基于离子液体电解质的纳米铝制备装置及方法与流程

本发明涉及纳米铝制备，具体地，涉及一种基于离子液体电解质的纳米铝制备装置及方法。

背景技术：

1、纳米铝是一种由铝衍生而来的新材料，其凭借纳米级的颗粒尺寸从而表现出超高的表面积效应和化学活性。它可以在空气中剧烈氧化，释放大量热量，通过加入纳米铝粉可以大幅提高液体燃料的燃烧效率及密度比冲，对于液体火箭燃料效率也具有显著的提升作用。因此，纳米铝作为一种先进的材料，对于航空航天及电子等高科技领域具有积极地促进作用。

2、国内外纳米铝的生产主要通过物理法或化学法进行。物理法主要包括电爆炸丝法、高能球磨法和蒸发凝聚法等方法。其中电爆炸丝法是目前研究最多、实现纳米金属材料工业化生产的主要方法，该方法通过把电能转化为其他形式能量，如冲击波能等，从而改变铝材料自身的物理状态，实现纳米铝的制备；但得到的纳米粉体存在粒径粗大、粒径分布范围宽等问题，因此必须经过处理才能使用。高能球磨法简便易行，制备效率较高，但噪声和粉尘污染严重，且产品纯度低，粒径大小不均匀；而蒸发凝聚法是一种较早的纳米金属颗粒的制备方法，其制备的产品粒径较小，但此方法制造成本以及对设备的要求较高。除了上述方法以外，还可采用化学法实现纳米铝的制备，该方法通常是以有机溶液作为反应介质进行纳米铝的制备，反应过程可操作性强，操作温度较低，但反应体系易挥发、易燃，毒性较大的问题同样较为突出。综合分析来看，上述传统工艺方法由于内在的缺陷，限制了其在纳米铝制备中的进一步发展。因此，我国迫切需要研发更为安全、绿色、高效的纳米铝制备技术。

3、离子液体是一种新型的室温熔融电解质，通常由有机型阳离子和有机/无机型阴离子组成。这种特殊的结构使离子液体具有电导率高、电化学窗口宽、不挥发、不易燃等优点。近年来的研究表明，采用离子液体作为电解质通过电沉积的方式可以实现纳米铝的制备。反应过程温度低、能耗小、安全性高，比传统工艺拥有更多的技术优势。因此离子液体在纳米铝的制备方面具有巨大的应用潜力，引起了学术界和产业界的广泛兴趣和关注。

4、由于目前基于离子液体电解质制备纳米铝的技术刚刚起步，因此基于该技术的纳米铝产品的制备和收集的装置尚不完善。因此，如何实现方便快捷的制备与收集纳米铝产品是现在急需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种基于离子液体电解质的纳米铝制备装置及方法。

2、本发明公开的一种基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，包括：

3、电解槽，其包括槽主体以及盖板，盖板盖设于槽主体的槽口；

4、收集组件，其设于槽主体内，并位于槽主体底部；

5、搅拌组件，其包括搅拌连接件以及搅拌件，搅拌连接件的一端穿设于盖板，另一端向着收集组件延伸，搅拌件设于搅拌连接件的另一端；

6、电解组件，其包括铝质阴极件以及铝质阳极件，铝质阴极件和铝质阳极件位于槽主体内，并围绕搅拌件的周围设置；

7、加液组件，其一端位于槽主体内部，其用于添加离子液体电解质至槽主体内部；

8、出液组件，其一端位于槽主体内部，并延伸靠近于收集组件；以及

9、测液组件，其用于槽主体内部离子液体电解质的液位检测。

10、根据本发明一实施方式，搅拌件为推进式搅拌扇叶或涡轮式搅拌扇叶。

11、根据本发明一实施方式，收集组件为锥形塔或者锥形槽。

12、根据本发明一实施方式，槽主体包括上槽体以及下槽体，下槽体可拆卸连接于上槽体的下端，收集组件位于下槽体内；上槽体和下槽体之间做密封处理。

13、根据本发明一实施方式，其还包括滤网组件；滤网组件设于下槽体的槽口处，并位于收集组件和搅拌件之间。

14、根据本发明一实施方式，其还包括滤网组件；滤网组件设于槽主体内，并位于收集组件和搅拌件之间。

15、根据本发明一实施方式，滤网组件具有网孔闭合结构。

16、根据本发明一实施方式，其还包括温度检测组件，温度检测组件用于检测槽主体内离子液体电解质的温度。

17、一种基于离子液体电解质的纳米铝制备方法，包括以下步骤：

18、制备离子液体电解质；

19、上述的离子液体电解质的纳米铝制备装置进行纳米铝的制备。

20、根据本发明一实施方式，离子液体电解质包括复合电解质体系或者[bmpy][tf2n]/alcl 3电解质体系，复合电解质体系包括体积比为(1～2)：(8～9)的[emim][al2 cl7]和[bmim][al2cl7]。

21、与现有技术相比，通过电解槽、收集组件、搅拌组件、电解组件、加液组件、出液组件以及测液组件的配合，能够方便快捷实现纳米铝的制备与收集，尤其是通过搅拌件对铝质阴极件以及铝质阳极件上电解产生的纳米铝颗粒通过涡流进行剥离，再由槽主体底部的收集组件进行收集，整个制备、剥离和收集过程流畅简单。

技术特征：

1.一种基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，其特征在于，所述搅拌件(32)为推进式搅拌扇叶或涡轮式搅拌扇叶。

3.根据权利要求1所述的基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，其特征在于，所述收集组件(2)为锥形塔或者锥形槽。

4.根据权利要求1所述的基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，其特征在于，所述槽主体(11)包括上槽体(111)以及下槽体(112)，所述下槽体(112)可拆卸连接于所述上槽体(111)的下端，所述收集组件(2)位于所述下槽体(112)内；所述上槽体(111)和所述下槽体(112)之间做密封处理。

5.根据权利要求4所述的基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，其特征在于，其还包括滤网组件(8)；所述滤网组件(8)设于所述下槽体(112)的槽口处，并位于所述收集组件(2)和所述搅拌件(32)之间。

6.根据权利要求1所述的基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，其特征在于，其还包括滤网组件(8)；所述滤网组件(8)设于所述槽主体(11)内，并位于所述收集组件(2)和所述搅拌件(32)之间。

7.根据权利要求5或6所述的基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，其特征在于，所述滤网组件(8)具有网孔闭合结构。

8.根据权利要求1所述的基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，其特征在于，其还包括温度检测组件(9)，所述温度检测组件(9)用于检测所述槽主体(11)内离子液体电解质的温度。

9.一种基于离子液体电解质的纳米铝制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的基于离子液体电解质的纳米铝制备方法，其特征在于，所述离子液体电解质包括复合电解质体系或者[bmpy][tf2n]/alcl3电解质体系，所述复合电解质体系包括体积比为(1～2)：(8～9)的[emim][al2cl7]和[bmim][al2cl7]。

技术总结
本发明揭示的基于离子液体电解质的纳米铝制备装置，其包括电解槽、收集组件、搅拌组件、电解组件、加液组件、出液组件及测液组件，电解槽包括槽主体及盖板，盖板盖设于槽主体的槽口；收集组件设于槽主体的底部；搅拌组件包括搅拌连接件及搅拌件，搅拌连接件穿设于盖板，搅拌件设于搅拌连接件；电解组件的铝质阴极件和铝质阳极件位于槽主体内，并围绕搅拌件的周围设置；加液组件用于添加离子液体电解质至槽主体内部；出液组件一端位于槽主体内部，并延伸靠近于收集组件；测液组件用于槽主体内部离子液体电解质的液位检测；本发明还揭示了一种基于离子液体电解质的纳米铝制备方法。本发明能够方便快捷实现纳米铝的制备与收集。

技术研发人员：吴君石,解鹏,弭永利,吕冬,吴任钊,温晓东
受保护的技术使用者：艾力利荣化工科技（惠州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13