一种纳米银线连续流宏量制备装置的制作方法

1.本实用新型属于纳米银线制备设备技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种纳米银线连续流宏量制备装置。


背景技术：

2.纳米银线属于一维纳米材料，具有良好的力学特性、电学特性、光学特性、磁学特性、热学特性和催化特性等，广泛应用于微电子、冶金、电子、国防、催化和生物工程等多个领域，同时纳米银线也因其体积小，比表面积大，物理、化学性能独特而受到重视。
3.纳米银线的制备中，大多需要对反应物进行加热，例如硝酸银被醇还原反应制备纳米银线，其需要将两种或两种以上的反应液混合，然后使用水浴或其他加热方式对混合液进行加热，以制备得到理想长径比的纳米银线。特别是在纳米银线连续流宏量制备过程中，由于制备时使用的混合液量大且反应需要连续进行，因而更加需要对混合液进行均匀的加热以减少生产成本。但是现有的设备中，对混合液的加热效果普遍不理想，普通的水浴或电加热装置中因为装置本身的结构限制，加热介质在装置中不能流动，无法实现对混合液的均匀加热，也无法实现连续大批量纳米银线的生产，进而导致了原料利用率低，纳米银线产量低，纳米银线不良率高。因此提高纳米银线产品的产率，需要设计一种加热方式更为均匀的纳米银线连续流宏量制备装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
5.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种纳米银线连续流宏量制备装置，包括：
6.机架，其上分别设置有第一进料器和第二进料器；所述第一进料器和第二进料器分别通过进料软管共同连接有反应器，所述反应器通过收集软管连接有收集罐，所述反应器和收集罐均设置在机架上；
7.所述反应器内部轴向设置有多根加热管，所述加热管的外部固定设置有多个扰流板；
8.所述进料软管上分别安装有流量控制器。
9.优选的是，其中，所述反应器包括：
10.壳体，其内部设置有反应腔，所述反应腔的内部轴向设置有多根加热管，所述加热管的外部固定设置有多个扰流板，且所述扰流板在反应腔中呈左、右交错排布；
11.所述壳体的侧部设置有与反应腔连通的加热介质进口和加热介质出口，且所述加热介质进口位于加热介质出口的上方；所述壳体的下端设置有与加热管连通的第一进液口和第二进液口，所述第一进液口和第二进液口分别与进料软管相接，所述壳体的上端设置有出液口，所述出液口通过收集软管与收集罐相接。
12.优选的是，其中，所述扰流板呈半圆片状结构，所述扰流板的圆形外缘紧贴反应腔的内壁。
13.优选的是，其中，所述反应腔的下方设置有泵机，所述泵机的下方设置有混合腔，所述混合腔安装有搅拌机构；所述混合腔与所述第一进液口和第二进液口连通，所述混合腔通过泵机与加热管连通。
14.优选的是，其中，所述搅拌机构的结构包括：
15.搅拌电机，其安装在所述混合腔的下端，所述搅拌电机的电机轴伸入至混合腔内部；
16.搅拌片，其呈扁平的片状结构，所述搅拌片固定安装在电机轴的末端；
17.两个搅拌柱，其对称垂直安装在所述搅拌片的两端。
18.优选的是，其中，所述壳体的上端设置有圆锥腔体，所述圆锥腔体分别与加热管和出液口连通。
19.优选的是，其中，所述扰流板呈片状结构，所述扰流板上设置有用于供加热介质向下流动的通孔。
20.优选的是，其中，所述通孔为圆孔、椭圆孔或长条孔中的一种。
21.本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型提供的纳米银线连续流宏量制备装置，加热介质(例如二甲基硅油)在反应器中从上向下流动对加热管进行加热，加热管从上到下被加热的温度，从而实现了对混合液的等梯度温度加热，提高了对原料的利用率，从而提高了纳米银线的产率；同时，反应器中设置的多个左右交错排布的扰流板，具有减缓了热的二甲基硅油向下流动的速度换热导流的作用，使得多个导热管的同一径向位置处被加热的温度保持一致，进而提高了加热的均匀度，提高了能量利用效率，也有利于加热管内混合液生产达标的纳米银线。
22.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
23.图1为本发明提供的纳米银线连续流宏量制备装置的结构示意图；
24.图2为纳米银线连续流宏量制备装置的正面结构示意图；
25.图3为纳米银线连续流宏量制备装置的背面结构示意图；
26.图4为本实用新型提供的纳米银线连续流宏量制备装置外部结构示意图；
27.图5为反应器侧面结构示意图；
28.图6为反应器去掉壳体后的内部结构示意图；
29.图7为纳米银线连续流宏量制备装置剖面结构示意图；
30.图8为搅拌机构的结构示意图；
31.图9为扰流板的结构示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
33.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
34.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.如图1-9所示：本实用新型的一种纳米银线连续流宏量制备装置，包括：
38.机架1，其上分别设置有第一进料器2和第二进料器3；所述第一进料器2和第二进料器3分别通过进料软管(未示出)共同连接有反应器50，所述反应器50通过收集软管(未示出)连接有收集罐70，所述反应器和收集罐70均设置在机架上；图1-3所示的纳米银线连续流宏量制备装置中，第一进料器2和第二进料器3设置在机架的同侧，反应器5和收集罐7设置在机架1的另一侧；
39.所述反应器50内部轴向设置有多根加热管12，所述加热管12的外部固定设置有多个扰流板53；
40.所述进料软管上分别安装有流量控制器8。
41.工作原理：本实用新型提供的纳米银线连续流宏量制备装置，用于对混合液进行加热反应以制备得到纳米银线，其中的混合液包括：卤素盐和分散剂混合的a溶液、还原醇和agno3混合的b溶液；将a溶液装入第一反应器2中，b溶液装入第二反应器3中，将加热介质通入反应器50中，将加热管加热至一定温度，扰流板具有导流和使加热介质在反应器中均匀分布的作用，提高对多根加热管同一径向位置加热的均匀性，从而实现加热管从上到下的等梯度温度分布，进而提高纳米银线的产率；通过流量控制器设定通入反应器中a溶液和b溶液的流速，开启第一进料器2和第二进料器3下端的阀门，a溶液和b溶液通入至加热管，被加热管加热发生反应生成纳米银线，反应后的混合液和生成的纳米银线被抽入至收集罐中，经过分离即可得到纳米银线。流量控制器的设置用于控制流入反应器中a溶液和b溶液的流速，进而实现精确控制反应速度的目的。这里的反应器是自带泵机10的结构，通过泵机将混合液泵入至加热管12以及后续的收集罐70中。
42.在上述技术方案中，所述反应器50包括：
43.壳体5，其内部设置有反应腔7，所述反应腔7的内部轴向设置有多根加热管12，所述加热管12的外部固定设置有多个扰流板53，且所述扰流板53在反应腔7中呈左、右交错排布；
44.所述壳体5的侧部设置有与反应腔7连通的加热介质进口51和加热介质出口52，且所述加热介质进口51位于加热介质出口52的上方；所述壳体5的下端设置有与加热管12连通的第一进液口54和第二进液口55，所述壳体5的上端设置有出液口56；所述第一进液口54和第二进液口55分别与进料软管相接，所述壳体的上端设置有出液口56，所述出液口56通过收集软管与收集罐相接
45.工作原理：先将二甲基硅油加热至目标温度，将加热的二甲基硅油从加热介质进口51通入反应腔7中，二甲基硅油在反应腔7中向下流动，对加热管12进行加热，最后二甲基硅油从加热介质出口52流出；当加热管12被加热至目标温度后，将a溶液和b溶液分别从第一进液口54、第二进液口55通入反应器的加热管12中，a溶液和b溶液混合为混合液后在加热管12中被加热，反应生成纳米银线；在本反应器中，由于采用二甲基硅油由上向下的加热结构设计，实现了从上到下对加热管的等梯度温度加热，混合液在加热管12由下向上流动，原料浓度逐渐减少，产品浓度逐渐上升，因此从下向上所需反应温度逐渐升高，因而这种等梯度温度的加热结构提高了原料利用率，进而提高了纳米银线产率；本实用新型提供的反应器中设置了多个左右交错排布的扰流板53，扰流板53具有减缓二甲基硅油向下的流速和对二甲基硅油进行导流的作用，在扰流板53的作用下，二甲基硅油可以均匀充满反应腔7的整个空间，并且在多根加热管12的同一径向位置上实现等温均匀加热，使得对加热管12的加热更为均匀，提高了能量利用效率。
46.在上述技术方案中，所述扰流板53呈半圆片状结构，所述扰流板53的圆形外缘紧贴反应腔7的内壁。如图6和图7所示，二甲基硅油在反应腔7中只能沿各个扰流板53的直边边沿以s型的流动路径向下流动，因而二甲基硅油能够均匀填充相邻两个扰流板之间的区域，实现对这一区域的均匀加热。
47.在上述技术方案中，所述反应腔7的下方设置有泵机10，所述泵机10的下方设置有混合腔9，所述混合腔9安装有搅拌机构；所述混合腔9与所述第一进液口54和第二进液口55连通，所述混合腔9通过泵机10与加热管连通12。搅拌机构用于将a溶液和b溶液在混合腔中搅拌混合为混合液，使得进入加热管12中的混合液混合更为均匀，在加热管中的反应更为完全，泵机10用于将混合液泵入加热管中。
48.在上述技术方案中，所述搅拌机构的结构包括：
49.搅拌电机6，其安装在所述混合腔9的下端，所述搅拌电机6的电机轴61伸入至混合腔9内部；
50.搅拌片62，其呈扁平的片状结构，所述搅拌片62固定安装在电机轴61的末端；
51.两个搅拌柱63，其对称垂直安装在所述搅拌片62的两端。搅拌机构设置为一个片状的搅拌片62和两个搅拌柱63的结构，在进行搅拌时，两个搅拌柱63在搅拌片62带动下高速转动，将混合液搅拌为倒锥体形状，这种结构设计增强了对混合液的搅拌效果，提高了a溶液和b溶液的混合均匀度。
52.在上述技术方案中，所述壳体5的上端设置有圆锥腔体4，所述圆锥腔体4分别与加热管12和出液口连通。圆锥腔体4的设置便于将混合液集中汇出出液口56。
53.在上述技术方案中，所述扰流板53呈片状结构，所述扰流板53上设置有用于供加热介质向下流动的通孔531。这种结构设置的扰流板53对二甲基硅油的减速导流作用较强，如图6和图7所示，二甲基硅油从左侧流入反应腔7中，在最上层的两个相邻扰流板53围成的区域中，二甲基硅油左侧部分被扰流板53阻挡，因此只能从扰流板53的右侧向下流动，因而二甲基硅油就可以均匀填充在最上层两个相邻扰流板53之间的区域，实现对这一区域的均匀加热，以此类推，反应器中这种多个成对交错排布的扰流板就可以实现对多个区域的均匀加热。通孔531的设置使得少部分二甲基硅油可以从通孔中向下流动，从而降低二甲基硅油对扰流板的冲击。图9所示的扰流板中，固定孔532用于穿设加热管12。
54.在上述技术方案中，所述通孔为圆孔、椭圆孔或长条孔中的一种。
55.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
56.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。