CN219092038U - 一种纳米材料液相合成设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种纳米材料液相合成设备，其包括以下部件：三口烧瓶(1)，其左斜口(2)通过带有第一开关阀(3)的第一硅胶管(4)连通中央控制面板(5)再通过输气管(6)连通钢瓶气源(7)，其中间接口(8)通过带有第二开关阀(9)的第二硅胶管(10)连通注射器(11)，且该中间接口(8)还通过带有第三开关阀(13)的第三硅胶管(12)连接到防倒吸锥形瓶(14)，其右斜口(15)通过带有第四开关阀(16)的第四硅胶管(17)连通真空泵(18)，三口烧瓶(1)底部被加热套(19)包围；所述加热套(19)、钢瓶气源(7)和连续注射器(11)分别通过第一导线(20)、输气管(6)和第二导线(21)和连接至中央控制面板(5)上；所述防倒吸锥形瓶(14)和净化锥形瓶(22)通过第五硅胶管(23)连接在一起，所述净化锥形瓶(22)还具有用于排放净化后的气体的出气口(24)。

Description

一种纳米材料液相合成设备

技术领域

本实用新型属于纳米材料合成设备领域。

背景技术

纳米材料由于具有特殊的化学物理性质而广泛应在光学、机械、磁学、电子、化学和生物学等各个领域。纳米材料的合成方法包括液相、固相和气相合成等，液相合成纳米材料由于具有可精确控制化学组分、易控制颗粒尺寸和形状、表面活性高和工业化成本低等优势而被广泛使用。

为了得到形貌规整、尺寸均匀、结晶性高的纳米材料，需要调节一系列的实验反应参数，如反应温度、反应时间、反应压力、保护气氛围、反应前驱物注射速度、磁力搅拌速度和真空度等，实验参数值变化不得高于5％，因此只有加严对合成设备的控制精度，才能达到预期效果。

目前现有的纳米合成设备为实验参数单独控制作业模式，单独控制反应温度、保护气氛流速和反应前驱物注射速度之间来回切换操作繁琐，若不及时观察和进料则会导致纳米材料合成失败，浪费昂贵的前驱物料，单独控制作业模式，耗时长，效率低，从而影响规模化生产进度。

现有的纳米材料液相合成设备具有以下技术缺点：

①效率低，首先纳米材料合成过程中需要有人看守实验，显著增加了人工成本和劳动时间。

②重现性差，其次控制温度、控制搅拌和流量控制等均通过人工操作，存在人为扰动和经验因素影响而导致重现性差问题。

③规模化生产难，生产过程较繁琐和缓慢，操作分工极细，每个操作单元只有一种功能，技能狭窄，缺乏灵活性，脑力劳动与体力劳动脱节。

上述目标通过本实用新型的纳米材料液相合成装置实现。

实用新型内容

本实用新型提供了一种纳米材料液相合成设备，其包括以下部件：

三口烧瓶1，其左斜口2通过带有第一开关阀3的第一硅胶管4连通中央控制面板5再通过输气管6连通钢瓶气源7，其中间接口8通过带有第二开关阀9的第二硅胶管10连通注射器11，且该中间接口8还通过带有第三开关阀13的第三硅胶管12连接到防倒吸锥形瓶14，其右斜口15通过带有第四开关阀16的第四硅胶管17连通真空泵18，三口烧瓶1底部被加热套19包围；所述加热套19、钢瓶气源7和连续注射器11分别通过第一导线20、输气管6和第二导线21连接至中央控制面板5上；所述防倒吸锥形瓶14和净化锥形瓶22通过第五硅胶管23连接在一起，所述净化锥形瓶22还具有用于排放净化后的气体的出气口24。

在优选的实施方案中，所述三口烧瓶1的左斜口2处于反应通气状态时，第一开关阀3和第三开关阀13均处于通气状态，第四开关阀16和第二开关阀9均处于关闭状态；三口烧瓶1的右斜口15处于抽真空状态时，第一开关阀3、第二开关阀9和第三开关阀13均处于关闭状态；三口烧瓶1的中间接口8处于注射状态时，第一开关阀3、第二开关阀9和第三开关阀13均处于通气状态，第四开关阀16处于关闭状态。

在优选的实施方案中，中央控制面板5可以分别调节加热套19的加热升温速率、钢瓶气源7的气体流速和连续注射器11的注射速度。

在优选的实施方案中，注射器11的体积可任意调节。

本发明中“三口烧瓶”做广义理解，任何具有至少三个口的反应容器都可以被认定为“三口烧瓶”。

本发明中“硅胶管”做广义理解，任何管道都可以被认定为“硅胶管”。

本发明中“锥形瓶”做广义理解，任何容器都可以被认定为“锥形瓶”。

本发明中的“导线”做广义理解，其既是电力导线也可以是电信号导线。

本实用新型的优点如下：

首先，本实用新型集成化程度高，结构简单，操作简便；

其次，本实用新型合成纳米材料类型不受限制，功能更为齐全，操作更为人性化，表面设计也更加美观；

最后，本实用新型合合成的纳米材料催化剂形貌规整、尺寸均匀、结晶性高和规模化制备。

附图说明

图1为纳米材料液相合成设备结构示意图。

其中附图标记含义如下：

1、三口烧瓶；2、左斜口；3、第一开关阀；4、第一硅胶管；5、中央控制面板；6、输气管；7、钢瓶气源；8、中间接口；9、第二开关阀；10、第二硅胶管；11、注射器；12、第三硅胶管；13、第三开关阀；14、防倒吸锥形瓶；15、右斜口；16、第四开关阀；17、第四硅胶管；18、真空泵；19、加热套；20、第一导线；21、第二导线；22、净化锥形瓶；23、第五硅胶管；24、出气口。

具体实施方式

本实用新型涉及一种纳米材料液相合成设备，下面结合附图对其包括的构件进行详细介绍。

本实用新型的装置中，三口烧瓶1中盛有药品，其左斜口2通过带有第一开关阀3的第一硅胶管4连通中央控制面板5再通过输气管6连通钢瓶气源7，所述的中央控制面板5可设置来自钢瓶气源7的气体的流量并执行；其中间接口8通过带有第二开关阀9的第二硅胶管10连通注射器11，且该中间接口8还通过带有第二开关阀12的第二硅胶管13连接到防倒吸锥形瓶14，所述的注射器的注射量和注射速度可通过中央控制面板5设置并执行；其右斜口15通过带有第四开关阀16的第四硅胶管17连通真空泵18，所述的真空泵18为循环水泵，可长时间运行，依据伯努利效应靠水流速度在水流侧面产生负压抽吸；烧瓶底部被加热套19包围，所述加热套19通过第一导线20连接到中央控制面板5并由其进行设置和执行；所述防倒吸锥形瓶14和净化锥形瓶22通过第五硅胶管23连接在一起，所述净化锥形瓶22还具有用于排放净化后的气体的出气口24。

本实用新型的装置中，实验反应状态有三种：第一，通气反应状态，打开钢瓶气源7的开关，保护气体通过输气管6经过中央控制面板5进行流量控制后，随后通过第一硅胶管4流入三口烧瓶1的左斜口2，第一开关阀3和第三开关阀13均处于通气状态，第四开关阀16和第二开关阀9均处于关闭状态；第二，抽真空状态，关闭第一开关阀3、第二开关阀9和第三开关阀13，随后打开第四开关阀16，启动真空泵18和启动加热套19(含磁力搅拌功能)，三口烧瓶中的小分子从第四硅胶管17抽出；第三，当反应需要注射时，将第一开关阀3、第二开关阀9和第三开关阀13打开，关闭第四开关阀16，随后通过中央控制面板5设置注射速度和注射量并执行。

本实用新型的装置中，注射泵的注射器11，可拆卸和调节，另外注射泵具有灌注、抽拉、先抽后灌和先灌后抽功能，可根据需要进行任意调节。

本实用新型的工作过程如下：

首先，将称好的药品和聚四氟乙烯搅拌磁子从中间口8加入三口烧瓶1，转移至加热套19中固定好，将实验仪器组装结果如图1所示；

然后，通过中央控制面板5设置反应温度、反应时间、反应压力、保护气氛围、反应前驱物注射速度和磁力搅拌速度等，随后关闭第一开关阀3、第二开关阀9和第三开关阀13，同时打开第四开关阀16，启动真空泵18和加热套19(含磁力搅拌功能)，三口烧瓶1中的小分子气体由第四硅胶管17抽出，如果此阶段负压不在-100kPa范围或温度过冲，则中央处理器会5发出鸣响；

最后，当真空阶段结束，仪器进入反应通气阶段，打开钢瓶气源7的开关，保护气体通过输气管6经过中央控制面板5限流量，经第一硅胶管4流入三口烧瓶1左斜口2，打开第一开关阀3和第三开关阀13，关闭第四开关阀16和第二开关阀9，保护气体经过第三硅胶管12和防倒吸锥形瓶14流入净化锥形瓶22，可在净化锥形瓶22中观察到气泡；当反应到达预定温度后，打开第二开关阀9，注射预设体积的反应前驱物；注射反应一段时间后，反应实验结束，迅速把三口烧瓶1从加热套19中抬起，空气中冷却，随后离心和收集样品，整个反应实验过程完成。

Claims (3)

1.一种纳米材料液相合成设备，其特征在于，其包括以下部件：

三口烧瓶(1)，其左斜口(2)通过带有第一开关阀(3)的第一硅胶管(4)连通中央控制面板(5)再通过输气管(6)连通钢瓶气源(7)，其中间接口(8)通过带有第二开关阀(9)的第二硅胶管(10)连通注射器(11)，且该中间接口(8)还通过带有第三开关阀(13)的第三硅胶管(12)连接到防倒吸锥形瓶(14)，其右斜口(15)通过带有第四开关阀(16)的第四硅胶管(17)连通真空泵(18)，三口烧瓶(1)底部被加热套(19)包围；所述加热套(19)、钢瓶气源(7)和连续注射器(11)分别通过第一导线(20)、输气管(6)和第二导线(21)和连接至中央控制面板(5)上；所述防倒吸锥形瓶(14)和净化锥形瓶(22)通过第五硅胶管(23)连接在一起，所述净化锥形瓶(22)还具有用于排放净化后的气体的出气口(24)。

2.根据权利要求1所述的纳米材料液相合成设备，其特征在于，其中所述中央控制面板(5)可以分别调节加热套(19)的加热升温速率、钢瓶气源(7)的气体流速和连续注射器(11)的注射速度。

3.根据权利要求1所述的纳米材料液相合成设备，其特征在于，其中所述注射器(11)的体积可任意调节。

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