CN115845752A - 一种连续化制备核壳结构复合纳米颗粒的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续化制备核壳结构复合纳米颗粒的装置和方法。本发明所述装置包括注射泵、等离子体微反应器，质量流量控制计等，所述等离子体反应器包括内接电极区、反应区、绝缘区、接地区和水冷却区；通过在绝缘区外部缠绕高分子毛细管形成反应区；以接地区为阳极；制备时，以贵金属盐溶液为负载前驱体，非金属材料为基底，在氩气的推动下进入等离子体反应器的放电区域，贵金属离子在等离子体作用下被还原，负载于非金属材料表面，得到核壳型复合纳米颗粒。本发明所制备的装置结构简单、价格低廉、密封性好且易于拆装。同时，可通过选择不同尺寸、长度的毛细管组装成不同规格的反应器，用于贵金属复合材料的制备中。
Description
技术领域
本发明涉及微反应器与纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种连续化制备核壳结构复合纳米颗粒的装置和方法。
背景技术
贵金属纳米材料因其独特的光学、电学、生物学、催化等特性而被广泛应用于各种领域。通过复合其他非金属纳米形成核壳结构的复合材料不仅能与贵金属纳米颗粒产生协同效应，增强其原有性能，还能获得更多额外功能，进而拓展材料的应用领域。然而，目前该类材料的制备方法主要为化学还原法，利用化学还原剂还原贵金属离子得到贵金属纳米颗粒，并负载在载体上形成复合材料。因此，条件严苛、工艺繁琐、耗时费力、且不可避免地引入Cl-、NO3-、SO4 2-等杂质，影响产物纯度和性能，同时造成环境污染。除化学还原剂外，有些工艺则通过湿法浸渍结合高温煅烧，并引入氢气还原贵金属离子获得产品。然而，高温煅烧会使纳米颗粒团聚，影响催化性能，同时，氢气易燃易爆，且在泄漏时难以被察觉，极易造成安全事故。随着工业发展和对安全生产的重视，简单安全、连续高效地制备粒径小、纯度高、质量稳定的核壳型复合纳米颗粒备受关注。
专利CN105419776A公开了一种金属-碳核壳结构纳米颗粒的制备方法，该方法所得到的金属-碳核壳结构纳米颗粒纯度高、形貌均一，但反应阶段需要用到硫酸溶液，存在一定的安全隐患。
专利CN102019431B公开了一种金属纳米簇/二氧化硅空心核壳结构纳米颗粒的制备方法，该方法可以得到大小、形貌可控的、均匀分布的空心二氧化硅核壳材料，但需加入种类繁多的有机试剂，所耗费时间较长。
等离子体和微反应器技术都属于高效的过程强化手段，是当前研究的前言和热点，且发展前景广阔。一方面，利用微反应器连续合成方式代替传统的间歇操作，不仅能确保制备过程的准确性、安全性、可控性与高效性，还能实现产品的均一性和稳定性。另一方面，利用等离子体中的电子作为还原剂代替传统化学还原剂与氢气，则能缩短反应时间、简化工艺流程、提高反应安全性、避免化学还原剂带来的副反应及分离纯化过程。
尽管国内外有不少关于等离子体或微反应器制备纳米材料的报道，然而，目前的等离子体微反应器普遍为石英、玻璃、金属等材质，价格昂贵，加工困难(需机械设备加工)、且灵活性差。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种连续化制备核壳结构复合纳米颗粒的装置和方法。本发明以高分子毛细管为材料，结合电极，开发出盘管式等离子体微反应器。本发明所制备的装置结构简单、价格低廉、密封性好且易于拆装；同时，可通过选择不同尺寸、长度的毛细管组装成不同规格的微反应器，用于贵金属复合材料的制备中。此外，本发明所述制备方法借助强电场在通道内产生放电，利用电子作为还原剂代替传统化学还原剂或氢气，能避免副反应和杂质、简化工艺、降低生产成本、提高安全性。
本发明的技术方案如下：
本发明的第一个目的是提供一种制备核壳型复合纳米颗粒的装置，包括氩气钢瓶1、质量流量控制计2、注射泵、等离子体微反应器6、交流电源7、镇流器8、示波器9和收集器10；所述等离子体微反应器6的一端通过微通道和三通阀分别连接氩气钢瓶1和注射泵；所述氩气钢瓶1与等离子体微反应器6之间设有质量流量控制计2，所述注射泵用于输送前驱体溶液和基底溶液，具体包括一个用于输送基底溶液的注射泵和多个用于输送前驱体溶液的注射泵，所述多个是指≥1个；所述等离子体微反应器6的另一端连接收集器10，用于收集产品；
所述等离子体微反应器6包括内接电极区11、反应区13、绝缘区12、接地区14和水冷却区15；所述内接电极区11作为阴极，两侧分别依次设置绝缘区12、反应区13、接地区14和水冷却区15，所述反应区13为缠绕在绝缘区12外部的高分子毛细管；接地区14作为阳极；水冷却区15用于控制反应中液体的温度；
所述等离子体微反应器6与交流电源7和镇流器8构成闭合回路；交流电源7上连接有示波器9。
进一步地，所述内接电极区11为金属棒，直径为10～60mm，长度为10～20cm，所述金属棒的材质为金属单质、合金或复合金属；所述金属单质为铁、铜、锌、铝中的一种。
所述绝缘区12的材质为玻璃、石英、硼砂、塑料或高聚物，厚度为1～4mm，所述厚度是指位于反应区与内接电极区之间绝缘材料的厚度。
所述高分子毛细管的材质为尼龙、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮或聚醚醚酮；高分子毛细管的内径为0.5～6.0mm，长度为1～10m。
所述接地区14为导电材料，包括锡纸、铝箔纸、铜网或导电玻璃；所述水冷却区15由带水循环系统的夹套构成。所述水冷却区具体为在一定厚度的夹套内部开通循环管路用作水冷却液管道，所用管路的材质为橡胶、聚醚醚酮、塑料或玻璃。
本发明的另一个目的是提供一种上述装置制备核壳型复合纳米颗粒的方法，包括如下步骤：
(1)配制前驱体溶液和基底溶液：以水为溶剂，分别配制浓度为0.1～2mmol/L的贵金属盐溶液，作为前驱体溶液；配制浓度为1～5mg/mL的非金属材料溶液，作为基底溶液；
(2)在注射器中，分别加入步骤(1)制备的前驱体溶液和基底溶液，连接装置，设定注射泵的挤出速率，打开氩气，清洗高分子毛细管通道，通过质量流量控制计2调控氩气流量，排出体系杂质；
(3)将前驱体溶液及氩气以气液两相流进等离子体微反应器6，待流量稳定后，开启交流电源7，在内接电极上施加200～800V电压，以击穿氩气产生等离子体放电，同时调节示波器，直至等离子体放电稳定，此时，前驱体溶液中贵金属离子在等离子体的作用下被还原为贵金属纳米颗粒，负载于非金属材料的表面，得到反应液；
(4)通过收集器10收集反应液，经离心、干燥，即得核壳型复合纳米颗粒。
进一步地，步骤(1)中，所述贵金属盐为硝酸银、硝酸钯、氯钯酸钠、氯化钯、氯金酸、氯铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠、氯化铂中的一种或多种；所述非金属材料为炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、球型二氧化硅、球型纳米硅中的一种。
进一步地，步骤(2)中，所述前驱体溶液中贵金属离子与基底溶液中非金属材料的质量比为1：1000～1：10；所述贵金属离子为银离子、钯离子、金离子、铂离子中的一种或多种；所述注射泵的挤出速率为0.01～2mL/min；所述氩气的流量为5～100sccm。
进一步地，步骤(3)中，所述稳定后施加在内接电极区电极上的功率为1～10W，还原的时间为5～60s。
进一步地，通过调节前驱体溶液的浓度、进样速度，控制核壳型复合纳米颗粒的尺寸和分布。
本发明以贵金属盐溶液为负载前驱体，非金属材料为基底，在注射泵和氩气的推动下进入等离子体微反应器的放电区域，贵金属离子在电子作用下被还原，通过负载于非金属材料表面形成外壳，得到核壳型复合纳米颗粒，由于等离子体条件下，所形成的纳米颗粒都带有相同的电荷，根据电荷之间同性相斥原理，各纳米粒子之间会因此相互排斥，从而阻碍纳米颗粒间的进一步聚集，从而得到尺寸更小、分布更加均匀的复合纳米颗粒。
本发明可通过增大空心管线内径，提升等离子体反应区域面积，从而增加核壳型复合纳米颗粒产率；本发明还可通过增大注射泵挤出速度，缩短反应时间；也可通过调节前驱体溶液的浓度和流速，控制产物中贵金属的负载量和尺寸，从而实现对产物性能的调节，贵金属负载量和尺寸随着贵金属前驱体溶液浓度的增加而增大，随着流速的增大而减小。
本发明还可以通过改变贵金属与非金属前驱体的种类，形成不同类别的核壳型复合纳米颗粒。
本发明所形成贵金属纳米颗粒和复合纳米颗粒，在等离子体介质中因静电排斥现象具备更小的尺寸。
本发明有益的技术效果在于：
1)本发明利用高分子毛细管，结合电极等组装成盘管式等离子体微反应器，相比于传统石英、玻璃、金属反应器，价格低廉、容易拆装、灵活性大，密封性好、不需要特殊的机械加工设备。同时，本发明所述等离子微反应器可通过更换不同管径、长度的毛细管，灵活调节微反应器的规格和产量，非常容易放大生产，所制备的装置及制备方法在精细化学品合成，纳米材料制备，有机物降解等领域有广泛的应用前景。
2)本发明采用连续化生产方式，利用注射泵和质量流量控制器精准控制液体和气体流量，得到的产品均一性好，质量稳定，且等离子体能让贵金属颗粒带电，减小聚集现象，确保制备粒径小、尺寸分布窄的产品。此外，可在线改变反应物浓度、流量和停留时间，实时调节产物组成、尺寸和性能，具有很广的操作弹性。
3)与传统化学制备技术不同，本发明无需化学试剂和氢气的介入，利用电子作为还原剂实现贵金属离子的高效还原，避免化学试剂带来的副反应和分离纯化过程，极大简化了反应流程，缩短反应时间，减少环境污染，并提高了反应安全性。
4)与传统等离子体反应器相比，本发明所述盘管式等离子体微反应器不需要真空设备，可在大气压下产生稳定放电，且密封性好，能避免空气造成的影响。此外，由于高分子毛细管有很大的比表面积，反应器散热快，热量能快速被冷却层带走，避免热量积累造成的反应器损坏及颗粒团聚现象。
附图说明
图1为本发明制备核壳型复合纳米颗粒装置的结构示意图。
图2为本发明等离子体微反应器的剖面图。
图1-2中：1、氩气钢瓶；2、质量流量控制计；3、注射泵Ⅰ；4、注射泵Ⅱ；5、注射泵Ⅲ；6、等离子体微反应器；7、交流电源；8、镇流器；9、示波器；10、收集器；11、内接电极区；12、绝缘区；13、反应区；14、接地区；15、水冷却区。
图3为本发明实施例1中示波器所收集电流-电压图。
图4为本发明实施例1所制备铂-碳复合纳米材料的TEM图谱。
图5为本发明实施例1所制备铂-碳复合纳米材料的EDX图谱。
图6为本发明实施例2所制备金-二氧化硅复合纳米材料的TEM图谱。
图7为本发明实施例2所制备金-二氧化硅复合纳米材料的SEM图谱。
图8为本发明实施例3所制备金银合金-石墨烯复合纳米材料的EDX图谱。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行具体描述。
本发明提供一种制备核壳型复合纳米颗粒的装置，包括氩气钢瓶1、质量流量控制计2、注射泵、等离子体微反应器6、交流电源7、镇流器8、示波器9和收集器10；所述氩气钢瓶1可为装置输送氩气；所述质量流量计2可以控制氩气的输送量。
所述注射泵用于输送前驱体溶液和基底溶液，在一个实施例中，注射泵包括一个用于输送基底溶液的注射泵和2个用于输送前驱体溶液的注射泵。在一个实施例中，注射泵可包括一个用于输送基底溶液的注射泵和1个用于输送前驱体溶液的注射泵。在另一个实施例中，注射泵可包括一个用于输送基底溶液的注射泵和3个用于输送前驱体溶液的注射泵。用于输送前驱体溶液的注射泵的数量也可为4个、5个、6个等。
所述等离子体微反应器6的一端通过微通道和三通阀分别连接氩气钢瓶1和注射泵；所述氩气钢瓶1与等离子体微反应器6之间设有质量流量控制计2，所述等离子体微反应器6的另一端连接收集器10，用于收集产品；
所述等离子体微反应器6包括内接电极区11、反应区13、绝缘区12、接地区14和水冷却区15；所述内接电极区11作为阴极，两侧分别依次设置绝缘区12、反应区13、接地区14和水冷却区15，所述反应区13为缠绕在绝缘区12外部的高分子毛细管；接地区14作为阳极；水冷却区15用于控制反应中液体的温度；所述等离子体微反应器6与交流电源7和镇流器8构成闭合回路；交流电源7上连接有示波器9。
进一步地，所述内接电极区11为金属棒，直径为10～60mm，长度为10～20cm，所述金属棒的材质为金属单质、合金或复合金属；所述金属单质为铁、铜、锌、铝中的一种。所述绝缘区12的材质为玻璃、石英、硼砂、塑料或高聚物，厚度为1～4mm。
所述高分子毛细管的材质为尼龙、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮或聚醚醚酮；高分子毛细管的内径为0.5～6.0mm，长度为1～10m。
所述高分子毛细管的内径为0.5mm、1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm或6.0mm；长度为1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m或10m。
所述接地区14为柔性导电材料，包括锡纸、铝箔纸、铜网或导电玻璃；
所述水冷却区15由带水循环系统的夹套构成。所述水冷却区具体为在一定厚度的夹套内部开通循环管路用作水冷却液管道，所用管路的材质为橡胶、聚醚醚酮、塑料或玻璃。
实施例1
一种制备核壳型复合纳米颗粒的装置，参考图1，所述装置包括：氩气钢瓶1、质量流量控制计2、注射泵、等离子体微反应器6、交流电源7、镇流器8、示波器9和收集器10；所述等离子体微反应器6的一端通过微通道和三通阀分别连接氩气钢瓶1和注射泵；所述氩气钢瓶1与等离子体微反应器6之间设有质量流量控制计2，所述注射泵用于输送前驱体溶液和基底溶液，具体包括一个用于输送基底溶液的注射泵和1个用于输送前驱体溶液的注射泵；所述等离子体微反应器6的另一端连接收集器10，用于收集产品；
所述等离子体微反应器6包括内接电极区11、反应区13、绝缘区12、接地区14和水冷却区15；所述内接电极区11作为阴极，两侧分别依次设置绝缘区12、反应区13、接地区14和水冷却区15，所述反应区13为缠绕在绝缘区12外部的高分子毛细管；接地区14作为阳极；水冷却区15用于控制反应中液体的温度；所述等离子体微反应器6与交流电源7和镇流器8构成闭合回路；交流电源7上连接有示波器9。
所述内接电极区11为金属棒，直径为30mm，长度为15cm，所述金属棒的材质为铜。
所述绝缘区12的材质为石英，厚度为2mm。
所述高分子毛细管的材质为聚四氟乙烯；高分子毛细管的内径为2.0mm，长度为5m。
所述接地区14为柔性导电材料，具体为锡纸；所述水冷却区15由带水循环系统的夹套构成。所述水冷却区具体为在一定厚度的夹套内部开通循环管路用作水冷却液管道，所用管路的材质为橡胶。
一种上述装置制备核壳型复合纳米颗粒的方法，包括如下步骤：
(1)以水为溶剂，分别配制浓度为0.5mmol/L的氯铂酸溶液10mL，作为前驱体溶液；配制浓度为1mg/mL的碳黑溶液10mL，作为基底溶液；
(2)连接装置，设置质量流量计开度为15sccm，并维持1min以确保管内空气完全排出。在注射泵3中准确加入0.5mmol/L的氯铂酸溶液10mL，在注射泵5中加入1mg/mL的碳黑分散液10mL，设定两个注射泵的挤出速度为1mL/min。
(3)一段时间后氯铂酸溶液与炭黑分散液均匀混合。待混合液和气体呈气液两相连续流入等离子体装置6后，往水冷却区域逆向通入常温水溶液，以保护反应管道，降低反应液蒸发损失，而后开启交流电源7，在内接电极上施加800V电压，以击穿氩气产生等离子体放电，并调节电源输出功率，保持在2W；调节示波器，直至等离子体放电稳定，并收集放电稳定后5～60s内的反应液，即反应液。
(4)待注射泵内溶液完全挤出，关闭等离子体装置，将收集的产物经离心、60℃干燥，即得核壳型复合纳米颗粒。此外，等离子体点燃后，采用示波器收集电压电流图，以计算等离子体反应功率。
本实例制得铂-碳复合纳米材料的表征数据如图3-5所示，从电流-电压图(图3)中可以看出，当交流电源开启，示波器所收集电流电压数据经公式求取，可知交流电源反应功率为2W。从图4可以看出，超小的铂纳米颗粒均匀的分散在碳黑表面，将炭黑包裹，形成铂纳米外壳。从图5的EDX光谱可以看出明显的碳峰和铂元素峰，证明了产品纯度较高，无原料中氯元素残余，表1为不同条件下所制备产物的相关产率。
实施例2
一种制备核壳型复合纳米颗粒的装置，其结构同实施例1。所述用所述装置制备核壳型复合纳米颗粒的方法同实施例1，不同在于：在注射泵3内加入0.5mmol/L氯金酸溶液10mL，在注射泵5内加入3mg/mL球型二氧化硅分散液10mL，控制注射泵3、5的挤出速度为0.5mL/min。与氩气钢瓶1相连的质量流量计设置开度为20sccm。
图6-7所示为实施例2所制备金-二氧化硅复合纳米材料的表征：从TEM(图6所示)中可以明显看出金纳米颗粒依附于二氧化硅表面；从图7的SEM图可以看出金纳米颗粒明显将二氧化硅包裹，形成相应核壳结构。
实施例3
一种制备核壳型复合纳米颗粒的装置，其结构同实施例1，不同在于所述注射泵包括一个用于输送基底溶液的注射泵5和2个用于输送前驱体溶液的注射泵3和4。所述装置制备核壳型复合纳米颗粒的方法同实施例1，不同在于：注射泵3中准确加入0.2mmol/L的氯金酸溶液5mL，注射泵4中准确加入0.3mmol/L的硝酸银溶液5mL，控制注射泵3、4的挤出速度为0.5mL/min。注射泵5中准确加入2mg/mL的石墨烯分散液10mL，控制注射泵5的挤出速度为1mL/min。控制交流电源功率为4W。
图8为实例3下所制备金银合金-石墨烯复合纳米材料的表征：从图8的EDX光谱可以看出明显的碳峰，此外还观察出属于金和银元素的特征峰。
实施例4-10
实施例4-10中所述制备核壳型复合纳米颗粒的装置的结构同实施例1。用所述装置制备核壳型复合纳米颗粒的方法同实施例1，不同在于：实施例4-6的前驱体溶液挤出速率、高分子毛细管的管径、氩气流速、前驱体溶液浓度，体积，反应时间如表1所示，其余条件与实施例1相同；实施例7-10的前驱体溶液挤出速率、高分子毛细管的管径、氩气流速、前驱体溶液浓度，体积，反应时间如表1所示，碳黑溶液浓度为3mg/mL，体积为10mL，其余条件与实施例1相同。
实施例11
一种制备核壳型复合纳米颗粒的装置，其结构同实施例1，不同在于：所述内接电极区11为金属棒，直径为10mm，长度为10cm，所述金属棒的材质为铁。
所述绝缘区12的材质为玻璃物，厚度为1mm。
所述高分子毛细管的材质为尼龙；高分子毛细管的内径为0.5mm，长度为1m。
所述接地区14为柔性导电材料，具体为锡纸；所述水冷却区15由带水循环系统的夹套构成。所述水冷却区具体为在一定厚度的夹套内部开通循环管路用作水冷却液管道，所用管路的材质为橡胶。
用上述装置制备核壳型复合纳米颗粒的方法同实施例1。不同在于，所述挤出速度为0.01mL/min；所述等离子体的功率为1W，还原时间为60s。
实施例12
一种制备核壳型复合纳米颗粒的装置，其结构同实施例1，不同在于：所述内接电极区11为金属棒，直径为60mm，长度为20cm，所述金属棒的材质为铝。
所述绝缘区12的材质为塑料，厚度为4mm。
所述高分子毛细管的材质为聚醚醚酮；高分子毛细管的内径为6.0mm，长度为10m。
所述接地区14为柔性导电材料，具体为铝箔纸；所述水冷却区15由带水循环系统的夹套构成。所述水冷却区具体为在一定厚度的夹套内部开通循环管路用作水冷却液管道，所用管路的材质为玻璃。
用上述装置制备核壳型复合纳米颗粒的方法同实施例1。不同在于，所述挤出速度为2mL/min；所述氩气的流量为100sccm；所述等离子体的功率为10W，还原时间为5s。
测试例：
将本发明实施例反应后收集器收集的产物，置于BETA2-8LDPLUS型冷冻干燥机内72小时，去除所收集产物中的溶液，而后采用高精度电子天平测量冻干样品的质量，电子天平所得示数便是反应后复合材料产量，而后采用ICP-OES对冻干样品中的铂元素进行定量分析，确定产物中铂纳米颗粒的质量分数，最后进一步计算铂纳米的摩尔产量，结果如表1所示。
表1实施例1，4-10所制备铂-碳复合纳米材料在不同条件下的产率
由表1可知，降低前驱体溶液的挤出速率及增加反应时间会提升铂纳米颗粒的最终产量；此外在相同的体积下，铂纳米颗粒产量与前驱体浓度呈正比例关系；同时扩大高分子毛细管的管径也能增加铂纳米产量。
通过上述实施例仅是为清楚地说明本发明的工艺流程。但是，本发明不限定于上述实施方式。对于所属领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理下，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种制备核壳型复合纳米颗粒的装置，其特征在于，所述装置包括氩气钢瓶(1)、质量流量控制计(2)、注射泵、等离子体微反应器(6)、交流电源(7)、镇流器(8)、示波器(9)和收集器(10)；所述等离子体微反应器(6)的一端通过微通道和三通阀分别连接氩气钢瓶(1)和注射泵；所述氩气钢瓶(1)与等离子体微反应器(6)之间设有质量流量控制计(2)，所述注射泵用于输送前驱体溶液和基底溶液，具体包括一个用于输送基底溶液的注射泵和多个用于输送前驱体溶液的注射泵，所述多个是指≥1个；所述等离子体微反应器(6)的另一端连接收集器(10)，用于收集产品；
所述等离子体微反应器(6)包括内接电极区(11)、反应区(13)、绝缘区(12)、接地区(14)和水冷却区(15)；所述内接电极区(11)作为阴极，两侧分别依次设置绝缘区(12)、反应区(13)、接地区(14)和水冷却区(15)，所述反应区(13)为缠绕在绝缘区(12)外部的高分子毛细管；接地区(14)作为阳极；水冷却区(15)用于控制反应中液体的温度；
所述等离子体微反应器(6)与交流电源(7)和镇流器(8)构成闭合回路；交流电源(7)上连接有示波器(9)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内接电极区(11)为金属棒，直径为10～60mm，长度为10～20cm，所述金属棒的材质为金属单质、合金或复合金属；所述金属单质为铁、铜、锌、铝中的一种。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘区(12)的材质为玻璃、石英、硼砂、塑料或高聚物，厚度为1～4mm。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高分子毛细管的材质为尼龙、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮或聚醚醚酮；高分子毛细管的内径为0.5～6.0mm，长度为1～10m。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接地区(14)采用导电材料，包括锡纸、铝箔纸、铜网或导电玻璃；所述水冷却区(15)由带水循环系统的夹套构成。
6.一种用权利要求1-5任一项所述装置制备核壳型复合纳米颗粒的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)配制前驱体溶液和基底溶液：以水为溶剂，分别配制浓度为0.1～2mmol/L的贵金属盐溶液，作为前驱体溶液；配制浓度为1～5mg/mL的非金属材料溶液，作为基底溶液；
(2)在注射器中，分别加入步骤(1)制备的前驱体溶液和基底溶液，连接装置，设定注射泵的挤出速率，打开氩气，清洗高分子毛细管通道，通过质量流量控制计(2)调控氩气流量，排出体系杂质；
(3)将前驱体溶液及氩气以气液两相流进等离子体微反应器(6)，待流量稳定后，开启交流电源(7)，在内接电极上施加200～800V电压，以击穿氩气产生等离子体放电，同时调节示波器，直至等离子体放电稳定，此时，前驱体溶液中贵金属离子在等离子体的作用下被还原为贵金属纳米颗粒，负载于非金属材料的表面，得到反应液；
(4)通过收集器(10)收集反应液，经离心、干燥，即得核壳型复合纳米颗粒。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述贵金属盐为硝酸银、硝酸钯、氯钯酸钠、氯化钯、氯金酸、氯铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠、氯化铂中的一种或多种；所述非金属材料为炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、球型二氧化硅、球型纳米硅中的一种。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述前驱体溶液中贵金属离子与基底溶液中非金属材料的质量比为1：1000～1：10；所述注射泵的挤出速率为0.01～2mL/min；所述氩气的流量为5～100sccm。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，还原的时间为5～60s。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过调节前驱体溶液的浓度、进样速度，控制核壳型复合纳米颗粒的尺寸和分布。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115260574A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-11-01 | 石河子大学 | 一种超大孔树脂颗粒的制备方法 |
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2022
- 2022-11-24 CN CN202211480458.2A patent/CN115845752A/zh active Pending
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