CN113713738A - 一种基于水解法的纳米催化材料合成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米催化剂材料制备技术领域，公开了一种基于水解法的纳米催化材料合成装置，包括搅拌装置和筛分装置；搅拌装置包括搅拌罐体，搅拌罐体内设置有分隔板，分隔板能在搅拌罐体内沿水平方向转动；且分隔板将搅拌罐体分隔为搅拌腔和分离腔；分离腔内倾斜设置有过滤板，过滤板将分离腔分隔为上部固体储存腔和储液腔，储液腔通过第一管路与所述搅拌腔连通；筛分装置包括筛分罐体，筛分罐体内沿轴向上依次套设有多个筛分筒，每个筛分筒均能沿筛分罐体的轴向转动，且最内侧的筛分筒通过第二管路与所述固体储存腔连接。本发明不仅可以缩短工艺所需时间，还可分别对颗粒大小和形状相近的催化材料分别收集，从而保证纳米材料的催化性能更加稳定。

Description

一种基于水解法的纳米催化材料合成装置
技术领域
本发明涉及纳米催化剂材料制备技术领域，尤其涉及一种基于水解法的纳米催化材料合成装置。
背景技术
近年来，纳米材料由于其在储能(电容器中的电极和锂离子电池电极、光伏电池)、吸附剂、传感器、陶瓷材料光电器件、场效应晶体管、紫外线激光器、压电发电机、膜技术、太阳能电池和催化剂等方面具有良好的性能而受到广泛关注，尤其是纳米材料在作为催化剂的方面。
水解法由于制备纳米催化剂的工艺简单且合成收率高，而被使用广泛。但是，现有的基于水解法的合成装置将水解反应与沉淀分步进行，对水解物料的配比要求比较精准，如果受温度等影响，可能使得水解反应不彻底就进入沉淀池，造成最终反应收率较低。
而且，纳米材料的颗粒大小和形状对其性能有着重要影响，因此，如何获得粒度均匀、形状均一的纳米颗粒对推动纳米催化材料的研究有着非常重要的作用。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于水解法的纳米催化材料合成装置。
本发明的一种基于水解法的纳米催化材料合成装置是通过以下技术方案实现的：
一种基于水解法的纳米催化材料合成装置，包括搅拌装置和筛分装置；
所述搅拌装置包括搅拌罐体，所述搅拌罐体内水平设置有分隔板，所述分隔板能在搅拌罐体内沿水平方向转动；且所述分隔板将所述搅拌罐体分隔为搅拌腔和分离腔；所述分隔板与所述搅拌罐体内壁抵接，且所述分隔板上设置有用于驱动所述分隔板转动的转动装置；
所述分离腔位于所述分隔板下方两侧均设置有限位件，两个所述限位件形成的轴线与所述分隔板的转动轴线垂直；且所述分离腔内倾斜设置有过滤板，所述过滤板与所述分离腔上部形成固体储存腔，所述过滤板与所述分离腔且底部形成储液腔，所述储液腔通过第一管路与所述搅拌腔连通；所述搅拌腔内垂直设置有搅拌件；
所述筛分装置包括筛分罐体，所述筛分罐体内沿轴向上依次套设有多个筛分筒，每个所述筛分筒均能沿所述筛分罐体的轴向转动，最内侧的所述筛分筒通过第二管路与所述固体储存腔连通；所述每个所述筛分筒的底部均设置有出料口。
进一步地，所述筛分筒包括沿轴向上由内而外依次套设的第一筛分筒、第二筛分筒和第三筛分筒；
所述出料口包括第一出料口、第二出料口和第三出料口；所述第一出料口位于所述第一筛分筒的底部；所述第二出料口位于所述第二出料口的底部且套设于所述第一出料口，所述第二出料口与所述第一出料口之间设置有间隙；所述第三出料口位于所述第三筛分筒的底部且套设于所述第二出料口，所述第三出料口与所述第二出料口之间设置有间隙。
进一步地，每个所述筛分筒的筒壁上均开设有筛分孔，且所述筛分孔的孔径根据其所在筛分筒半径的增大而减小。
进一步地，所述筛分罐体顶部设置有多个第一驱动电机，每个所述第一驱动电机分别与其相对应的所述筛分筒电性连接。
进一步地，所述转动装置包括设置于分别设置于所述分隔板两侧侧壁上的转动杆，两个所述转动杆上均设置有第二驱动电机。
进一步地，所述限位件包括：
限位块，其上端与所述分隔板底部抵接；
电动推杆，穿过所述筛分罐体侧壁与所述限位块连接。
进一步地，所述搅拌腔的腔体内壁设置有夹套，所述夹套里面设置有加热介质循环管道，所述加热介质循环管道连接加热介质供给装置。
进一步地，所述搅拌件包括：
搅拌杆，垂直设置于所述搅拌罐体内；
多个搅拌叶片，沿轴向等间隔设置于所述搅拌杆上；
第三驱动电机，与所述搅拌杆连接，且设置于所述搅拌罐体顶部开设的安装槽内。
进一步地，所述分隔板两侧对称设置有转动杆，两个所述转动杆上均设置有第二驱动电机。
进一步地，所述过滤板的倾斜角度为30～60℃。
进一步地，所述第一管路上设置有第一泵体；
所述第二管路上设置有第二泵体。
进一步地，所述分隔板四周设置有密封橡胶层。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供一种基于水解法的纳米催化材料合成装置，包括搅拌装置和筛分装置。本发明的搅拌装置具体包括搅拌罐体，将反应原料从搅拌装置的进料口加入后使其在搅拌装置内搅拌反应，反应完成后，先通过将限位件收至搅拌罐体的侧壁内，撤掉限位件对于分隔板的限位作用，然后通过转动装置使搅拌罐体内设置的分隔板转动，使分隔板从水平方向调整为竖直或倾斜状态，从而使反应后的物料有搅拌腔进入分离腔内，然后再将分隔板转动调整为水平状态，再将限位件从搅拌罐体的侧壁内伸出使其与分隔板的底部抵接，将分隔板限制为水平放置的位置上，使搅拌腔重新形成密闭空间，便于进行在搅拌腔内进行下一步的反应。反应后的物料在过滤板的作用下完成固液分离，反应液从过滤板经过过滤孔中进入储液腔内，再由第一管路重新导入搅拌腔内继续进行反应以确保反应完全，提高反应产率；同时通过第二管路将过滤板上的反应生成物导入筛分装置中，并使其进入筛分罐体最内侧的筛分筒内进行沉淀，沉淀完成后，通过转动内侧的筛分筒，筛分筒在转动产生的离心力作用下会分布在筛分的筒壁上，进而使粒径较小的纳米颗粒进入与之相邻的另一个筛分筒中，进而完成第一次筛分，再重复上述步骤，完成第二次、第三次筛分，进而实现将纳米催化材料根据粒径大小分别收集、使用，进而保证了纳米材料在进行催化时，纳米催化材料的颗粒大小和形状均一，进而保证纳米催化材料在进行催化过程中的催化性能更加稳定。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图；
图2为本发明搅拌腔的结构示意图；
图3为本发明筛分筒的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参与图1和图2，本实施例提供一种基于水解法的纳米催化材料合成装置，包括搅拌装置1和筛分装置2。本发明的搅拌装置1具体包括搅拌罐体11，将反应原料从搅拌装置1的进料口加入后使其在搅拌装置1内通过搅拌件16进行搅拌反应，反应完成后，先通过将限位件7收至搅拌罐体11的侧壁内，撤掉限位件7对于分隔板12的限位作用，然后通过转动装置使搅拌罐体11内设置的分隔板12转动，使分隔板12从水平方向调整为竖直或倾斜状态，从而使反应后的物料有搅拌腔13进入分离腔14内，然后再将分隔板12转动调整为水平状态，再将限位件7从搅拌罐体11的侧壁内伸出使其与分隔板12的底部抵接，将分隔板12限制为水平放置的位置上，使搅拌腔重新形成密闭空间，便于进行在搅拌腔内进行下一步的反应。反应后的物料在过滤板15的作用下完成固液分离，反应液从过滤板15经过过滤孔中进入储液腔142内，再由第一管路3重新导入搅拌腔13内继续进行反应以确保反应完全，提高反应产率；同时通过第二管路4将过滤板15上的反应生成物导入筛分装置2中，并使其进入筛分罐体21最内侧的第一筛分筒221内进行沉淀，沉淀完成后，通过转动内侧的第一筛分筒221，催化剂在第一筛分筒221转动产生的离心力作用下会分布在第一筛分筒221的筒壁上，进而使粒径较小的纳米颗粒进入与之相邻的第二筛分筒222中，进而完成第一次筛分，再通过转动第二筛分筒222，使催化剂在第二筛分筒222转动产生的离心力作用下会分布在第二筛分筒222的筒壁上，进而使粒径较小的纳米颗粒进入与之相邻的第三筛分筒223中，完成第二次筛分，再通过第一出料口241、第二出料口242和第三出料口243将纳米催化材料根据粒径大小分别收集、使用，进而保证了纳米材料在进行催化时，纳米催化材料的颗粒大小和形状均一，进而保证纳米催化材料在进行催化过程中的催化性能更加稳定。
为了便于根据纳米材料的粒径大小实现分类收集，本发明的另一个优选的实施例中，在每个筛分筒22的筒壁上均开设有筛分孔23，且筛分孔23的孔径根据其所在筛分筒22半径的增大而减小，从而使得由内而外设置的筛分筒22中所收集的纳米催化材料的粒径越来越小。
为了便于分别驱动筛分筒转动，在本发明的另一个优选的实施例中，所述筛分罐体21顶部设置有多个第一驱动电机25，每个第一驱动电机25分别与其相对应的筛分筒22电性连接，从而实现通过分别控制筛分筒22转动。
为了便于驱动分隔板12的转动，本发明的另一个优选的实施例中，分隔板12两侧对称设置有转动杆121，两个转动杆121上均设置有第二驱动电机122。
为了便于根据需求对分隔板12进行限位，本发明的另一个优选的实施例中，限位件7包括限位块71和与限位块71连接的电动推杆72，通过电动推杆72的拉伸实现对限位块71位置的移动，从而实现通过将限位块71与分隔板12底部的抵接或不接触，实现对分隔板12的限位与不限位。
为了确保搅拌反应过程中可以通过将物料搅拌均匀，本发明的另一个优选的实施例中，在搅拌腔13的腔体内壁设置有夹套，在夹套里面设置有加热介质循环管道17，通过加热介质循环管道17连接加热介质供给装置18，从而实现使搅拌反应在加热条件下进行。
为了确保搅拌件16可以实现均匀搅拌，本发明的另一个优选的实施例中，搅拌件16具体包括搅拌杆161、多个搅拌叶片162和第三驱动电机163，搅拌杆161垂直设置于搅拌罐体11内，多个搅拌叶片162沿轴向等间隔设置于搅拌杆161上；第三驱动电机163与搅拌杆161连接，且设置于搅拌罐体11顶部开设的安装槽19内。
为了便于使过滤板15上的固体生成物导入筛分装置2中，本发明的另一个优选的实施例中，过滤板15的倾斜角度为30～60℃。
为了便于将储液腔内的反应液导入搅拌腔内，本发明的另一个优选的实施例中，第一管路3上设置有第一泵体5。
为了便于使过滤板15上的固体生成物导入筛分装置2中，本发明的另一个优选的实施例中，第二管路4上设置有第二泵体6。
本发明通过搅拌装置实现对纳米催化材料的合成，再对其生成产物进行分离处理，从而实现对产物的固液分离，将其液体部分导入搅拌腔内再次反应提高反应的产率，同时将过滤出的产物导入筛分装置内进行沉淀，并通过电机带动筛分筒转动，使筛分装置内的催化材料在离心力的作用下实现筛分，从而将不同粒径的催化材料分别收集，从而保证在使用时的纳米材料的颗粒大小和形状相近，进而实现的催化性能更加稳定。
显然，上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于水解法的纳米催化材料合成装置，其特征在于，包括搅拌装置(1)和筛分装置(2)；
所述搅拌装置(1)包括搅拌罐体(11)，所述搅拌罐体(11)内水平设置有分隔板(12)，所述分隔板(12)将所述搅拌罐体(11)分隔为分离腔(14)和搅拌腔(13)；所述分隔板(12)与所述搅拌罐体(11)内壁抵接，且所述分隔板(12)上设置有用于驱动所述分隔板(12)转动的转动装置；
所述分离腔(14)位于所述分隔板(12)下方两侧均可伸缩设置有限位件(7)，两个所述限位件(7)形成的轴线与所述分隔板(12)的转动轴线垂直；且所述分离腔(14)内倾斜设置有过滤板(15)，所述过滤板(15)与所述分离腔(14)上部形成固体储存腔(141)，所述过滤板(15)与所述分离腔(14)且底部形成储液腔(142)，所述储液腔(142)通过第一管路(3)与所述搅拌腔(13)连通；所述搅拌腔(13)内垂直设置有搅拌件(16)；
所述筛分装置(2)包括筛分罐体(21)，所述筛分罐体(21)内沿轴向上依次套设有多个筛分筒(22)，每个所述筛分筒(22)均能沿所述筛分罐体(21)的轴向转动，最内侧的所述筛分筒(22)通过第二管路(4)与所述固体储存腔(141)连通；所述每个所述筛分筒(22)的底部均设置有出料口(24)。
2.权利要求1所述的纳米催化材料合成装置，其特征在于，所述筛分筒(22)包括沿轴向上由内而外依次套设的第一筛分筒(221)、第二筛分筒(222)和第三筛分筒(223)；
所述出料口(24)包括第一出料口(241)、第二出料口(242)和第三出料口(243)；所述第一出料口(241)位于所述第一筛分筒(221)的底部；所述第二出料口(242)位于所述第二出料口(242)的底部且套设于所述第一出料口(241)，所述第二出料口(242)与所述第一出料口(241)之间设置有间隙；所述第三出料口(243)位于所述第三筛分筒(223)的底部且套设于所述第二出料口(242)，所述第三出料口(243)与所述第二出料口(242)之间设置有间隙。
3.权利要求1所述的纳米催化材料合成装置，其特征在于，每个所述筛分筒(22)的筒壁上均开设有筛分孔(23)，且所述筛分孔(23)的孔径根据其所在筛分筒(22)半径的增大而减小。
4.如权利要求1所述的纳米催化材料合成装置，其特征在于，所述筛分罐体(21)顶部设置有多个第一驱动电机(25)，每个所述第一驱动电机(25)分别与其相对应的所述筛分筒(22)电性连接。
5.如权利要求1所述的纳米催化材料合成装置，其特征在于，所述转动装置包括设置于分别设置于所述分隔板(12)两侧侧壁上的转动杆(121)，两个所述转动杆(121)上均设置有第二驱动电机(122)。
6.如权利要求1所述的纳米催化材料合成装置，其特征在于，所述限位件(7)包括：
限位块(71)，其上端与所述分隔板(12)底部抵接；
电动推杆(72)，穿过所述筛分罐体(21)侧壁与所述限位块(71)连接。
7.如权利要求1所述的纳米催化材料合成装置，其特征在于，所述搅拌腔(13)的腔体内壁设置有夹套，所述夹套里面设置有加热介质循环管道(17)，所述加热介质循环管道(17)连接加热介质供给装置(18)。
8.如权利要求1所述的纳米催化材料合成装置，其特征在于，所述搅拌件(16)包括：
搅拌杆(161)，垂直设置于所述搅拌罐体(11)内；
多个搅拌叶片(162)，沿轴向等间隔设置于所述搅拌杆(161)上；
第三驱动电机(163)，与所述搅拌杆(161)连接，且设置于所述搅拌罐体(11)顶部开设的安装槽(19)内。
9.如权利要求1所述的纳米催化材料合成装置，其特征在于，所述过滤板(15)的倾斜角度为30～60℃。
10.如权利要求1所述的纳米催化材料合成装置，其特征在于，所述第一管路(3)上设置有第一泵体(5)；
所述第二管路(4)上设置有第二泵体(6)。
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