CN215087071U - 用于量子点合成的反应装置及反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了用于量子点合成的反应装置及反应系统，涉及化工设备技术领域。用于量子点合成的反应装置包括用于原料混合的混料组件和用于原料反应的反应组件，反应组件包括反应管路和用于对反应管路加热的加热器，反应管路具有进料口和出料口，混料组件的出料口与反应管路的进料口连通。通过将物料搅拌的区域和反应的区域分离开，可以在进入反应管路之后快速升温，使搅拌温度和反应温度控制在两个不同的温度，可以在非常短的时间内可以迅速升温至反应温度，提升了生成量子点的均匀性。

Description

用于量子点合成的反应装置及反应系统

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体而言，涉及用于量子点合成的反应装置及反应系统。

背景技术

量子点是一种重要的低维半导体材料，其三个维度上的尺寸都不大于其对应的半导体材料的激子玻尔半径的两倍。量子点一般为球形或类球形，其直径常在2-20nm之间，并且粒子的均一性是量子点质量评估的一个重要参数。量子点合成过程中，量子点核的合成一般是在高温(300℃左右)条件下，物料快速注入的几秒中内瞬间完成，所以不同物料混合均匀性对量子点核的质量起到至关重要的作用。此外，快速的升温速度和降温速度不但影响量子点的颗粒均一性，而且在量子点的壳层包覆过程中，还会对壳层生长的均匀性和质量有重要的影响。

量子点现在常用的合成装置一般是常规化工使用的不锈钢搅拌反应釜、玻璃搅拌釜和搪瓷反应釜等。现有通用的技术有如下缺点：玻璃釜和搪瓷釜升温速度慢，而且安全系数低，很难快速达到300℃以上，并且存在炸裂和绷瓷的安全隐患；相对来说不锈钢反应釜安全系数高，但是在快速升温和快速物料混合上存在严重不足。

因此，目前的量子点合成设备主要存在升温速率慢、降温速率慢的问题，这一定程度上不利于合成量子点的均匀性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于量子点合成的反应装置，旨在实现快速升温反应，提升合成量子点的均匀性。

本实用新型的另一目的在于提供一种用于量子点合成的反应系统，其搅拌均匀性高且能够快速升温，能够在短时间内快速升温，提高反应得到量子点的均匀性。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种用于量子点合成的反应装置，包括用于原料混合的混料组件和用于原料反应的反应组件，反应组件包括反应管路和用于对反应管路加热的加热器，反应管路具有进料口和出料口，混料组件的出料口与反应管路的进料口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，反应管路位于加热器内，且从加热器的一端延伸至相对的另一端。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，反应管路在加热器内呈弯折状，且反应管路在加热器的一端内壁至相对的另一端内壁之间来回往复。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，混料组件包括搅拌釜，搅拌釜上设置有反应物输送管路，反应物输送管路的进料口伸入搅拌釜的底部，反应物输送管路的出料口与反应管路的进料口连通，反应物输送管路上设置有第一调节阀。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，搅拌釜上安装有搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶片，搅拌电机安装于搅拌釜的顶部，搅拌轴的顶部与搅拌电机相连，以利用搅拌电机驱动搅拌轴转动，搅拌叶片安装于搅拌轴的底部。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，搅拌釜上还设置有用于通入惰性气体提供压力的进气管路，进气管路通入搅拌釜的内部，进气管路上设置有第二调节阀。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，混料组件还包括循环浴槽、输入管路和输出管路，搅拌釜的外壁上设置有用于对搅拌釜供热的加热套层，循环浴槽的出口与输入管路的进口连通，输入管路的出口与加热套层的进口连通，加热套层的出口与输出管路的进口连通，输出管路的出口与循环浴槽的进口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括接收罐，反应管路的出料口与接收罐的进料口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，反应管路和接收罐的连通管路上设置有第三调节阀。

本实用新型还提供一种用于量子点合成的反应系统，包括上述反应装置。

本实用新型提供的用于量子点合成的反应装置的有益效果是：本实用新型通过将反应原料在混料组件中混合均匀之后再进入反应组件中的反应管路进行反应，利用加热器对反应管路进行持续的加热，保持反应温度。通过将物料搅拌的区域和反应的区域分离开，可以在进入反应管路之后快速升温，使搅拌温度和反应温度控制在两个不同的温度，可以在非常短的时间内可以迅速升温至反应温度，提升了生成量子点的均匀性。

本实用新型还提供一种用于量子点合成的反应系统，其能够在量子点合成过程中实现快速升温，生成均一的量子点，提高产物的品质。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例提供的反应装置的结构示意图。

图标：100-反应装置；110-混料组件；111-循环浴槽；112-输入管路；113-输出管路；114-搅拌釜；1141-搅拌电机；1142-搅拌轴；1143-搅拌叶片；115-加热套层；116-反应物输送管路；117-第一调节阀；118-进气管路；119-第二调节阀；120-反应组件；121-反应管路；122-加热器；130-接收罐；131-第三调节阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参照图1，本实用新型实施例提供一种用于量子点合成的反应装置100，包括用于原料混合的混料组件110和用于原料反应的反应组件120，通过将物料搅拌的区域和反应的区域分离开，使搅拌温度和反应温度控制在两个不同的温度，可以在非常短的时间内可以迅速升温至反应温度，提升了生成量子点的均匀性。

混料组件110目的在于将反应原料混合均匀，在一些实施例中，混料组件110包括循环浴槽111、输入管路112、输出管路113和搅拌釜114，搅拌釜114的外壁上设置有用于对搅拌釜114供热的加热套层115，循环浴槽111的出口与输入管路112的进口连通，输入管路112的出口与加热套层115的进口连通，加热套层115的出口与输出管路113的进口连通，输出管路113的出口与循环浴槽111的进口连通。利用循环浴槽111盛放加热介质，如水等，利用输入管路112将加热介质输送至搅拌釜114的加热套层115中，对搅拌釜114进行加热，利用输出管路113将加热介质输出至循环浴槽111中，实现加热介质的循环流动。

具体地，循环浴槽111可以是具备加热功能的容器，为搅拌釜114持续提供加热介质，防止物料温度过低凝结，增加搅拌难度；同时防止物料温度过高导致反应提前进行。

在其他实施例中，也可以不设置循环浴槽111，而利用其它的加热形式对搅拌釜114加热。

进一步地，搅拌釜114上设置有反应物输送管路116，反应物输送管路116的进料口伸入搅拌釜114的底部，反应物输送管路116的出料口与反应管路121的进料口连通，反应物输送管路116上设置有第一调节阀117。如图1所示，搅拌釜114分为釜体和盖体两部分，在混料之前，将反应物料装入搅拌釜中，通过加热套层115对搅拌釜114进行温度控制，一般混合温度较低，可以控制为几十度，如50-90℃，待物料混合均匀之后通过反应物输送管路116将反应物料输送至反应管路121中进行反应。

进一步地，搅拌釜114上安装有搅拌电机1141、搅拌轴1142和搅拌叶片1143，搅拌电机1141安装于搅拌釜114的顶部，搅拌轴1142的顶部与搅拌电机1141相连，以利用搅拌电机1141驱动搅拌轴1142转动，搅拌叶片1143安装于搅拌轴1142的底部。利用搅拌电机1141控制搅拌轴1142转动，进而带动搅拌叶片1143转动，使搅拌釜114内的物料混合均匀。

具体地，搅拌釜可以为常规的不锈钢搅拌釜、玻璃搅拌釜、搪瓷搅拌釜等，在此不做限定。

在本实用新型较佳的实施例中，搅拌釜114上还设置有用于通入惰性气体提供压力的进气管路118，进气管路118通入搅拌釜114的内部，进气管路118上设置有第二调节阀119。通过在混料过程中通入惰性气体以维持搅拌釜114内的压力，提供驱动力，另一方面，需要让惰性气体和反应液混合，惰性气体和反应液一起进入反应管路121，提供保护作用。

具体地，反应组件120包括反应管路121和用于对反应管路121加热的加热器122，反应管路121具有进料口和出料口，混料组件110的出料口与反应管路121的进料口连通。利用加热器122将反应管路121持续控制在反应温度内，可以在进入反应管路121之后快速升温至反应温度，如300℃。

具体地，加热器122的加热方式不限，其可以采用现有的结构，可以采用电加热、油加热和微波加热的方式。

在本实用新型较佳的实施例中，反应管路121位于加热器122内，且从加热器122的一端延伸至相对的另一端。反应管路121在加热器122内呈弯折状，且反应管路121在加热器122的一端内壁至相对的另一端内壁之间来回往复。利用反应管路121弯折的形状可以提升受热的均匀度，增加物料的升温速率可以实现快速升温。

在本实用新型较佳的实施例中，还包括接收罐130，反应管路121的出料口与接收罐130的进料口连通，反应管路121和接收罐130的连通管路上设置有第三调节阀131。待反应完成之后可以打开第二调节阀，将物料输送至接收罐130中，实现反应之后物料的快速降温。

具体地，以上所提及的调节阀的具体形式不限，可以为球阀、蝶阀、电磁阀、电动球阀、电动蝶阀、气动球阀、气动蝶阀等。

在一些实施例中，可以在接收罐130上设置冷却结构，以在反应结束之后快速降温，特别适合于量子点的合成工艺。

需要补充的是，本实用新型实施例提供的反应装置的工作原理如下：(1)将原料放入搅拌釜114中，开启恒温循环浴槽111，以使搅拌釜114内的温度维持在一定温度下以使物料混合均匀；(2)待混合若干时间之后，溶液呈现均匀状，开启第二调节阀119通过惰性气体维持搅拌釜114内的压力，打开第一调节阀117，反应液和惰性气体一起进入一直处于高温状态的反应管路121中进行反应，通过对反应管路121的长短、粗细、弯盘形状等来进一步控制反应时间；(3)反应结束后，开启第三调节阀131将反应液汇聚到接收罐130中，等待反应液的再处理。

本实用新型实施例还提供一种用于量子点合成的反应系统，包括上述反应装置，还可以包括原料预处理的装置，如粉碎、预热等功能的装置。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种用于量子点合成的反应装置，通过将反应原料在混料组件中混合均匀之后再进入反应组件中的反应管路进行反应，利用加热器对反应管路进行持续的加热，保持反应温度。通过将物料搅拌的区域和反应的区域分离开，可以在进入反应管路之后快速升温，使搅拌温度和反应温度控制在两个不同的温度，可以在非常短的时间内可以迅速升温至反应温度，提升了生成量子点的均匀性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于量子点合成的反应装置，其特征在于，包括用于原料混合的混料组件和用于原料反应的反应组件，所述反应组件包括反应管路和用于对所述反应管路加热的加热器，所述反应管路具有进料口和出料口，所述混料组件的出料口与所述反应管路的所述进料口连通。

2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述反应管路位于所述加热器内，且从所述加热器的一端延伸至相对的另一端。

3.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述反应管路在所述加热器内呈弯折状，且所述反应管路在所述加热器的一端内壁至相对的另一端内壁之间来回往复。

4.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述混料组件包括搅拌釜，所述搅拌釜上设置有反应物输送管路，所述反应物输送管路的进料口伸入所述搅拌釜的底部，所述反应物输送管路的出料口与所述反应管路的进料口连通，所述反应物输送管路上设置有第一调节阀。

5.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于，所述搅拌釜上安装有搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶片，所述搅拌电机安装于所述搅拌釜的顶部，所述搅拌轴的顶部与所述搅拌电机相连，以利用所述搅拌电机驱动所述搅拌轴转动，所述搅拌叶片安装于所述搅拌轴的底部。

6.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于，所述搅拌釜上还设置有用于通入惰性气体提供压力的进气管路，所述进气管路通入所述搅拌釜的内部，所述进气管路上设置有第二调节阀。

7.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于，所述混料组件还包括循环浴槽、输入管路和输出管路，所述搅拌釜的外壁上设置有用于对所述搅拌釜供热的加热套层，所述循环浴槽的出口与所述输入管路的进口连通，所述输入管路的出口与所述加热套层的进口连通，所述加热套层的出口与所述输出管路的进口连通，所述输出管路的出口与所述循环浴槽的进口连通。

8.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于，还包括接收罐，所述反应管路的所述出料口与所述接收罐的进料口连通。

9.根据权利要求8所述的反应装置，其特征在于，所述反应管路和所述接收罐的连通管路上设置有第三调节阀。

10.一种用于量子点合成的反应系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的反应装置。

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