屬絲制備納米粒粒子的方法，該方法利用閃電氣化金屬絲后凝固獲得納米粒子，實現了納米粒子的連續制備，同時，通過采用不同的保護氣獲得純度很高的納米粒子，解決了傳統方法制備時產率低、產量小、產品純度低、粒度不均勻等問題。但是，該方法并不能實現不同粒徑的納米粒子的收集。納米顆粒由于直徑細小，表現出與宏觀世界完全不同的性質，顆粒之間極易凝聚。這是因為納米顆粒表面原子所處的晶體環境及結合力與內部原子不同，納米粒子表面為原子排列，表面比原子數目多，完全不同于體相的層狀結構，由于大量的孿晶、位錯、層錯等晶體缺陷的存在，導致了大量的懸鍵和不飽和鍵，使顆粒的表面積和表面活性點數目顯著增力口，具有不飽和的性質，出現多活化中心，具有很高的化學活性，容易與其他原子相結合而趨于穩定。納米顆粒間存在著有別于常規粒子間的作用能，即納米作用能。納米作用能就是納米顆粒的表面因缺少鄰近配位的原子，而具有很高的活性，這是納米顆粒彼此團聚的內在原因。引起納米顆粒團聚的原因很多，歸納起來有以下幾個方面 (1)分子間力、靜電作用、活性高的化學鍵(氫鍵)等通常是引起納米顆粒團聚的因素，在納米顆粒中小尺寸效應和表面效應表現得更為激烈； (2)由于納米顆粒的比表面積大，使之與空氣或其他介質接觸后，易吸附氣體等介質或與其作用，導致粘連與團聚； (3)因其很高的表面能和較大的接觸界面，納米顆粒沒有修飾而暴露時，使晶粒生長的速度加快，因而顆粒尺寸很難保持不變。專利文獻CN1943924A公開的方法中，由于使用保護氣體包裹的原因，納米顆粒間的團聚多是由于納米顆粒的比表面積大，在與保護氣體接觸后產生的粘連或團聚。因此，在收集時只能收集到團聚的、單一的納米粒子，并不能對不同粒徑的納米粒子進行分級收集，導致獲得的納米粒子單一，品質不高。目前，在納米粒子制備工藝中只存在理論上的利用氣流分級收集，但實際效果并不好或者說根本不能實現有效分級。因此開發一種產量大、可重復性好、控制簡單的分級收集金屬納米粒子的設備和方法顯得非常重要。
技術實現思路
本專利技術旨在克服現有技術的不足，提供。為了達到上述目的，本專利技術提供的技術方案為 一種分級收集納米粒子的設備，包括通過管道順次連接的超聲波分散裝置，消磁裝置， 氣流自動控制裝置和分級收集系統；所述超聲波分散裝置中設有超聲波發生器；所述消磁裝置中設有由兩塊消磁板構成的交變磁場；所述氣流自動控制裝置的氣流入口端設有風速感應器，氣流出口端設有與風門控制器連接的風門；所述分級收集系統包括多個收集器，所述收集器頂部設有進出氣裝置，所述進出氣裝置一側設有一個沿收集器端口切線方向的進氣管，進出氣裝置頂端設有一個一端伸入收集器內部的出氣管，出氣管伸入收集器的一端為喇叭口。一種基于上述設備分級收集納米粒子的方法，所述方法是將制備的納米粒子通入超聲波分散裝置進行超聲波分散、然后進入消磁裝置進行磁場消磁，再經過氣流自動控制器處理后進入分級收集系統收集，獲得不同顆徑的納米粒子；其中，所述磁場消磁步驟中的參數為交流電壓24伏至36伏，頻率23Hz，電流800至1000毫安；所述氣流自動控制步驟中的參數為溫度彡5度，壓力0. 15Mpa，濕度彡1%，風速1. 2m/S。下面結合附圖及原理對本專利技術方法作進一步說明 參見圖I至圖6，本專利技術納米粒子分級收集設備可以現有的納米粒子制備設備聯用，本專利技術方法中使用的納米粒子制備和分級收集設備包括送絲裝置3，與送絲裝置3連接的反應室4，與反應室4連接的緩沖罐5，與緩沖罐5連接的急冷裝置6，與急冷裝置6連接的超聲波分散裝置7，與超聲波分散裝置7連接的消磁裝置8，與消磁裝置8連接的氣流自動控制裝置9，與氣流自動控制裝置9連接的分級收集系統10，與分級收集系統10連接的過濾器13，與過濾器13和反應室4連接的吹風機11 ;反應系統中還設有用于將整個反應系統抽真空的真空泵12 ;反應系統與控制面板I連接；所述反應室4中設有電極板16，電極板16由脈沖電源發電器2通過高壓電纜15提供高壓電壓。所述急冷裝置6中設有管道冷水系統17 ;所述超聲波分散裝置7中設有超聲波發生器18 ;所述消磁裝置8中設有由兩塊消磁板19構成的交變磁場；所述氣流自動控制裝置9的氣流入口端設有風速感應器20，氣流出口端設有與風門控制器21連接的風門；所述分級收集系統10包括多個收集器，所述收集器頂部設有進出氣裝置，所述進出氣裝置一側設有一個沿收集器端口切線方向的進氣管，進出氣裝置頂端設有一個一端伸入收集器內部的出氣管，出氣管伸入收集器的一端為喇叭口。制備和分級收集納米粒子的步驟如下 一·裝絲 根據需要獲得的金屬納米粒子選擇高純度的合適材料金屬絲，純度達到95%以上，其長度為8 12cm、直徑為O. I O. 8mm。如果金屬絲過長、直徑范圍過大,一次閃電中形成的金屬蒸汽過多，冷卻時一次性所得納米粒子過多，易團聚，產生過大尺寸的納米粒子；相反，如果金屬絲長度及直徑過小，會令金屬蒸汽產生不足，導致產量偏低，因此選擇在這個范圍內能滿足制備尺寸更小的納米粒子，且保證了產量。將金屬絲14安裝于送絲裝置3中，并通過送絲裝置3中的上下兩個滾輪滾動將金屬絲送入反應室4內。使用按鍵調節金屬絲的位置與電極板16對準并平衡金屬絲與電極板16之間的距離，密封反應室4，并調節高壓電的電壓。由于不同金屬絲的熔點不同，根據所選金屬絲種類以及需要獲得納米粒子的粒度，選擇高壓電電壓為25 45KV之間，這樣在這個電壓范圍內獲得的納米粒子尺度更小。二.充入保護氣體 首先打開反應系統中的真空泵12對整個系統抽氣制造真空環境，直到設 定的真空度，然后關閉真空泵，在系統中使用吹風機11充入保護氣體直至達到一定氣壓。根據前文所述的保護氣體可以為惰性氣體、惰性氣體和氧氣的混合體、惰性氣體和氨氣的混合體。由于保護氣體的氣壓也會影響內循環流通以影響納米粒子粒度例如，氣壓過大，制備的納米粒子不易收集，但是粒度相對較小；相反，壓力過小，形成的納米粒子易團聚。因此，控制保護氣體壓力在1X10 s 1X10。Pa。這時在操作室內啟動空調，以保證設備的工作溫度及濕度的恒定，以保證對納米粒子的制備的影響最小。三.制備納米粒子 打開吹風機11，讓保護氣體在整個系統內循環流通，這是為了讓金屬蒸發形成金屬蒸汽能隨氣流進入冷凝室，并本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分級收集納米粒子的設備，其特征在于，所述設備包括通過管道順次連接的超聲波分散裝置（7），消磁裝置（8），氣流自動控制裝置（9）和分級收集系統（10）；所述超聲波分散裝置（7）中設有超聲波發生器（18）；所述消磁裝置（8）中設有由兩塊消磁板（19）構成的交變磁場；所述氣流自動控制裝置（9）的氣流入口端設有風速感應器（20），氣流出口端設有與風門控制器（21）連接的風門；所述分級收集系統（10）包括多個收集器，所述收集器頂部設有進出氣裝置，所述進出氣裝置一側設有一個沿收集器端口切線方向的進氣管，進出氣裝置頂端設有一個一端伸入收集器內部的出氣管，出氣管伸入收集器的一端為喇叭口。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：司徒健強，李強柏，
申請(專利權)人：湖南光谷納米科技有限公司，
類型：發明
國別省市：