[发明专利]一种多喷嘴喷雾燃烧合成纳米颗粒的系统

说明书

本发明属于纳米材料合成相关技术领域，其公开了一种多喷嘴喷雾燃烧合成纳米颗粒的系统，系统包括至少四个燃烧器、燃烧室、伸缩式点火器、至少四个导轨、以及至少四个夹具，燃烧室为具有开口的桶状，至少四个导轨间隔设置在燃烧室的外周上；伸缩式点火器设置在燃烧室内；至少四个燃烧器分别设置在至少四个夹具上，至少四个夹具分别滑动地设置在至少四个导轨上；燃烧器喷射的可燃气流进入燃烧室后，由伸缩式点火器点燃而形成湍流火焰，火焰驱动形成墙式切圆气流，由于相切作用会产生螺旋上升的气流。本发明能够灵活选择燃烧器中的喷雾和分散气，可以同时兼顾是吸纳纳米颗粒粒径分布、相貌尺寸和晶相纯度的精准控制和增加纳米颗粒的产率。

技术领域

本发明属于纳米材料合成相关技术领域，更具体地，涉及一种多喷嘴喷雾燃烧合成纳米颗粒的系统。

背景技术

湿法合成通常包括了各种耗时的步骤，而火焰合成法则是快速的一步合成，并且高温生产过程中的原位煅烧意味着后期不再需要煅烧等热处理。不仅如此，火焰合成功能纳米颗粒不需要经过洗涤等过程，实际上湿法合成洗涤过程会增大引入其它杂质的几率，进而会改变纳米颗粒的组成并影响其性能。湿化学法合成路线通常是间歇的，而火焰合成法还可以进行连续的生产。

与湿化学法制备出的纳米颗粒相比，火焰合成法能够通过调整工艺参数可以改变纳米材料的特性，例如比表面积(SSA)、粒度和结晶度。然而，传统的单喷嘴火焰喷雾燃烧器具有合成的功能纳米颗粒组分单一、产率低等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多喷嘴喷雾燃烧合成纳米颗粒的系统，所述系统选用湍流燃烧器合成稳定的湍流火焰，通过将前驱物直接高压喷射雾化，配合分散气形成不同当量比的燃烧氛围。灵活选择燃烧器中的喷雾和分散气，可以同时兼顾实现纳米颗粒粒径分布、相貌尺寸和晶相纯度的精准控制和增加纳米颗粒的产率，且多喷嘴的应用可以极大地增加纳米颗粒结构和组分的选择。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多喷嘴喷雾燃烧合成纳米颗粒的系统，所述系统包括至少四个燃烧器、燃烧室、伸缩式点火器、至少四个导轨、以及至少四个夹具，所述燃烧室为具有开口的桶状，至少四个所述导轨间隔设置在所述燃烧室的外周上，且所述导轨的长度方向与所述燃烧室的中心轴平行；所述伸缩式点火器设置在所述燃烧室内；至少四个燃烧器分别设置在至少四个夹具上，至少四个夹具分别滑动地设置在至少四个导轨上；

所述燃烧器喷射的可燃气流进入所述燃烧室后，由所述伸缩式点火器点燃而形成湍流火焰，火焰驱动形成墙式切圆气流，至少四股气流大部分聚集在所述燃烧室的中间，由于相切作用会产生螺旋上升的气流。

进一步地，所述系统还包括玻璃纤维滤纸及空气泵，所述玻璃纤维滤纸设置在所述燃烧室的开口上，且所述开口上还设置有盖板，所述玻璃纤维滤纸位于所述燃烧室与所述盖板之间；所述空气泵连接于所述玻璃纤维滤纸。

进一步地，火焰合成的纳米颗粒被气流携带，通过所述空气泵的吸引而聚集到所述燃烧室顶部的玻璃纤维滤纸上以进行收集。

进一步地，所述夹具能够带动所述燃烧器沿所述导轨移动，并能够带动所述燃烧器转动，以改变所述燃烧器相对于所述燃烧室的位姿。

进一步地，所述盖板上设置有流道，所述流道内流通有冷却水。

进一步地，通过调节所述燃烧器的位姿来改变切圆半径大小进而控制颗粒的停留时间。

进一步地，所述导轨的数量、所述夹具的数量及所述燃烧器的数量相同，均为四个。

进一步地，所述燃烧器包括本体、分散气管路、预混气管路、注射泵及前驱体管路，所述分散气管路、所述预混气管路及所述注射泵分别连接于所述本体的同一端，且所述注射泵连接于所述前驱体管路。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的多喷嘴喷雾合成纳米颗粒的系统主要具有以下有益效果：