一种纳米颗粒制备系统及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种纳米颗粒制备系统，包括用于制备纳米颗粒的电弧发生器、引发所述电弧发生器产生电弧的高容量电容和高压电产生装置，所述高压电产生装置、所述高容量电容和所述电弧发生器依次电连接；所述电弧发生器连接有收集纳米颗粒的颗粒收集器；所述电弧发生器上还装设有用于冷却所述电弧发生器的冷却系统；采用本发明所提供的纳米颗粒制备系统及其制备方法，可以通过所述电弧发生器来产生电弧，利用高压电弧产生的热量，进行纳米颗粒的生产，设备及方法较简单，安全可靠，成本较低。
【专利说明】一种纳米颗粒制备系统及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种颗粒的制备领域，具体涉及一种纳米颗粒制备系统及其制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米颗粒由于其拥有巨大的比表面积有着巨大的市场前景，尤其是在汽车制造、制药等行业，但是纳米颗粒由于其特殊性，生产成本跟传统颗粒相比偏高。
[0003]制造纳米颗粒颗粒的方法主要可以分为向上法(bottom up)和向下法(topdown) 0最典型的向下法为碾磨法，顾名思义就是把大颗粒在溶液中碾磨成纳米颗粒。该方法耗能非常高，并且碾磨成纳米级别的颗粒稳定性非常差，需要加入相应的稳定剂，同时通过该方法生产出来的纳米颗粒纯度很低，通常含有碾磨容器和碾磨球的成分。通常该方法只适用于一些不与人体接触且对颗粒纯度没有要求的行业。
[0004]向上法可以分为液相法和气相法，这两者方法是通过单个的原子或者分子来制造纳米颗粒。液相法产生纳米颗粒的方法一般比较简单，产生纳米颗粒的浓度相对较高，但是通过液相法生产的纳米颗粒需要很多的后续处理过程，比如固液分离，清洗，干燥，煅烧等等。其缺点是生产过程不可控制，一旦反应开始，其生产参数就不可以改变，还有通过该方法制造的纳米颗粒大小不可控制。此外，通过液相法制造的纳米颗粒，其纯度不高，主要是受其生产方式的限制。通过液相法得到的颗粒多多少少含有未完全反应的物质。除此之外，通过该方法制造的纳米颗粒多为聚合物，其限制了对纳米颗粒的进一步的加工以及使用，并且液相法为非连续的方法，因此该方法限制了生产产量。
[0005]纳米颗粒还可以通过气相法来制造。通过气相法产生的纳米颗粒不需要进行后续的处理，通过颗粒收集器收集就可以待用，而且通过该方法生产的纳米颗粒浓度非常高，几乎可以达到100%。另外一个气相法的特点就是生产过程可以控制，可以根据需要改变反应参数，从而得到期望的颗粒性质，比如制造纳米球形颗粒等等。该方法可以直接把生产出来的纳米颗粒附着在某个载体表面形成一个纳米镀层。同时，气相法是一个连续的方法，可以不间断的生产纳米颗粒，并且气相法可以根据要求很容易的扩大设备，来提高产量。气相法可分为气体转化颗粒法，液体转换颗粒法以及固体转换成颗粒法。气相法生产纳米颗粒的过程为为将原材料气化，然后通过物理或者化学途径制造纳米颗粒。具体过程为，首先形成一个颗粒核，然后根据反应条件，通过继续冷凝或者表面的化学方应或者颗粒的碰撞以及聚合形成纳米颗粒。但是目前，现有市场上采用的气相法生产纳米颗粒的设备比较复杂，成本相对较高，收集纳米颗粒的成本较高。
[0006]因此，一种设备简单、成本较低、安全可靠的纳米颗粒制备系统亟待出现。
【发明内容】
[0007]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种设备简单、成本较低、安全可靠的纳米颗粒制备系统。[0008]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:一种纳米颗粒制备系统，包括用于制备纳米颗粒的电弧发生器、引发所述电弧发生器产生电弧的高容量电容和高压电产生装置，所述高压电产生装置、所述高容量电容和所述电弧发生器依次电连接；
[0009]所述电弧发生器连接有收集纳米颗粒的颗粒收集器；
[0010]所述电弧发生器上还装设有用于冷却所述电弧发生器的冷却系统。
[0011]优选的，所述电弧发生器上设置有用于产生电弧的两个电极，所述两个电极相对设置，位于同一水平面上，且所述两个电极端部未接触。
[0012]优选的，在所述两个电极外侧套设有所述冷却系统。
[0013]优选的，在所述电极未接触上方设置有运载气体通过的第一进口，下方设置有颗粒物和气体通过的第一出口。
[0014]优选的，在远离所述第一进口的所述电极端部均设置有用于自动加载消耗电极的电极加载系统，所述电极加载系统包括马达和在所述马达驱使下带动所述电极运动的传动轴。
[0015]优选的，所述颗粒收集器包括运载气体和颗粒通过的第二进口和第二出口，所述第二进口与所述第一出口相连接。
[0016]优选的，所述电弧发生器上还连接有用于检测电极间距离的电极间距探测仪。
[0017]优选的，在所述颗粒收集器后还装设有气泵。
[0018]本发明还提供了一种纳米颗粒制备方法，具体步骤如下:
[0019](I)所述高压电产生装置将220V电压转换成高压电；
[0020](2)将上述转换成的高压电能量储存在所述高容量电容中；
[0021](3)当能量到达峰值时，所述高容量电容释放能量；
[0022](4)从所述高容量电容中释放的能量，激发所述电弧发生器产生电弧；
[0023](5)产生的电弧挥发电极；
[0024](6)所述冷却系统对整个电弧发生器进行冷却，当运载气体到达电弧发生器时被冷却，此时所述电极挥发物产生纳米颗粒，并且将纳米颗粒带出所述电弧发生器；
[0025](7)纳米颗粒收集器将产生的纳米颗粒全部收集起来待用。
[0026]优选的，所述的纳米颗粒经过所述气泵排出所述颗粒收集器。
[0027]通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是:一种纳米颗粒制备系统，包括用于制备纳米颗粒的电弧发生器、引发所述电弧发生器产生电弧的高容量电容和高压电产生装置，所述高压电产生装置、所述高容量电容和所述电弧发生器依次电连接；所述电弧发生器连接有收集纳米颗粒的颗粒收集器；所述电弧发生器上还装设有用于冷却所述电弧发生器的冷却系统；采用本发明所提供的纳米颗粒制备系统及其制备方法，可以通过所述电弧发生器来产生电弧，利用高压电弧产生的热量，进行纳米颗粒的生产，设备及方法较简单，安全可靠，成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
[0029]图1为本发明一种纳米颗粒制备系统实施例的结构示意图；
[0030]图2为本发明一种纳米颗粒制备系统实施例的电弧发生器的结构示意图；
[0031]图3为本发明一种纳米颗粒制备系统实施例的颗粒收集器的结构示意图；
[0032]图4为本发明一种纳米颗粒制备系统实施例的颗粒收集器的局部结构示意图；
[0033]图5为本发明一种纳米颗粒制备系统实施例的生产纳米颗粒的工艺流程图。
[0034]图中数字所表示的相应部件名称:
[0035]1.运载气体11.第一进口 12.第一出口 2.电弧发生器21.电极22.高压电产生装置23.高容量电容24.电极加载系统241.马达242.传动轴25.冷却系统251.冷却液进口 252.冷却液出口 26.电极间距探测仪3.颗粒收集器31.第二进口 32.第二出口 33.滤网4.气泵。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
[0037]本发明提供了一种设备简单、成本较低、安全可靠的纳米颗粒制备系统。
[0038]实施例，
[0039]如图1-5所示，一种纳米颗粒制备系统，包括用于制备纳米颗粒的电弧发生器2、引发所述电弧发生器2产生电弧的高容量电容23和高压电产生装置22，所述高压电产生装置22、所述高容量电容23和所述电弧发生器2依次电连接；所述电弧发生器2连接有收集纳米颗粒的颗粒收集器3。
[0040]所述电弧发生器2上还装设有用于冷却所述电弧发生器2的冷却系统25，所述冷却系统25包括设置于所述电弧发生器2上方的冷却液进口 251和设置于所述电弧发生器下方的冷却液出口 252，冷却液从冷却液进口 251流入，再经冷却液出口 252流出。
[0041]所述电弧发生器2上设置有用于产生电弧的两个电极21，所述两个电极21相对设置，位于同一水平面上，且所述两个电极21端部未接触，在所述两个电极外侧套设有所述冷却系统。
[0042]在所述电极21未接触上方设置有运载气体通过的第一进口 11，下方设置有颗粒物和气体通过的第一出口 12，在远离所述第一进口 11的所述电极21端部均设置有用于自动加载消耗电极的电极加载系统24，所述电极加载系统24包括马达241和在所述马达驱使下带动所述电极运动的传动轴242。通过所述电极加载系统24，使得在制造颗粒过程中自动加载电极，可以使得电极及时补充好，保证了生产过程的连续性。
[0043]所述颗粒收集器3包括运载气体和颗粒通过的第二进口 31和第二出口 32，所述第二进口 31与所述第一出口 12相连接，所述颗粒收集器内部还设置有滤网33。
[0044]所述电弧发生器2上还连接有用于检测电极间距离的电极间距探测仪26，在所述颗粒收集器3后还装设有气泵4，通过所述气泵4将制备好的纳米颗粒排出。
[0045]采用本发明所提供的纳米颗粒制备系统，可以通过所述电弧发生器2来产生电弧，利用高压电弧产生的热量，来挥发由不同材料组成的电极，来制造相应材料的纳米颗粒，从而进行纳米颗粒的批量生产，设备简单，安全可靠，成本较低。
[0046]本发明还提供了一种纳米颗粒制备方法，采用上述技术方案提供的纳米颗粒制备系统，具体步骤如下:
[0047](I)所述高压电产生装置22将220V电压转换成高压电；
[0048](2)将上述转换成的高压电能量储存在所述高容量电容23中；
[0049](3)当能量到达峰值时，所述高容量电容23释放能量；
[0050](4)从所述高容量电容23中释放的能量，激发所述电弧发生器2产生电弧；
[0051](5)利用高压电弧产生的热量来挥发由不同材料组成的电极，从而来制造相应材料的纳米颗粒；
[0052](6)所述冷却系统25对整个电弧发生器2进行冷却，当运载气体I从第一进口 11到达电弧发生器2时被冷却，此时所述电极21挥发物产生纳米颗粒，并且将纳米颗粒经所述第一出口 12带出所述电弧发生器2 ；
[0053](7)纳米颗粒收集器3将产生的纳米颗粒全部收集起来待用。
[0054]在上述方法中，所述的纳米颗粒经过所述气泵4排出所述颗粒收集器3，本技术方案所提供的制备纳米颗粒的方法，还可以通过控制电压，来控制纳米颗粒大小以及浓度，从而使得制备不同条件的纳米颗粒，适用范围较广。
[0055]通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是:一种纳米颗粒制备系统，包括用于制备纳米颗粒的电弧发生器2、引发所述电弧发生器产生电弧的高容量电容23和高压电产生装置22，所述高压电产生装置22、所述高容量电容23和所述电弧发生器2依次电连接；所述电弧发生器2连接有收集纳米颗粒的颗粒收集器3 ;所述电弧发生器2上还装设有用于冷却所述电弧发生器2的冷却系统25 ;采用本发明所提供的纳米颗粒制备系统及其制备方法，可以通过所述电弧发生器2来产生电弧，利用高压电弧产生的热量，进行纳米颗粒的生产，设备及方法较简单，安全可靠，成本较低。
[0056]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种纳米颗粒制备系统，其特征在于，包括用于制备纳米颗粒的电弧发生器、引发所述电弧发生器产生电弧的高容量电容和高压电产生装置，所述高压电产生装置、所述高容量电容和所述电弧发生器依次电连接；所述电弧发生器连接有收集纳米颗粒的颗粒收集器；所述电弧发生器上还装设有用于冷却所述电弧发生器的冷却系统。
2.根据权利要求1所述的纳米颗粒制备系统，其特征在于，所述电弧发生器上设置有用于产生电弧的两个电极，所述两个电极相对设置，位于同一水平面上，且所述两个电极端部未接触。
3.根据权利要求2所述的纳米颗粒制备系统，其特征在于，在所述两个电极外侧套设有所述冷却系统。
4.根据权利要求3所述的纳米颗粒制备系统，其特征在于，在所述电极未接触上方设置有运载气体通过的第一进口，下方设置有颗粒物和气体通过的第一出口。
5.根据权利要求4所述的纳米颗粒制备系统，其特征在于，在远离所述第一进口的所述电极端部均设置有用于自动加载消耗电极的电极加载系统，所述电极加载系统包括马达和在所述马达驱使下带动所述电极运动的传动轴。
6.根据权利要求5所述的纳米颗粒制备系统，其特征在于，所述颗粒收集器包括运载气体和颗粒通过的第二进口和第二出口，所述第二进口与所述第一出口相连接。
7.根据权利要求6所述的纳米颗粒制备系统，其特征在于，所述电弧发生器上还连接有用于检测电极间距离的电极间距探测仪。
8.根据权利要求7所述的纳米颗粒制备系统，其特征在于，在所述颗粒收集器后还装设有气泵。
9.一种纳米颗粒制备方法，采用权利要求1-8所述的纳米颗粒制备系统，其特征在于，具体步骤如下:(1)所述高压电产生装置将220V电压转换成高压电；(2)将上述转换成的高压电能量储存在所述高容量电容中；(3)当能量到达峰值时，所述高容量电容释放能量；(4)从所述高容量电容中释放的能量，激发所述电弧发生器产生电弧；(5)产生的电弧挥发电极；(6)所述冷却系统对整个电弧发生器进行冷却，当运载气体到达电弧发生器时被冷却，此时所述电极挥发物产生纳米颗粒，并且将纳米颗粒带出所述电弧发生器；(7)纳米颗粒收集器将产生的纳米颗粒全部收集起来待用。
10.根据权利要求9所述的纳米颗粒制备方法，其特征在于，所述的纳米颗粒经过所述气泵排出所述颗粒收集器。
【文档编号】B82B3/00GK103523748SQ201310495222
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】袁广友 申请人:苏州元泰自动化科技有限公司