CN210906123U - 一种纳米材料制备反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纳米材料制备反应装置包括，反应容器、恒温控制装置，以及磁力搅拌装置，反应容器设置于磁力搅拌装置的工作台上，恒温控制装置罩设于反应容器的外侧，且安装于磁力搅拌装置壳体的上表面；反应容器包括，釜体、密封盖、温度传感器，密封盖上安装有控制温度的控制装置，所述温度传感器与控制装置信号连接，所述恒温控制装置与控制装置信号连接。本实用新型，克服了反应溶液搅拌不充分、搅拌死角的现象，解决了纳米颗粒团聚问题，使得纳米材料反应充分，得到高品质的反应产物；提高了反应容器内温度监控的准确性，保证了纳米材料的质量和实验数据准确性。

Description

一种纳米材料制备反应装置

技术领域

本实用新型涉及反应装置技术领域，尤其涉及一种纳米材料制备反应装置。

背景技术

反应装置是综合反应容器，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、径化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程的容器，传统的反应容器一般结构和功能比较单一，在制备纳米材料的实验过程中，由于其性能较差，对纳米材料的制备效果不理想，制备时间较长，影响纳米材料的制备效果和制备效率，主要因素表现在以下几个方面：

1)纳米材料的颗粒由于粒径很小，表面原子比例大，比面积大，表面能大，处于能量不稳定状态，因此很容易团聚导致颗粒变大。所谓纳米粉体的团聚是指原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接、由多个颗粒形成较大的颗粒团簇的现象。在制备纳米材料时，一般的反应装置都是通过机械搅拌的方式减少颗粒长大，只是改善了局部的团聚，但是整体效果不是十分理想。

2)温度一般作为反应条件的一个常量，很大程度上决定了纳米材料充分反应和制备时间长短的一个很重要的量，需要准确的加以控制，传统的反应装置对反应釜内温度的监控也不精准，而且只能用于特定单一的反应器，局限性比较小，满足不了多功能综合性的实验反应容器。

3)另外，对反应溶液充分搅拌，有利于纳米材料颗粒的充分接触，提高纳米材料的制备效果和效率，传统的反应装置一般都设置有搅拌装置，在搅拌桨的强力搅拌下来完成化学反应，这样会造成产品的晶体结构或分子结构等的破坏，而且搅拌桨搅拌过程中会出现搅拌死角，搅拌不充分的现象，从而影响反应产物的品质和实验数据。

因此，在实际应用中现有的普通化学反应容器已经无法满足要求。

实用新型内容

针对上述缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种纳米材料制备反应容器。

为达到以上目的，本实用新型的技术方案为：一种纳米材料制备反应装置包括，反应容器、恒温控制装置，以及用于搅拌反应容器内纳米材料的磁力搅拌装置，所述反应容器设置于磁力搅拌装置的工作台上，所述恒温控制装置罩设于反应容器的外侧，且安装于磁力搅拌装置壳体的上表面；所述磁力搅拌装置包括设置于反应容器内的搅拌子；所述反应容器包括，釜体，所述釜体上端口安装有密封盖，所述密封盖上分别开设有注入口和第一接入口，所述第一接入口内安装有温度传感器，所述密封盖上还安装有用于控制温度的控制装置，所述温度传感器与控制装置信号连接，所述恒温控制装置与控制装置信号连接。

所述密封盖上还开设有用于压力传感器或充/排气接入的第二接入口，所述注入口和第二接入口上均插有具有通孔的密封胶塞。

反应装置还包括超声波振动装置，所述超声波振动装置包括安装于釜体内的超声波换能器，所述超声波换能器上端穿过密封盖连接有电机，所述超声波换能器下端伸入液体介质中。

所述恒温控制装置包括，冷凝器、加热器，以及圆筒状的恒温罩，所述恒温罩罩设于反应容器的外侧，所述恒温罩由冷却半罩和加热半罩组成，且冷却半罩与加热半罩活动铰接，所述冷却半罩与冷凝器相连接，所述加热半罩与加热器相连接。

所述冷却半罩内布设有冷凝管，所述冷凝器与所述冷凝管连通，向冷凝管内供应循环所需的冷凝水；所述加热半罩内布设有加热电阻丝，所述加热器与所述加热电阻丝连接，控制加热电阻丝的工作。

所述反应容器还包括，安装于釜体侧壁上用于安装脉冲激光辅助成核装置的微透镜阵列板，以及用于接入粒径实时监测装置的石英皿，且石英皿位于釜体的外侧，所述釜体的侧壁底端设置有排液管。

与现有技术比较，本实用新型的有益效果为：本实用新型提供一种纳米材料制备反应装置，由于恒温控制装置采用恒温罩，通过冷却半罩和加热半罩，对反应容器进行升温与降温，且升降温所消耗的时间缩短，促进反应速率，减少实验误差，提高反应釜内温度监控的准确性；由于超声波振动装置的设置，通过超声波换能器超声冲击波能下，在液体中产生微冲流，具有搅拌作用，而且微冲流能促使两液相加速互相分散，加快反应速率，有效解决纳米颗粒团聚问题，使得纳米材料反应充分，得到高品质的反应产物，同时缩短了实验时间，提高了实验效率和实验数据的准确性；由于磁力搅拌装置的设置，利用磁性物质同性相斥的特性，通过不断变换基座的两端的极性来推动磁性搅拌子31转动，通过磁性搅拌子31的转动带动反应溶液旋转，使反应溶液均匀混合，克服搅拌不充分、搅拌死角的现象，也不会对晶体结构或分子结构的产品造成破坏，提升了反应产物的质量和实验数据准确性。

附图说明

图1是本实用新型装置结构示意图；

图2是本实用新型中反应容器的结构示意图；

图3是本实用新型中反应容器与磁力搅拌装置装配结构示意图；

图4是本实用新型中恒温控制装置的结构示意图。

图中，1—反应容器；2—恒温控制装置；3—磁力搅拌装置；4—控制装置；5—超声波振动装置；11—釜体；12—密封盖；13—注入口；14—第一接入口；15—温度传感器；16—排液管；17—第二接入口；18—密封胶塞；19—石英皿；110—微透镜阵列板；21—冷凝器；22—加热器；23—恒温罩；24—冷却半罩；25—加热半罩；31—搅拌子；51—超声波换能器；52—电机。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。

如图1—图4所示，一种纳米材料制备反应装置，包括，反应容器1、恒温控制装置2，以及用于搅拌反应容器1内纳米材料的磁力搅拌装置3，所述反应容器1设置于磁力搅拌装置3的工作台上，所述恒温控制装置2罩设于反应容器1的外侧，且安装于磁力搅拌装置3壳体的上表面，所述磁力搅拌装置3还包括设置于反应容器1内与反应溶液相接触的搅拌子31；所述反应容器1包括，釜体11，所述釜体11上端口安装有密封盖12，所述密封盖12上分别开设有注入口13和第一接入口14，所述第一接入口14内安装有温度传感器15，所述密封盖12上还开设有用于压力传感器或充/排气接入的第二接入口17，所述注入口13和第二接入口17上均插有具有通孔的密封胶塞18；所述密封盖12上还安装有用于控制温度的控制装置4，所述温度传感器15与控制装置4信号连接，所述恒温控制装置2与控制装置4信号连接。恒温控制装置2是通过温度传感器15传输无线信号来运行的，当温度传感器15检测到釜体11内反应溶液的温度大于或小于温度恒定值时，温度传感器15将通过无线网络端把信号传输给控制装置4，这时控制装置4就会向恒温控制装置2发出冷却信号或加热信号，而恒温控制装置2接收到信号后，启动冷凝器21工作或者启动加热器22工作，从而保持反应容器1内的温度恒定。

如图3所示，需要说明的是，所述磁力搅拌装置3为实验用磁力搅拌器，其型号为：HJ-85-2C,主要用于搅拌或同时加热搅拌低粘稠度的液体或固液混合物。其基本原理是利用磁场的同性相斥、异性相吸的原理，使用磁场推动放置在反应容器1带磁性的搅拌子31进行圆周运转，从而达到搅拌液体的目的。所述磁力搅拌装置3的工作台还具有加热温度控制功能，配合加热温度控制系统，可以根据具体的实验要求加热并控制样本温度，进一步维持实验条件所需的温度条件，保证液体混合达到实验需求。利用磁性物质同性相斥的特性，通过不断变换基座的两端的极性来推动磁性搅拌子31转动，通过磁性搅拌子31的转动带动反应溶液旋转，使反应溶液均匀混合。克服搅拌不充分、搅拌死角的现象，也不会对晶体结构或分子结构的产品造成破坏，提升了反应产物的质量和实验数据准确性，若在生产应用中，将提高纳米材料的制备效果和效率，从而影响产品的质量。

进一步的，如图1-图3所示，本实用新型装置还包括超声波振动装置5，所述超声波振动装置5包括安装于釜体11内的超声波换能器51，优选的，所述超声波换能器型号为：YP-5020-2BL，所述超声波换能器51上端穿过密封盖12连接有电机52，所述超声波换能器51下端伸入液体介质中。在超声波换能器51超声冲击波能下，在液体中产生微冲流，具有搅拌作用，而且微冲流能促使两液相加速互相分散，加快反应速率，有效解决纳米颗粒团聚问题，使得纳米材料反应充分，得到高品质的反应产物，同时缩短了实验时间，提高了实验效率和实验数据的准确性。

具体的，如图4所示，所述恒温控制装置2包括，冷凝器21、加热器22，以及圆筒状的恒温罩23，所述恒温罩23罩设于反应容器1的外侧，所述恒温罩23由冷却半罩24和加热半罩25组成，所述冷却半罩24与冷凝器21相连接，所述加热半罩25与加热器22相连接。

在本实用新型中，所述冷却半罩24内布设有冷凝管，所述冷凝器21与所述冷凝管连通，向冷凝管内供应循环所需的冷凝水；所述加热半罩25内布设有加热电阻丝，所述加热器22与所述加热电阻丝连接，控制加热电阻丝的工作。

进一步的，所述冷却半罩24与加热半罩25活动铰接，所述冷却半罩24和加热半罩25上分别设有组装连接用的相适配的连接销和连接管；所述冷却半罩24和加热半罩25上分别设有组装连接用的相适配的连接销和连接管；通过连接销和连接管即可连接组装使用，也可以将二者拆卸分离使用，以适应更大尺寸的反应器使用。极大地增强了恒温控制装置2的适用范围和使用的灵活性。由于冷却半罩24和加热半罩25可分开单独控制，因此本恒温控制装置的冷却和加热功能即可单独进行，也可同时进行，是的恒温速度和恒温精度都有很大的提高。由于可以同时对恒温控制装置进行升温与降温，且升降温所消耗的时间缩短，减少实验误差，装置的可分离特征可以对不同型号的反应容器都能达到类似的效果。

进一步的，如图2所示，所述反应容器1还包括，安装于釜体11侧壁上用于安装脉冲激光辅助成核装置的微透镜阵列板110，以及用于接入粒径实时监测装置的石英皿19，且石英皿19位于釜体11的外侧，所述釜体11的侧壁底端设置有排液管16，用于排出容器内部的溶液。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本实用新型的优选方案，因此本领域的技术人员对本实用新型中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本实用新型的原理，实现的仍是本实用新型的目的，均属于本实用新型所保护的范围。

Claims (6)

1.一种纳米材料制备反应装置，其特征在于，包括，反应容器(1)、恒温控制装置(2)，以及用于搅拌反应容器(1)内纳米材料的磁力搅拌装置(3)，所述反应容器(1)设置于磁力搅拌装置(3)的工作台上，所述恒温控制装置(2)罩设于反应容器(1)的外侧，且安装于磁力搅拌装置(3)壳体的上表面；所述磁力搅拌装置(3)包括设置于反应容器(1)内的搅拌子(31)；所述反应容器(1)包括，釜体(11)，所述釜体(11)上端口安装有密封盖(12)，所述密封盖(12)上分别开设有注入口(13)和第一接入口(14)，所述第一接入口(14)内安装有温度传感器(15)，所述密封盖(12)上还安装有用于控制温度的控制装置(4)，所述温度传感器(15)与控制装置(4)信号连接，所述恒温控制装置(2)与控制装置(4)信号连接。

2.根据权利要求1所述的纳米材料制备反应装置，其特征在于，所述密封盖(12)上还开设有用于压力传感器或充/排气接入的第二接入口(17)，所述注入口(13)和第二接入口(17)上均插有具有通孔的密封胶塞(18)。

3.根据权利要求1所述的纳米材料制备反应装置，其特征在于，反应装置还包括超声波振动装置(5)，所述超声波振动装置(5)包括安装于釜体(11)内的超声波换能器(51)，所述超声波换能器(51)上端穿过密封盖(12)连接有电机(52)，所述超声波换能器(51)下端伸入液体介质中。

4.根据权利要求1所述的纳米材料制备反应装置，其特征在于，所述恒温控制装置(2)包括，冷凝器(21)、加热器(22)，以及圆筒状的恒温罩(23)，所述恒温罩(23)罩设于反应容器(1)的外侧，所述恒温罩(23)由冷却半罩(24)和加热半罩(25)组成，且冷却半罩(24)与加热半罩(25)活动铰接，所述冷却半罩(24)与冷凝器(21)相连接，所述加热半罩(25)与加热器(22)相连接。

5.根据权利要求4所述的纳米材料制备反应装置，其特征在于，所述冷却半罩(24)内布设有冷凝管，所述冷凝器(21)与所述冷凝管连通，向冷凝管内供应循环所需的冷凝水；所述加热半罩(25)内布设有加热电阻丝，所述加热器(22)与所述加热电阻丝连接，控制加热电阻丝的工作。

6.根据权利要求1所述的纳米材料制备反应装置，其特征在于，所述反应容器(1)还包括，安装于釜体(11)侧壁上用于安装脉冲激光辅助成核装置的微透镜阵列板(110)，以及用于接入粒径实时监测装置的石英皿(19)，且石英皿(19)位于釜体(11)的外侧，所述釜体(11)的侧壁底端设置有排液管(16)。

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