專(zhuān)利名稱(chēng)：一種尺寸可控的納米粉體制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備納米粒子(粉體)的液相化學(xué)反應(yīng)沉淀法。
常見(jiàn)的液相沉淀法工藝特征是采用攪拌罐進(jìn)行混合反應(yīng)，至少有一種反應(yīng)物溶液在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)采用滴加、流入或噴霧方式逐漸加入。用這種工藝制備納米粒子雖有操作簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)，但公認(rèn)這種方法存在三個(gè)缺點(diǎn)①粒徑難以控制；②粒徑難以做得很??；③納米粒子間的硬團(tuán)聚難以消除。攪拌罐工藝缺點(diǎn)產(chǎn)生的根源是，其中的一種反應(yīng)物溶液加入時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不同時(shí)刻的反應(yīng)、產(chǎn)物與沉淀被攪拌混合在一起。先期生成的核，歷經(jīng)長(zhǎng)大、小粒子碰撞聚并過(guò)程，生成納米粒子。由于時(shí)間長(zhǎng)，納米粒子生長(zhǎng)得比較大，而且還會(huì)發(fā)生納米粒子間的團(tuán)聚，后期生成的產(chǎn)物的加入會(huì)讓團(tuán)聚硬化。以上所述正是制備納米粉體大罐工藝產(chǎn)生上述三個(gè)缺點(diǎn)的原因。
各種不用攪拌罐的制備納米粉體液相沉淀法工藝正在被研究開(kāi)發(fā)之中。SE 99/01881號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)給出了如下的方法與設(shè)備以一股在管道中連續(xù)流動(dòng)的載流液流為基礎(chǔ)，在管道的同一地點(diǎn)以周期斷續(xù)脈沖方式注射進(jìn)入兩種反應(yīng)物溶液，被注射入的兩種反應(yīng)物溶液發(fā)生混合的反應(yīng)區(qū)在載流液流中被分隔開(kāi)，兩種溶液混合、反應(yīng)、生成沉淀過(guò)程持續(xù)時(shí)間很短。該發(fā)明稱(chēng)，制得的納米粒子質(zhì)量很好，粒徑為10～20nm，粒子間團(tuán)聚很輕，甚至被消除。該方法的缺點(diǎn)是采用一股與化學(xué)反應(yīng)無(wú)關(guān)的載流液流，反應(yīng)物溶液以周期斷續(xù)脈沖方式加入，這些措施使原料溶液的種類(lèi)增加，也使操作復(fù)雜化，不利于簡(jiǎn)化工藝和提高產(chǎn)率。
論文《旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)液—液法制備碳酸鍶納米粉體》(化工科技，1999，7(4)11-14)、《旋轉(zhuǎn)填充床微觀混合實(shí)驗(yàn)研究》(化學(xué)反應(yīng)工程與工藝，1999，9，Vol15，No3328-332)介紹了另一種不用攪拌罐的連續(xù)工藝將兩種反應(yīng)物溶液一次性連續(xù)通過(guò)旋轉(zhuǎn)填充床，在旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)兩種反應(yīng)物溶液混合、反應(yīng)、成核并生成納米粒子。論文說(shuō)，在超重力作用下反應(yīng)液通過(guò)旋轉(zhuǎn)填充床，兩種溶液被填料分散、破碎形成極大的，不斷被更新的表面積，極大地強(qiáng)化了傳質(zhì)條件，除此之外旋轉(zhuǎn)填充床工藝還具有液流通過(guò)強(qiáng)度高，停留時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。論文稱(chēng)該法得到平均粒徑為30nm、粒度分布窄的納米碳酸鍶產(chǎn)品。該方法的缺點(diǎn)是溶液依靠超重力通過(guò)填充床，兩種反應(yīng)物之間快速形成新鮮交界面的力度還不夠，故該方法仍需進(jìn)一步改進(jìn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種納米粉體的制備方法，可以大規(guī)模生產(chǎn)尺寸可控、粒徑均勻，粒子分散性好的納米粉體產(chǎn)品。
本發(fā)明的方案是基于本發(fā)明人的理論與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果。由實(shí)驗(yàn)觀察與機(jī)理分析得出，當(dāng)兩種能快速反應(yīng)形成沉淀的反應(yīng)物溶液相遇時(shí)，在兩種溶液新鮮交界面處，將爆發(fā)性生成一批核、爆發(fā)性成核過(guò)后，該處不再形成新核。設(shè)A、B溶液中反應(yīng)物為α與β，反應(yīng)式為α+β＝γ+δ， γ→沉淀α，β和析出組分γ的濃度為C1、C2和C。

圖1a、圖1b給出t＝0和t＝t時(shí)刻濃度C1、C2和C的空間分布曲線，在濃度C超過(guò)臨界成核濃度Ck的區(qū)域a、b之內(nèi)才能成核。圖1c給出區(qū)域ab內(nèi)產(chǎn)生爆發(fā)性成核過(guò)程濃度隨時(shí)間變化的曲線，這正是眾所周知的Lamer圖。圖1c表明，爆發(fā)成核后，因擴(kuò)散與反應(yīng)生成的析出組分僅夠維持已有核的長(zhǎng)大，濃度低于臨界成核濃度而不再生成新核。利用上述結(jié)果，容易得出以下推論，當(dāng)A、B溶液在快速地以微液團(tuán)方式互相混合時(shí)，將有①在一定數(shù)量的A、B溶液之間快速地產(chǎn)生面積巨大的新鮮交界面，進(jìn)而爆發(fā)性生成數(shù)量巨大的原生核，微液團(tuán)尺寸越小則新鮮交界面面積越大，生成的原生核總數(shù)越多；②當(dāng)微液團(tuán)尺寸減小時(shí)，分子擴(kuò)散以及化學(xué)反應(yīng)全過(guò)程時(shí)間也將隨之變小?？焖傥⒁簣F(tuán)混合、全部原生核爆發(fā)性生成，為小粒子碰撞聚并生成納米粒子的同時(shí)性、粒徑均勻性以及粒徑的減小提供了良好條件。本發(fā)明的方案將以上引用的結(jié)果及所作的推論作為原理與依據(jù)。
本發(fā)明方法包括(a)提供能快速反應(yīng)生成沉淀的A、B兩種反應(yīng)物溶液，或者A、B兩種主要反應(yīng)物溶液以及一種以上含有分散劑、輔助反應(yīng)劑、PH值調(diào)節(jié)劑的輔助反應(yīng)溶液；(b)將反應(yīng)溶液分別從貯液罐經(jīng)由計(jì)量泵、流量計(jì)、管道、閥門(mén)連續(xù)送入具有定子與轉(zhuǎn)子的“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”，溶液在該設(shè)備中被高速攪拌、剪切，并形成湍流，使連續(xù)通過(guò)的反應(yīng)溶液以微液團(tuán)方式快速互相混合，混合反應(yīng)區(qū)沿混合液前進(jìn)方向有序排列，混合、反應(yīng)與沉淀在短時(shí)間內(nèi)完成，含沉淀的漿料從該反應(yīng)設(shè)備中連續(xù)流出；(c)含沉淀的漿料從反應(yīng)設(shè)備流出后立即以連續(xù)方式進(jìn)行清洗與過(guò)濾，然后共沸蒸餾、干燥、熱處理、粉碎，最后產(chǎn)品包裝。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其積極效果在于①納米粒子的粒徑大小可調(diào)控，粒度均勻性非常好，可以在1～100nm范圍按任意選定的粒徑進(jìn)行制備；②分散性好，可以徹底消除硬團(tuán)聚，獲得分散性?xún)?yōu)越的納米粉體；③具有高的產(chǎn)量，適于大規(guī)模生產(chǎn)；④工藝簡(jiǎn)單、消耗少。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明圖1a、圖1b是t＝0和t＝t時(shí)刻濃度C1、C2和C的空間分布曲線示意圖1c是區(qū)域ab內(nèi)產(chǎn)生爆發(fā)性成核過(guò)程濃度隨時(shí)間變化的曲線示意圖；圖2是本發(fā)明方法的工藝流程圖；圖3是圓柱形“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a是A、B反應(yīng)物溶液入口方向與轉(zhuǎn)軸夾角示意圖；圖4b是A、B溶液入口布置在同一旋轉(zhuǎn)平面上的示意圖；圖4c是C溶液入口距A、B反應(yīng)溶液入口的軸向距離h的示意圖；圖4d是一種以上輔助溶液入口位置與A、B反應(yīng)物溶液入口沿軸依次排列示意圖；圖5a是圓盤(pán)形“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”結(jié)構(gòu)示意圖；圖5b是圓盤(pán)形“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”結(jié)構(gòu)俯視圖示意圖；圖6a、圖6b是鍛燒溫度為620℃時(shí)ZrO2納米粉體TEM電鏡照片；圖6c、圖6d是鍛燒溫度為720℃時(shí)ZrO2納米粉體TEM電鏡照片；圖7是ZnO納米粉體TEM電鏡照片；圖8是BaTiO3納米粉體TEM電鏡照片；反應(yīng)物圖9是Cu納米粉體TEM電鏡照片。
本發(fā)明提供的A、B兩種反應(yīng)物溶液為水溶液(含純水)，或有機(jī)溶液(含液態(tài)純物質(zhì))，或一方為水溶液(含純水)，另一方為有機(jī)溶液(含液態(tài)純物質(zhì))。輔助反應(yīng)溶液為水溶液或有機(jī)溶液。A、B溶液互混的體積比可以采用任意比例，優(yōu)選1∶1，其他輔助反應(yīng)溶液的混入體積可采用任意比例，反應(yīng)物水溶液的溫度范圍在15℃至98℃，反應(yīng)物有機(jī)溶劑的溫度范圍在15℃至沸點(diǎn)之內(nèi)。提供的反應(yīng)物溶液所生成的沉淀及制備的納米粉體種類(lèi)包括金屬(含合金)、氧化物、氫氧化物、鹽、磷化物和硫化物，或有機(jī)化合物。
本發(fā)明方法可由工藝流程圖2來(lái)表示，A、B溶液貯存在貯液罐之中，A、B溶液分別通過(guò)計(jì)量泵、流量計(jì)分別送入“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”中，含沉淀的混合漿液從中連續(xù)流出后，進(jìn)入具有連續(xù)處理功能的清洗、過(guò)濾裝置，然后再進(jìn)入其它后處理環(huán)節(jié)。
本發(fā)明方法采用“在線動(dòng)態(tài)混合器”作為“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”。圖3為本發(fā)明設(shè)計(jì)的圓筒形“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”裝置。1是轉(zhuǎn)子，2是轉(zhuǎn)軸，3是定子，4是轉(zhuǎn)子攪拌翅，5是定子外殼，6是定子固定攪拌翅，7、8是A、B溶液的入口，它們?cè)诙ㄗ拥囊欢耍?是備用的第三種溶液—C液的入口，10是混合沉淀漿液出口。定子內(nèi)徑范圍為25～500mm，最好是50～250mm，直徑與長(zhǎng)度之比范圍為1∶1.5～4。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速范圍為1000～20000轉(zhuǎn)/分，最好是3000～12000轉(zhuǎn)/分。反應(yīng)物溶液通過(guò)反應(yīng)沉淀器的流量范圍為0.02～3000m3/h，根據(jù)“動(dòng)態(tài)反應(yīng)沉淀器”的容積來(lái)優(yōu)選所需的流量，讓溶液從進(jìn)到出的通過(guò)時(shí)間在0.2～10秒范圍內(nèi)。A、B溶液從入口7、8進(jìn)入后，在攪拌作用下，邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸向前進(jìn)，由出口10出來(lái)。在劇烈的攪拌與剪切作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，A、B溶液被分散、破碎成許多被互相分隔的微液團(tuán)，在兩種溶液間產(chǎn)生面積巨大的新鮮交界面，在這些交界面附近伴隨著分子擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行，爆發(fā)性生成總數(shù)量巨大的原生核。A、B溶液以微液團(tuán)形態(tài)互相混合又導(dǎo)致分子擴(kuò)散及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程所需時(shí)間大為縮短。在“混合反應(yīng)沉淀器”中溶液通過(guò)的時(shí)間大于擴(kuò)散反應(yīng)時(shí)間成立的條件下，縮短上述通過(guò)時(shí)間，能減小納米粒子的粒徑，能減輕甚至消除納米粒子間的硬團(tuán)聚。
“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”A、B兩種主要反應(yīng)溶液入口緊靠“動(dòng)態(tài)混合反應(yīng)器”的一端，相互位置可以采用任意布置，以互相平行而靠近或同軸套迭配置方式為最好。入口方向可以任意布置，如圖4a以入口方向與轉(zhuǎn)軸夾角滿(mǎn)足條件45°＜α≤90°為最好。如圖4b，A、B溶液入口布置在同一旋轉(zhuǎn)平面上。如果只有一種輔助反應(yīng)溶液—C液，其入口距A、B反應(yīng)溶液入口的軸向距離h的數(shù)值范圍為零到“動(dòng)態(tài)混合反應(yīng)器”長(zhǎng)度的一半，如圖4c。如果有一種以上輔助溶液，其入口位置與A、B反應(yīng)溶液入口可以在垂直于轉(zhuǎn)軸的同一平面排列，或如圖4d沿軸依次排列。
“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”還可以采用圓盤(pán)形狀，如圖5，直徑與高度之比為1∶0.1～0.5，1是轉(zhuǎn)子，2是轉(zhuǎn)軸，3是定子，4是轉(zhuǎn)子攪拌翅，5是定子固定攪拌翅，10是混合沉淀漿液出口。此時(shí)兩個(gè)主要反應(yīng)物溶液A、B入口布置在定子上靠近中心轉(zhuǎn)軸處，一個(gè)以上輔助溶液C、D、E入口布置于至轉(zhuǎn)軸的距離在定子半徑的一半以?xún)?nèi)，按至轉(zhuǎn)軸的距離數(shù)值不同而依次排列，含沉淀的混合液出口10置于圓盤(pán)外緣處。
本發(fā)明方法中，從沉淀漿料到成為合格納米粉體成品止，后處理環(huán)節(jié)包括采用連續(xù)性設(shè)備的清洗與過(guò)濾，清洗方式包括離子電場(chǎng)透析，水或有機(jī)溶劑洗滌等；共沸蒸餾可選用不同的化合物；干燥可以選普通干燥、噴霧干燥、真空干燥、冷凍干燥、超臨界干燥方式；熱處理溫度范圍為200℃～1000℃；粉碎選用的方式，包括超聲波方式。后處理環(huán)節(jié)的數(shù)量和先后順序可根據(jù)產(chǎn)品種類(lèi)的要求進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明對(duì)于反應(yīng)物水溶劑采用的分散劑包括低級(jí)醇及表面活性劑。
以下是本發(fā)明方法的實(shí)施例實(shí)施例1稱(chēng)量257.8克氯氧化鋯(ZrOCl2·8H2O，分子量322.25，純度≥99％)，配成濃度0.8mol/L的ZrOCl21000ml水溶液，稱(chēng)為A溶液。另取120ml氨水(NH3濃度為25％)加二次蒸餾水，再加入作為分散劑用的乙醇(95％)500ml，配制成1000ml水溶液，稱(chēng)為B溶液。溫度均為室溫20℃，按圖2工藝流程，讓A、B溶液通過(guò)圖3動(dòng)態(tài)“快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”進(jìn)行混合、反應(yīng)與沉淀，氨水用量可調(diào)節(jié)PH值，讓終點(diǎn)PH值為8～9。圓筒形“動(dòng)態(tài)混合反應(yīng)器”定子內(nèi)徑90mm，長(zhǎng)240mm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，A、B反應(yīng)溶液入口彼此平行，布置在同一旋轉(zhuǎn)平面上。進(jìn)入“動(dòng)態(tài)混合反應(yīng)器”的每種溶液的流量均為80L/h。含沉淀的漿料進(jìn)入連續(xù)處理設(shè)備中清洗過(guò)濾，然后經(jīng)正丁醇共沸蒸餾、干燥、分為兩份，在620℃，720℃下鍛燒45min，分別得到平均粒徑為17nm、23nm的ZrO2納米粉體，粒徑均勻性，粒子間分散性都比較好。鍛燒45min的粉體TEM電鏡照片見(jiàn)附圖6，圖6a、圖6b對(duì)應(yīng)鍛燒溫度為620℃，圖6c、圖6d對(duì)應(yīng)鍛燒溫度為720℃?？紤]到整個(gè)系統(tǒng)及“動(dòng)態(tài)混合反應(yīng)器”殘留量對(duì)收得率有影響，在相應(yīng)的燒杯對(duì)比實(shí)驗(yàn)中ZrO2收得率為94％。
實(shí)施例2稱(chēng)量139克ZnCl2，加二次水配制成ZnCl2濃度為1.0mol/L的水溶液1000ml，稱(chēng)為A溶液，溫度95℃。取165ml氨水(25％)，再加入作分散劑用的乙醇(95％)，配制成NH3濃度為1.0mol/L的乙醇溶液1000ml，溫度30℃。按圖2工藝流程，讓A、B溶液通過(guò)圖3“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”進(jìn)行混合、反應(yīng)與沉淀，氨水用量可調(diào)節(jié)PH值，讓終點(diǎn)PH值為7～8。圓筒形“混合反應(yīng)器”定子內(nèi)徑90mm，長(zhǎng)240mm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，A、B反應(yīng)溶液入口彼此平行，布置在同一旋轉(zhuǎn)平面上。進(jìn)入“混合反應(yīng)器”的每種溶液的流量均為80L/h。含沉淀的漿料進(jìn)入連續(xù)處理設(shè)備中清洗過(guò)濾，然后經(jīng)正丁醇共沸蒸餾、干燥，在520℃下鍛燒2小時(shí)，得到平均粒徑為46nm的ZnO納米粉體。粒徑均勻性，粒子間分散性都比較好，納米粉體TEM電鏡照片見(jiàn)附圖7。考慮到整個(gè)系統(tǒng)及“混合反應(yīng)器”殘留量對(duì)收得率有影響，在相應(yīng)的燒杯對(duì)比實(shí)驗(yàn)中ZnO收得率為92％。
實(shí)施例3取TiCl4無(wú)水乙醇溶液160ml，稱(chēng)量72.16克BaCl2，用二次水，加入乙醇(95％)230ml，配制成TiCl4與BaCl2各自濃度均為0.28mol/L的乙醇水溶液稱(chēng)為A溶液，溫度為20℃。稱(chēng)量87.75克草酸銨，加入乙醇(95％)188ml，用二次水配制成草酸銨濃度0.616mol/L的酒精水溶液1000ml，稱(chēng)為B溶液，加熱至80℃。取作為分散劑用的乙醇(95％)1000ml，加熱至60℃。按圖2工藝流程，讓A、B、C溶液連續(xù)送入“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”進(jìn)行混合、反應(yīng)與沉淀。在B液中加少量的氨水作PH值的調(diào)節(jié)劑，使混合沉淀液的PH值為3～4。圓筒形“混合反應(yīng)器”定子內(nèi)徑90mm，長(zhǎng)240mm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分。A、B反應(yīng)溶液入口彼此平行，布置在同一旋轉(zhuǎn)平面上，如圖4b，C輔助反應(yīng)溶液入口與它們的軸向距離h＝12mm?！皠?dòng)態(tài)混合反應(yīng)器”的每種溶液的流量均為80L/h。含沉淀的漿料進(jìn)入連續(xù)處理設(shè)備中清洗過(guò)濾，然后經(jīng)正丁醇共沸蒸餾、干燥，在720℃鍛燒2小時(shí)，得到平均粒徑為39nm的BaTiO3納米粉體。粒徑均勻性，粒子間分散性都比較好，納米粉體TEM電鏡照片見(jiàn)附圖8?？紤]到整個(gè)系統(tǒng)及“混合反應(yīng)器”殘留量對(duì)收得率有影響，在相應(yīng)的燒杯對(duì)比實(shí)驗(yàn)中BaTiO3收得率為85％。
實(shí)施例4稱(chēng)量126克CuSO4，另取185ml甲醛，加二次水配制成CuSO4濃度為0.5mol/L溶液1000ml，稱(chēng)為A溶液，溫度70℃。稱(chēng)量166.7克NaOH，再取作分散劑用的十二烷基磺酸6克，加二次水，配制成NaOH濃度為1.0mol/L的水溶液1000ml，溫度70℃。按圖2工藝流程，讓A、B溶液通過(guò)圖3動(dòng)態(tài)“快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”進(jìn)行混合、反應(yīng)與沉淀，氨水用量可調(diào)節(jié)PH值，讓終點(diǎn)PH值為13～14。圓筒形“混合反應(yīng)器”定子內(nèi)徑90mm，長(zhǎng)240mm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，進(jìn)入“混合反應(yīng)器”的每種溶液的流量均為80L/h。含沉淀的漿料進(jìn)入連續(xù)處理設(shè)備中清洗過(guò)濾，然后經(jīng)正丁醇共沸蒸餾、干燥，得到平均粒徑為40nm的銅納米粉體，其粒徑均勻性，粒子間分散性都比較好。納米粉體TEM電鏡照片見(jiàn)附圖9。考慮到整個(gè)系統(tǒng)及“混合反應(yīng)器”殘留量對(duì)收得率有影響，在相應(yīng)的燒杯對(duì)比實(shí)驗(yàn)中Cu的收得率為88％。
權(quán)利要求
1.尺寸可控的納米粉體制備方法，其特征在于(a)提供能快速反應(yīng)生成沉淀的A、B兩種反應(yīng)物溶液，或者A、B兩種主要反應(yīng)物溶液以及一種以上含有分散劑、輔助反應(yīng)劑、PH值調(diào)節(jié)劑的輔助反應(yīng)溶液；(b)將反應(yīng)溶液分別從貯液罐經(jīng)由計(jì)量泵、流量計(jì)、管道、閥門(mén)連續(xù)送入具有定子與轉(zhuǎn)子的“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”，溶液在該設(shè)備中被高速攪拌、剪切，并形成湍流，使連續(xù)通過(guò)的反應(yīng)溶液以微液團(tuán)方式快速互相混合，混合反應(yīng)區(qū)沿混合液前進(jìn)方向有序排列，混合、反應(yīng)與沉淀在短時(shí)間內(nèi)完成，含沉淀漿料從該反應(yīng)設(shè)備連續(xù)流出；(c)含沉淀漿料從反應(yīng)設(shè)備流出后立即以連續(xù)方式進(jìn)行清洗與過(guò)濾，然后干燥、熱處理、粉碎，最后產(chǎn)品包裝。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說(shuō)的A、B兩種主要反應(yīng)物溶液為水溶液，或有機(jī)溶液，或一方為水溶液，另一方為有機(jī)溶液，輔助溶液為水溶液或有機(jī)溶液，A、B溶液互混的體積比為任意比例，優(yōu)選1∶1，輔助反應(yīng)溶液的混入體積為任意比例，反應(yīng)物水溶液的溫度范圍在15℃至98℃，反應(yīng)物有機(jī)溶劑的溫度范圍在15℃至沸點(diǎn)之內(nèi)，提供的反應(yīng)物溶液所生成的沉淀及制備的納米粉體種類(lèi)包括金屬、氧化物、氫氧化物、鹽、磷化物和硫化物或有機(jī)化合物。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說(shuō)的“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”由同軸的一個(gè)轉(zhuǎn)子和一個(gè)定子構(gòu)成，轉(zhuǎn)子定子上設(shè)有攪拌翅，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1000～20000轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選2000～12000轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)物溶液通過(guò)反應(yīng)沉淀器的流量范圍為0.02～3000m3/h。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說(shuō)的混合、反應(yīng)與沉淀在短時(shí)間內(nèi)完成，其時(shí)間為0.2～10秒。
5.權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所說(shuō)的“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”的直徑與高度之比為1∶1.5～4，呈圓筒形，一端設(shè)有兩個(gè)反應(yīng)物溶液入口以及一個(gè)以上輔助溶液入口，另一端設(shè)有一個(gè)含沉淀混合液的出口，定子直徑范圍為25～500mm，優(yōu)選50～250mm。
6.權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所說(shuō)的一個(gè)以上輔助溶液入口，其特征在于只有一種輔助反應(yīng)溶液時(shí)，其入口距A、B反應(yīng)溶液入口的軸向距離h的范圍為零到“動(dòng)態(tài)混合反應(yīng)器”軸向長(zhǎng)度的一半。
7.權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所說(shuō)的一個(gè)以上輔助溶液入口，其特征在于有2～3種輔助反應(yīng)溶液時(shí)，其入口位置與A、B反應(yīng)溶液入口在垂直于轉(zhuǎn)軸的同一平面排列，或沿轉(zhuǎn)軸方向依次排列。
8.權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所說(shuō)的“動(dòng)態(tài)快速有序微液團(tuán)混合反應(yīng)沉淀器”的直徑與高度之比為1∶0.1～0.5，呈圓盤(pán)形，定子直徑為150～800mm，優(yōu)選200～500mm，兩個(gè)主要反應(yīng)物溶液入口布置在定子上靠近轉(zhuǎn)軸中心處，一個(gè)以上輔助溶液入口布置于至轉(zhuǎn)軸的距離在定子半徑的一半以?xún)?nèi)，按至轉(zhuǎn)軸的距離數(shù)值不同而依次排列，含沉淀的混合液出口置于圓盤(pán)外緣處。
9.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說(shuō)的干燥工序還包括共沸蒸餾。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備納米粒子粉體的方法,該方法能使納米粒子的粒徑大小可調(diào)控,粒度均勻、分散性好,產(chǎn)量高、工藝簡(jiǎn)單、消耗少。該方法的特征是:反應(yīng)物溶液連續(xù)送入混合反應(yīng)器中,含沉淀漿料連續(xù)從設(shè)備中流出,立即以連續(xù)方式進(jìn)行清洗與過(guò)濾,然后蒸餾、干燥、熱處理、粉碎、包裝。用該方法可生產(chǎn)各種金屬、氧化物、氫氧化物、鹽、磷化物和硫化物、有機(jī)化合物納米粒子粉體。
文檔編號(hào)B01F7/16GK1373083SQ01106279
公開(kāi)日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月7日
發(fā)明者周英彥, 高首山, 李紅霞, 王開(kāi)明, 李曉奇, 李莉香, 溫傳庚 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵學(xué)院