[发明专利]带分选收集结构的纳米材料连续制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种带分选收集结构与复合调制功能的电弧蒸发气相冷凝法纳米材料连续制备装置，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

电弧蒸气冷凝法是在低压的惰性气体(氩氮等)中用电弧高温加热被蒸发物质(金属、合金、化合物)，使其蒸发成蒸气又进行冷却，使蒸气由气态变为雾态又变成固态纳米颗粒的典型制备方法。1963年由Ryozi UyeAC研制出通过纯净惰性气体中的蒸发冷凝过程获得干净的纳米微粒，聚集在冷却棒表面上，用聚四氟乙烯刮刀刮下，收集起来获得纳米微粒。20世纪90年代以来，用电弧蒸气冷凝法制备纳米粉的方法与装置申报了许多专利，如ZL94100768.5，ZL94218595.1，ZL94218594.3，ZL98114069，ZL94117416，ZL00233180等。这些专利有些已经实施并获得成功，但随着世界纳米技术的迅速发展，对纳米材料的制备技术也提出越来越高的要求，如产量要求批量化，品种要求多样化，粒度要求多级化，并要求降低成本，而上述专利均无法满足这些要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种带分选收集结构与复合调制功能的电弧蒸发气相冷凝的纳米材料连续制备装置。该装置可以连续高效率的生产多品种多级粒度的纳米材料。

本发明的目的是这样实现的：

所述装置由6个以上相互连通的罐形真空工作室，回流管道，进气管道和真空泵组成。所述的6个以上个真空工作室分别为电弧蒸发工作室、致冷工作室、轴流风机工作室、3级(个)以上分选工作室。所述3级(个)以上分选工作室为第一级分选工作室、第二级分选工作室、第三级分选工作室，根据纳米粒度要求，还可增设第四级分选工作室、第五级分选工作室等，一般为3～5级(个)。

所述电弧蒸发工作室是对现有的电弧蒸发工作室的一种改进，在电弧蒸发工作室的罐壁上安有进料装置，吊装在真空室中间的电弧放电阴极及安放在底部可上下移动的盛装被蒸发物质的水冷坩锅；所述电弧蒸发工作室的下部带有与真空泵相连通的管道，其顶部开有蒸气出口，其正面装有密封的炉门。

所述致冷工作室内安有吊装在真空室中间的液氮罐，装在液氮罐罐壁上的散冷片，在致冷工作室的顶部出口上安装有碟阀。所述电弧蒸发工作室和致冷工作室的底部通过通过带有碟阀的管道相连通。

所述轴流风机工作室内装有可调转速的轴流风机，轴流风机工作室两侧各有一个出气口和进气口，轴流风机工作室出气口与致冷工作室的进气口相连通，而轴流风机工作室进气口通过回流管道与最后一级分选工作室的出气口相连通。

所述进气管道的一端与电弧蒸发工作室的蒸气出口相连通，其另一端与第一级分选工作室的进气口相连通，在进气管道其中一段管道的管壁上开有许多均布的小孔，外边套以真空密封的套管，致冷工作室的顶部出口通过碟阀与该套管相连通。

所述真空泵通过管道与电弧蒸发工作室相连通，管道上带有大气充气阀，负压表，惰性气体充气阀和反应气体充气阀。

所述各级分选工作室的上部均装有导流筒组，所述导流筒组由n个(n≥1)上下贯通的导流筒组成，n个导流筒均匀排列或并排焊接在一起，一般n₁＝2～7(下标代表分选室的级)、n₂＝n₁、n₃＝2n₂、n₄＝1.5n₃、n₅＝1.5n₄。每个导流筒组均由绝缘套绝缘吊装在分选工作室壁上；在每级分选工作室内装有磁力分选装置和/或高压静电电晕分选装置(即在每级分选室内可单独安装磁力分选装置或高压静电电晕分选装置，或者磁力分选装置和高压静电电晕分选装置搭配安装使用，也可同时安装磁力分选装置和高压静电电晕分选装置)。每级分选工作室的上部均开有进气口和出气口，第一级分选工作室的进气口通过进气管道与电弧蒸发工作室的蒸气出口相连通，第一级分选工作室的出气口与第二级分选工作室的进气口通过管道相连通，第二级分选工作室的出气口与下一级分选工作室的进气口通过管道相连通，下一级分选工作室的出气口再与其下一级分选工作室的进气口通过管道相连通，以此方式逐级相连通，而最后一级分选工作室的出气口与回流管道相连通。每级分选工作室的下部均为一料斗，料斗的下端安有碟阀，碟阀的底端连接一落料筒，每个落料筒的下端与一出料装置密封联接。

所述磁力分选装置是在导流筒组下部分别装有锥型碰撞收集钣，锥型碰撞收集钣的外缘与所在分选工作室的罐壁之间留有间隙，每个锥形碰撞钣下面分别均安有电磁铁N；每个料斗外壁上安装有外电动振打器。