一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備的製作方法
2023-06-04 11:20:46 1
專利名稱：一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及超聲技術領域，尤其是利用超聲技術製備納米材料的方法及設備。
現有的製備納米粒子的方法中，只有對某些特定的材料進行製備，並不具有通用性。
本發明提出一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備，其特徵在於有一個結構良好的超聲功能槽體；該槽體的各個有效側面安裝有超聲換能器，各超聲換能器可向該槽體中心聚焦發射超聲波能；有一反應容器，該反應容器應位於超聲功能槽體內；功能槽體內裝有一定量的液體，該液體位於功能槽與反應容器之間；有一超聲波發生器，該超聲波發生器連接到各個超聲換能器並可分別給各個超聲換能器提供相同或不同的可調頻率超聲波。
進一步的方案是有一套使反應容器內物料運動的裝置，其可以是攪拌裝置或使反應容器旋轉的裝置，其作用是使反應體系的各部分均勻地接受超聲輻照。
更進一步的方案是有一套可調節功能槽內液體或/和反應容器內物料溫度的裝置。
所述的超聲功能槽體應為結構良好，製造該功能槽體的板材要求採用優質不鏽鋼板或鈦板等，板的密度均勻、剛性好、表面光滑平整，所述的超聲功能槽體的形狀可以是正方體、長方體、多面體及至圓柱圓球體等。
在超聲功能槽體的各個有效側面安裝的超聲換能器的工作頻率為10～120KHz可調。
所述的反應容器應保證其內壁雜質不容入混合納米材料，其最低限度要求採用優化純淨硬質玻璃製造。
所述的功能槽內裝的液體一般可以是水，也可以在水中加入少量調整稠度的添加劑，也可以直接採用難於揮發的液態配劑。
實際應用時，先按上述方案準備好設備，將要製備納米材料的原料按化學反應的接觸碰撞的最佳方式置於反應容器內，當然可以同時進行化學反應和物理反應，開動攪拌旋轉裝置使反應容器內材料運動，然後開啟超聲波發生器，根據材料的需要調節好各個系統超聲換能器的頻率，同時調節功能槽的溫度為最佳處理溫度。這時反應容器內的材料在超聲「空化」場的作用下逐步細化，有的在化學反應條件中新產生所需的納米材料產品。
與現有技術對比，本發明具有如下顯著的特點和進步(1)利用本發明可以製得插層納米材料及多種晶型納米材料；成品穩定均勻、質量保證；(2)本發明設備簡單，容易製造，並且具有容易操作、安全、節能等優點；(3)本發明容易與化學工藝過程有機結合，可用於加強加速化學反應，加強化學反應中的乳化作用，促使細化物料向更細化的深度變化，對分散均化物料、對液相體系的乳化、對物料中組分成分的萃取提出等也有其顯著的作用。
在槽體4的各個側面及底面安裝上超聲換能器3，使各超聲換能器3可向槽體4中心聚焦輻照超聲波能，其各個換能器的工作頻率為10～120KHz可調。
支架2內有一超聲波發生器1，將該超聲波發生器1連接到各個超聲換能器3。
採用優化純淨硬質玻璃製作一反應容器5，將該反應容器5置於槽體4的中央處。
在該反應容器5的上口處設有使其轉動的機構軸承6、轉動輪7及電動機8。
功能槽4與反應容器5之間的間隙充滿水9。
按上述方案準備好設備，將要製備納米材料的天然蒙脫土預處理約300目的礦料，原料置於反應容器5內，讓其泡浸於稀釋分散水劑中，開啟超聲波發生器1，繼而開動轉動裝置使反應容器5內材料運動，調節好各個超聲換能器3的頻率，使其為形成一個混頻超聲場體系，其混頻為二級混頻，一系統為15KHz，一系統為40KHz，總功率為500W，同時調節功能槽的溫度為65℃，這時反應容器5內的材料在超聲能量的作用下經2.5～3h逐步細化為納米材料產品，再經旋轉閃蒸乾燥機處理可得理想幹劑，經透射電鏡測得其粒度為5～60nm的納米粉材。
實施例2
按實施例1準備好設備，在反應器5中配製好適當稀釋濃度ZnSO4溶液，置入超聲設備中令其80℃恆溫，並開啟超聲波發生器1與攪拌裝置，緩緩加入經預研磨成均勻足夠細粉狀的與反應器5中硫酸鋅等當量質量關係的Na2CO3，令上述兩種鹽在超聲輻照條件下進行複分解反應1.5h，製得ZnCO3；經100℃去離子水清洗去除體系中的Na+與SO42-離子，再經過純淨的無水乙醇在超聲輻照條件下洗滌0.5h，又於125℃條件及繼有分散劑添加中，於閃蒸機乾燥處理，可得65～120nm粒度的納米氧化鋅。
權利要求
1.一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備，其特徵在於有一個結構良好的超聲功能槽體；該超聲功能槽體的各個有效側面安裝有超聲換能器，各超聲換能器可向槽體中心聚焦發射超聲波能；有一反應容器，該反應容器應位於功能槽體內；功能槽內裝有一定量的液體，該液體位於功能槽與反應容器之間；有一超聲波發生器，該超聲波發生器連接到各個超聲換能器並可分別給各個超聲換能器提供相同或不同的可調頻率超聲波。
2.根據權利要求1所述的一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備，其特徵在於有一套使反應容器內物料運動的裝置，該裝置可以是攪拌裝置或使反應容器旋轉的裝置，其作用是使反應體系的各部分均勻地接受超聲輻照。
3.根據權利要求1或2所述的一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備，其特徵在於有一套可調節功能槽內液體或/和反應容器內物料溫度的裝置。
4.根據權利要求1所述的一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備，其特徵在於所述的超聲功能槽體應為結構良好，製造該功能槽體的板材為優質不鏽鋼板或鈦板，板的密度均勻、剛性好、表面光滑平整。
5.根據權利要求1或4所述的一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備，其特徵在於所述的超聲功能槽體的形狀為正方體、長方體、多面體、圓柱體、圓球體等。
6.根據權利要求1所述的一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備，其特徵在於在超聲功能槽體的各個有效側面安裝的超聲換能器的工作頻率為10～120KHz可調。
7.根據權利要求1所述的一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備，其特徵在於所述的反應容器應保證其內壁雜質不容入混合納米材料，其最低限度要求採用優化純淨硬質玻璃製造。
8.根據權利要求1所述的一種利用超聲技術製備納米材料的方法及設備，其特徵在於所述的功能槽內裝的液體是水，也可以在水中加入少量調整稠度的添加劑，也可以直接採用難於揮發的液態配劑。
全文摘要
本發明包括一個超聲功能槽體；在槽體的各個有效側面安裝上超聲換能頭並使各超聲換能頭可向槽體中心聚焦發射超聲波能；功能槽內置一盛裝原料的反應容器；功能槽與反應容器之間的間隙裝有一定量的液體；一超聲波發生器，該發生器可分別給各個超聲換能頭提供相同或不同的可調頻率超聲波。與現有技術對比，本發明具有如下顯著的特點和進步(1)用本發明可以製得插層納米材料及多種晶型納米材料；成品穩定均勻、質量保證；(2)本發明設備簡單，容易製造，並且具有容易操作、安全、節能等優點。
文檔編號B01J19/10GK1398663SQ0211524
公開日2003年2月26日 申請日期2002年5月20日 優先權日2002年5月20日
發明者嚴卓晟, 嚴錦璇 申請人:嚴卓理, 嚴錦璇, 嚴卓晟