[发明专利]一种制备纳米颗粒的气相燃烧反应器及其工业应用

权利要求书

1.一种气相燃烧反应器，包括高速射流烧嘴和燃烧室，烧嘴位于燃烧室的上部，所述烧嘴由高速射流火焰出口，辅助射流出口和热水冷却夹套a、辅助火焰出口及冷却气体出口以同轴方式从内向外依次排列而成；其特征在于，所述高速射流火焰出口突出喷嘴平面2～50mm，所述辅助射流出口的面积与所述高速射流火焰出口的面积比为1∶3～1∶10；所述辅助火焰出口与所述高速射流火焰出口的径向距离不超过5D₀所述冷却气体出口由阵列排布的直径为0.5～2mm的小孔构成，其开孔率为10～40％；所述燃烧室的直径为8～25D₀、长径比为10～25∶1；所述D₀是所述高速射流火焰出口的直径。

2.权利要求1所述的气相燃烧反应器在制备纳米颗粒中的应用方法，其特征在于：

(1)在烧嘴的高速射流火焰出口通入完全预混的前驱体蒸汽、第一燃料气体和氧化气体，点燃后形成高速射流火焰，由高速射流火焰出口向燃烧室喷出，高速射流火焰出口的气速为100～180m/s；其中，前驱体蒸汽是金属氯化物、金属醇盐或其他有机相金属盐类的一种或几种的混合物，第一燃料气体是氢气、小分子碳氢化合物气体的一种或几种的混合物，氧化气体是空气、氧气的一种或二者的混合物；

(2)经净化干燥的辅助射流气体由辅助射流出口通入燃烧室、第二燃料气体由辅助火焰出口通入燃烧室，并点燃形成辅助火焰，辅助射流出口的气速为80～150m/s；辅助射流气体是空气、氧气、氮气、氩气中的一种或几种的混合物；

辅助火焰的出口气速为20～50m/s，第二燃料气体是选自氢气和小分子碳氢化合物气体的一种或几种与助燃气体的混合物，所述助燃气体是空气或氧气；

(3)以气速为50～110m/s、经冷却气体出口通入经净化的冷却气体，在火焰外部形成环形射流，对反应体系进行冷却；冷却气体是空气、氧气、氮气、氩气中的一种或几种；

前驱体蒸汽和燃烧产生的水蒸气在燃烧室内进行高温水解反应，反应温度为600～2100℃，反应制备的纳米颗粒粒径在5～100nm范围内可控。