CN204281348U - 氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉旨在提供一种工序简单、生产效率高、生产产品质量能够到有效保障的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置。它包括依次对应连接的输料单元、气化单元、及淬火单元；所述的气化单元包括气化炉，所述的淬火单元包括汇集管、至少一个其两端开口、用于收集气化态氧化钼纳米颗粒的收集管；所述收集管的进气端口对应设置于所述气化炉内，所述汇集管上端封闭，其下端开口；所述收集管的出气端口对应设置于所述汇集管的中上方，并与该汇集管的内部空腔对应连通；在所述收集管内设置有与淬火液源对应连通的淬火液管，所述淬火液管的出口与所述收集管的出气端口相向对应。

Description

氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置

技术领域

本实用新型涉及一种气化及淬火装置，尤其涉及一种氧化钼纳米颗粒生产过程中所用到的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置。

背景技术

纳米颗粒即平均尺寸小于一千分尺（如一微米）的分子。这种分子在行业内广为人知，人们对其有着浓厚的兴趣。因为该分子的纳米晶体或其他纳米级特征极大地改变着材料的性能。例如，由纳米颗粒制作的某种材料和由传统方法制作或寻常大小颗粒（如粉末）制作的材料相比，它能够表现出更卓越的机械性能，材料中的纳米颗粒也能够表现出独特的电性质和磁性质。纳米颗粒重量比的巨大表层使得颗粒之间迅速发生反应，这也能够促使拥有全新性能的材料产生。因此，人们意识到能够生产出纳米颗粒的材料就意味着可能设计和找到全新的、更具实用价值的材料，能够运用在机械、光学、电力、化学等等不计其数的领域里。然而，一直限制着纳米颗粒的广泛运用的困难在于生产出人们所期望大小的纳米颗粒并用商业标准来衡量它。

在现有技术中，制备氧化钼纳米颗粒的方式有：1.在制备过程中，将前驱体材料进行气化处理，而前驱体材料在气化的过程中都会被蒸发，因此大多是在局部真空中进行，然后将气化的前驱体材料迅速冷却凝结成核沉淀成为纳米颗粒材料。例如，在一种制备过程中，将气化的前驱体材料的蒸汽直接喷射到冰冷甚至冷冻的旋转圆筒上，随即凝结在圆筒表面，附着在旋转圆筒表面的刮刀把凝结的物质刮下来，这些就是纳米颗粒产品。又如，在另外一种制备过程中，将气化的前驱体材料的蒸汽流喷射在因素喷嘴中凝结而成，首先让蒸汽流在喷嘴的聚合部分加速，使之最终在喷嘴口加速到音速速率，最后蒸汽流在喷嘴的分散部分进一步加速到超音速速率，超音速蒸汽流迅速冷却最终凝结成为纳米颗粒。以上两种方法在制备过程中均需要将前驱体材料进行气化，其气化的质量对纳米颗粒成品的而质量起到关键的因素，因此如何使前驱体材料进行有效的气化，并将气化态氧化钼纳米颗粒进行有效的吸收是目前该领域研究的课题，也是提高纳米颗粒质量的关键因素。

同时，由于其凝结于圆筒表面，使其颗粒的均匀度得不到保证，同时刮刀在圆筒上进行刮料的时候还会与圆筒表面接触，易将圆筒金属物质刮入成品内影响其纯度。而音速喷嘴制备过程，因其持续性，在理论上可以实现生产大量的纳米颗粒产品，但是它需要在过程中通过音速喷嘴时维持一个合适压力差，其操作性极不容易控制，同时这种制备过程还存在另外一个问题，纳米颗粒材料可能在喷嘴内壁上凝结起来，这将会极大地降低喷嘴运行效率，甚至使之不能正常运行，使其制备过程更复杂，系统运行成本更高。

   发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种工序简单、生产效率高、生产产品质量能够到有效保障的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案为：

设计一种氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，它包括依次对应连接的输料单元、气化单元、及淬火单元；

所述气化单元包括气化炉，该气化炉包括其内部具有密闭空腔的炉体、至少一个对应设置于所述炉体内用于对该炉体内升温的电加热体，在所述炉体的上部侧壁开设有至少一个与外界连通的进气口，并在所述炉体的中部侧壁开设有至少一个用于将气化态氧化钼纳米颗粒排出的出气口，在所述炉体的下部侧壁开设有至少一个进料口，所述输料单元的出料端与所述进料口对应连接；

所述淬火单元包括汇集管、至少一个其两端开口、用于收集气化态氧化钼纳米颗粒的收集管；所述收集管的进气端口对应设置于所述气化炉内，所述汇集管上端封闭，其下端开口；所述收集管的出气端口对应设置于所述汇集管的中上方，并与该汇集管的内部空腔对应连通；

在所述收集管内设置有与淬火液源对应连通的淬火液管，所述淬火液管的出口与所述收集管的出气端口相向对应；经由所述收集管收集的气化态氧化钼纳米颗粒在经过所述淬火液管的出口时，与淬火液接触凝结为固态氧化钼纳米颗粒，并汇集于所述汇集管内。

所述气化单元还包括用于向所述空腔内吹入气体的鼓风机，该鼓风机经由对应的管道与所述进气口对应连通；该气化单元还包括用于将气化炉内的气化态氧化钼纳米颗粒抽出的负压鼓风机，所述汇集管经由所述负压鼓风机与所述收集管对应连通；所述淬火液管对应设置于该负压鼓风机与汇集管之间的收集管内。

位于所述收集管内的淬火液管的端部呈 “（”状，且该淬火液管的端部出口的中心与所述收集管的出气端口的中心位于同一水平线上。

所述淬火单元还包括其直径大于收集管的直径的保护管件；所述收集管的出气端口端对应设置于所述保护管件内的中部；所述收集管的出气端口经由所述保护管件的出气端与所述汇集管的内部空腔对应连通，所述保护管件的另一端与所述收集管之间封闭。

所述收集管和保护管件两者的轴线重合，并在所述收集管与保护管件中间设置有隔热层，所述隔热层的厚度为5-10毫米。

在所述汇集管内设置有与所述保护管件对应连通的引导管，该引导管的前端出料端口的横截面呈向右前方倾斜的斜线。

所述淬火液源包括储液罐，所述储液罐与所述淬火液管的输入端口对应连通。

在所述淬火液管上设置有阀门，并在所述阀门与淬火液管的出口之间的淬火液管上还对应设置有压力表。

所述输料单元包括料斗、螺旋进料筒，所述料斗的底面为倾斜的平面，并在该料斗的侧壁上、料斗底面的最低端处对应开设有排料口，所述螺旋进料筒的进料端与所述排料口对应连通，该螺旋进料筒的出料端与所述进料口对应连通。

在位于气化炉内的收集管的下方管壁上开设有至少一个将管内区域与外界连通的导气孔。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型通过采用电加热体将气化炉内的温度升高至1千度以上的温度，可将进入炉体内的前驱体材料直接将其由固态转化为气态，通过本气化炉内的电加热体的控制可将控制气化态氧化钼纳米颗粒颗粒的大小，使其满足生产的需求，同时通过本设计的气化炉，在应用过程中可实现连续、持久性生产，满足企业的要求；且本气化炉的成产成本低、无环境污染、操作简便、易于企业的大规模成产。

2.通过本设计的进气口，并结合本设计的鼓风机可连续的向炉体内吹入气体，如空气等，满足前驱体材料的还原反应，提高其生产效率。

3.通过本设计的出气口，并结合本设计的收集管，可将气化态氧化钼纳米颗粒实时、有效的将其从炉体内抽出，进而输送至下个工序的淬火单元中。

4.在本设计的电加热体上方的炉顶上涂覆的耐高温涂层材料，可以将电加热体所发出的热量进行反射，使其热能量反射至炉底处，进而提高前驱体材料的气化转化率，以提高其生产效率。

5.通过本设计的输料单元可连续的向炉体内输送原料，满足连续生产的要求。且经由本设计的气化炉，在其应用过程中，该气化炉每小时可以升华或气化284千克的前驱体材料。

6.本实用新型通过改变传统淬火装置，改用本设计的淬火液管与收集管的结合，可对气化态氧化钼纳米颗粒进行有效的淬火处理，可以避免现有装置中生产出来的成品含有杂质，其纯度不高的问题，同时本装置相对现有装置而言，操作简便、易于实现、工序简单、可满足现代企业连续化生产的需求，生气效率高。

附图说明

图1为本实用新型主要结构连接原理示意图；

图2为本实用新型的气化单元中主要结构剖视示意图；

图3为本实用新型中的气化炉俯视主要结构、及电加热体分布示意图；

图4为本实用新型的淬火单元中的主要结构剖面示意图；

图5为图4中A部放大结构示意图；

图中：1.气体；2.鼓风机；3.前驱体材料；4.料斗；5.底面；6.螺旋进料筒；7.螺旋进料片；8.气化态氧化钼纳米颗粒；9.收集管；10.负压鼓风机；11.耐高温涂层材料；12.电加热体；13.炉体；14.进气口；15.导气孔；17.保护管件；18.汇集管；19.淬火液管；20.固态氧化钼纳米颗粒；21.汇集管下端开口；22.阀门；23.压力表；24.储液罐；25.淬火液管的端部；26.隔热层；27.引导管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

实施例1：一种氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，参见图1至图5；本装置它包括依次对应连接的输料单元、气化单元、及淬火单元；

所述的气化单元它包括气化炉，该气化炉包括其内部具有密闭空腔的炉体13、四个对应设置于所述炉体内用于对该炉体内升温的电加热体12；进一步的，在炉体的上部侧壁开设有一个与外界连通的进气口14，同时，本气化炉还包括用于向空腔内吹入气体1（可以是空气）的鼓风机2，该鼓风机2经由对应的管道与进气口14对应连通；并在炉体13的中部侧壁开设有一个用于将气化态氧化钼纳米颗粒8排出的出气口；本气化炉还包括用于将气化炉内的气化态氧化钼纳米颗粒8抽出的负压鼓风机10，同时为提高本气化炉的使用寿命，所述的炉体由SAE316不锈钢制成。同时，在本气化炉的炉顶内部还涂覆有耐高温涂层材料，该耐高温涂层材料可以将电加热体所发出的热量进行反射，使其热能量反射至炉底处，进而提高前驱体材料的气化转化率，以提高其生产效率，以上所述的耐高温涂层材料为本领域内的可用到的耐高温涂层材料，如可以是能够承受1580℃以上温度的无机物材料。同时，在所述炉体13的外部还包裹有保温层，避免能量的流失，减少资源的浪费，以上所述的保温层可以是目前市场上所用到的对高温炉进行保温的保温层。

同时，在炉体的下部侧壁开设有一个进料口，而所述的输料单元包括料斗4、螺旋进料筒6，图中7为用于将前驱体材料输送的螺旋进料片；所述料斗4的底面5为倾斜的平面，并在该料斗4的侧壁上、料斗底面最低端处对应开设有排料口，所述的螺旋进料筒6的进料端与该排料口对应连通，该螺旋进料筒6的出料端与进料口对应连通。

所述的淬火单元它包括汇集管18、其左右两端开口并用于收集气化炉内气化态氧化钼纳米颗粒的收集管9、以及其直径大于收集管的直径的保护管件17；所述收集管9的出气端口端对应设置于保护管件17内的中部；且收集管9和保护管件17两者的轴线重合，并在收集管9与保护管件17的中间设置有隔热层19，该隔热层19的厚度为10毫米，隔热层19可对收集管9起到冷却的作用，从而阻止流经收集管9的凝结后的固态氧化钼纳米颗粒20再蒸发，提高其生产效率。进一步的，所述的收集管9的出气端口经由保护管件17的出气端与汇集管18的内部空腔对应连通，同时，所述的保护管件17的另一端（图5中左端）与所述收集管9之间形成封闭。而收集管9的图中左端开口处的进气端口经由气化炉上的出气口对应设置在炉体13内，该收集管9水平向设置；同时，并在该收集管9的下方管壁上开设有多个将管内区域与所述气化炉内的空腔连通的导气孔15，而所述的负压鼓风机10对应设置在收集管9的中部位置处。

进一步的，在负压鼓风机10与汇集管18之间的收集管（9）内设置有与淬火液源对应连通的淬火液管19，且位于收集管9内的淬火液管的端部25呈 “（”状，该淬火液管的出口与所述收集管9的出气端口相向对应；且该淬火液管的端部25出口的中心与收集管9的出气端口的中心位于同一水平线上。经由收集管9收集的气化态氧化钼纳米颗粒8在经过所述淬火液管19的出口时，与淬火液接触凝结为固态氧化钼纳米颗粒20，并汇集于所述汇集管18内。而所述的汇集管18上端封闭，其下端开口；所述的保护管件17对应设置于汇集管的中上方；同时，在所述汇集管内设置有与保护管件对应连通的引导管27，所述引导管27的出料端口（图5中引导管27的最右端）的横截面呈向右前方倾斜的斜线。

以上所述的淬火液源包括储液罐24，储液罐24与淬火液管19的输入端口对应连通。同时，在淬火液管19上还设置有阀门22，并在阀门22与淬火液管19的出口之间的淬火液管19上还对应设置有压力表23，通过调节阀门22的开启可调节淬火液管19喷出压力的大小。在实施中收集管及其上的导气孔对应设置于气化炉13内对该炉内的气化态氧化钼纳米颗粒进行充分的吸收，同时，为了增加本装置的使用寿命，所述的淬火液管、汇集管、保护管件均由SAE323不锈钢制成，而所述的收集管由可由高温合金（如哈氏合金）制成。淬火液可以包括但不仅限于这些液体：如氢、氦、氮、氧、氩和甲烷。本实施例中的淬火液优选的是液化氮。该淬火液可以快速冷却汽化了的气化态氧化钼纳米颗粒8。本实施例收集管9内部的淬火液管19的出口的端部的排出液氮（或气态、气液混合均可）的压力对本装置生产出来的纳米颗粒有着很大的影响。例如，淬火液管19的出口的端部越靠近收集管9的左端，生产出来的纳米颗粒就越大。相反的，靠近收集管9的左端越远，生产出来的纳米颗粒就越小。然而，其他因素也能影响粒子大小。例如，即使淬火液管19的出口的端部靠近收集管9的左端很近，只要加快淬火液管19的出口的端部的出液压力也能生产出更小的纳米颗粒。

在具体应用中，首先应将本气化炉内的温度热到800℃至1300℃之间，之后开启鼓风机、负压鼓风机，同时可向炉内输送前驱体材料，在前驱体材料输入至气化炉内时，可在极短时间内可将其从固态转化为气态，中间没经过液态的转变，同时与其内的空气进行还原反应；气化态氧化钼纳米颗粒可以被收集管进行吸收并经由负压鼓风机被排出至后方的收集管内与淬火液接触凝结为颗粒极小的固态氧化钼纳米颗粒，本气化炉内的前驱体材料可以是多种可转化为三氧化钼的钼化合物，如三氧化钼粉等。

虽然，本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：它包括依次对应连接的输料单元、气化单元、及淬火单元；

所述气化单元包括气化炉，该气化炉包括其内部具有密闭空腔的炉体（13）、至少一个对应设置于所述炉体（13）内用于对该炉体内升温的电加热体（12）；在所述炉体（13）的上部侧壁开设有至少一个与外界连通的进气口（14），并在所述炉体（13）的中部侧壁开设有至少一个用于将气化态氧化钼纳米颗粒（8）排出的出气口，在所述炉体（13）的下部侧壁开设有至少一个进料口，所述输料单元的出料端与所述进料口对应连接；

所述淬火单元包括汇集管（18）、至少一个其两端开口、用于收集气化态氧化钼纳米颗粒的收集管（9）；所述收集管的进气端口对应设置于所述气化炉内，所述汇集管（18）上端封闭，其下端开口；所述收集管的出气端口（9）对应设置于所述汇集管（18）的中上方，并与所述汇集管（18）的内部空腔对应连通；

在所述收集管（9）内设置有与淬火液源对应连通的淬火液管（19），所述淬火液管（19）的出口与所述收集管（9）的出气端口相向对应；经由所述收集管（9）收集的气化态氧化钼纳米颗粒（8）在经过所述淬火液管（19）的出口时，与淬火液接触凝结为固态氧化钼纳米颗粒（20），并汇集于所述汇集管（18）内。

2.如权利要求1所述的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：所述气化单元还包括用于向所述空腔内吹入气体（1）的鼓风机（2），该鼓风机（2）经由对应的管道与所述进气口（14）对应连通；该气化单元还包括用于将气化炉内的气化态氧化钼纳米颗粒（8）抽出的负压鼓风机（10），所述汇集管（18）经由所述负压鼓风机（10）与所述收集管（9）对应连通；所述淬火液管（19）对应设置于该负压鼓风机（10）与汇集管之间的收集管（9）内。

3.如权利要求1所述的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：位于所述收集管（9）内的淬火液管的端部（25）呈 “（”状，且该淬火液管的端部（25）出口的中心与所述收集管（9）的出气端口的中心位于同一水平线上。

4.如权利要求1所述的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：所述淬火单元还包括其直径大于收集管（9）的直径的保护管件（17）；所述收集管（9）的出气端口端对应设置于所述保护管件（17）内的中部；所述收集管（9）的出气端口经由所述保护管件（17）的出气端与所述汇集管（18）的内部空腔对应连通，所述保护管件（17）的另一端与所述收集管（9）之间封闭。

5.如权利要求4所述的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：所述收集管（9）和保护管件（17）两者的轴线重合，并在所述收集管（9）与保护管件（17）中间设置有隔热层（26），所述隔热层（26）的厚度为5-10毫米。

6.如权利要求5所述的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：在所述汇集管（18）内设置有与所述保护管件（17）对应连通的引导管（27），该引导管（27）的前端出料端口的横截面呈向右前方倾斜的斜线。

7.如权利要求1所述的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：所述淬火液源包括储液罐（24），所述储液罐（24）与所述淬火液管（19）的输入端口对应连通。

8.如权利要求7所述的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：在所述淬火液管（19）上设置有阀门（22），并在所述阀门（22）与淬火液管（19）的出口之间的淬火液管（19）上还对应设置有压力表（23）。

9.如权利要求1所述的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：所述输料单元包括料斗（4）、螺旋进料筒（6），所述料斗（4）的底面（5）为倾斜的平面，并在该料斗（4）的侧壁上、料斗底面的最低端处对应开设有排料口，所述螺旋进料筒（6）的进料端与所述排料口对应连通，该螺旋进料筒（6）的出料端与所述进料口对应连通。

10.如权利要求1所述的氧化钼纳米颗粒前驱体材料气化、淬火装置，其特征在于：在位于气化炉内的收集管（9）的下方管壁上开设有至少一个将管内区域与外界连通的导气孔（15）。