一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法，包括设备壳体，所述设备壳体的顶部活动设置有顶盖，所述顶盖的中部固定设置有高频激光加热器，所述设备壳体的顶部固定设置有第一容纳壳，所述第一容纳壳的顶部活动设置有第二容纳壳，且第二容纳壳固定设置在顶盖的内部。本发明专利技术通过将反应溶液雾化头成微小液滴，在高频激光加热器激光加热处理条件下反应，利用微小液滴对激光能量的吸收，实现瞬时高温加热，有利于纳米氧化铋晶体地迅速成型，从而快速制备纳米氧化铋，同时高频激光加热器激光加热处理瞬时功率远大于传统溶液加热，纳米氧化铋结晶速度快，能在极短的时间内进行反应，容易实现大规模生产应用。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法
本专利技术涉及纳米氧化铋合成
，具体为一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法。
技术介绍
纳米氧化铋是一种可用于光催化、电催化、以及光电转换等领域的纳米材料。现有的纳米氧化铋制备技术大多是水热法或溶剂热法，需要在溶液条件下进行。但是现有技术在实际使用时，由于溶液中扩散作用受溶剂阻碍，导致反应物和反应产物在溶液中局部分布不均匀，使得合成产物不均匀，对性能产生影响，在溶液中，纳米氧化铋结晶过程通常时间较长，难以大规模批量生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括设备壳体，所述设备壳体的顶部活动设置有顶盖，所述顶盖的中部固定设置有高频激光加热器，所述设备壳体的顶部固定设置有第一容纳壳，所述第一容纳壳的顶部活动设置有第二容纳壳，且第二容纳壳固定设置在顶盖的内部，所述第一容纳壳和第二容纳壳的内壁均活动设置有转动圈，所述转动圈的表面开设有连通孔，所述转动圈的内壁固定设置有第一连接圈，所述第一连接圈的内壁固定设置有雾化头。优选的，所述转动圈的内部分别与连通孔和第一连接圈的内部相连通，且第一连接圈的内部与雾化头的内部相连通。优选的，所述顶盖的内壁固定连接有固定圈，且固定圈的底部固定连接有金属刷，所述金属刷活动连接在雾化头的表面，所述第一连接圈的底部固定连接有驱动圈，所述驱动圈的表面啮合有驱动齿轮，所述设备壳体相对应驱动齿轮位置的侧壁开设有驱动槽，且驱动槽的内壁与驱动齿轮的表面活动连接，所述设备壳体相对应驱动槽位置的表面固定连接有防护罩，所述驱动齿轮的底部固定连接有驱动电机，且驱动电机固定连接在设备壳体的侧壁。优选的，所述第一容纳壳和第二容纳壳的侧壁均分别开设有连通腔，所述第一容纳壳和第二容纳壳相对应转动圈位置的内壁均分别固定连接有气囊，所述气囊的内部与连通腔的内部相连通，所述气囊的内壁固定连接有第一密封圈，且第一密封圈紧密贴合在转动圈的表面。优选的，所述第二容纳壳的顶部固定连接有进气管，且进气管的内部与连通腔的内部相连通，所述第一容纳壳的底部固定连接有进料管，且进料管固定贯穿并延伸至第一容纳壳的顶部。优选的，所述第一容纳壳的顶部固定连接有第二连接圈，且第二容纳壳活动连接在第二连接圈的内壁，所述第二容纳壳的底部紧密贴合有第二密封圈，且第二密封圈固定连接在第二连接圈内壁的底部。优选的，所述第一容纳壳和第二容纳壳的表面均分别固定连接有法兰盘，且两个法兰盘通过螺栓固定连接，所述设备壳体的内壁螺纹连接有收集管。本专利技术还提供一种纳米氧化铋的激光诱导合成方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将铋和硝酸放置在设备壳体内，并使用搅拌设备对设备壳体内反应物进行搅拌；S2、向步骤S1中的设备壳体内持续通入氧气；S3、在步骤S2中完成反应后，将生成物自然冷却至室温；S4、将步骤S3中所得溶液与N,N－二甲基甲酰胺的乙醇溶液混合，并使用搅拌设备对混合溶液进行搅拌，且反应温度为20～60℃；S5、将步骤S4中所得混合溶液在设备壳体中通过雾化头雾化喷出，并使得高频激光加热器对雾化溶液进行加热，并在设备壳体的底部收集晶体颗粒，最终制得纳米氧化铋晶体。优选的，所述步骤S1中铋为粉末颗粒状结构，且铋颗粒的直径小于0.1mm，所述步骤S1中设备壳体内压强为0.6～0.9MPa，且步骤S1中搅拌设备的转速为400-500r/min，所述步骤S1中设备壳体内的温度为60～80℃，且步骤S1中反应时间为15～30min，所述步骤S1中秘和硝酸的摩尔比为铋：硝酸＝1:4，且步骤S1中硝酸浓度为20～68％。优选的，所述步骤S2中设备壳体内反应温度为60～90℃，且步骤S2中搅拌设备的转速为200-250r/min，所述步骤S2中反应时间为8～12h，所述步骤S4中搅拌设备的转速为200-250r/min，且步骤S4中搅拌时间为30min，所述步骤S5中高频激光加热器产生的瞬时高温为600℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过将反应溶液雾化头成微小液滴，在高频激光加热器激光加热处理条件下反应，利用微小液滴对激光能量的吸收，实现瞬时高温加热，有利于纳米氧化铋晶体地迅速成型，从而快速制备纳米氧化铋，同时高频激光加热器激光加热处理瞬时功率远大于传统溶液加热，纳米氧化铋结晶速度快，能在极短的时间内进行反应，容易实现大规模生产应用；2、本专利技术同时还通过利用雾化处理技术将原本在溶液中进行的反应改为在微小液滴中进行，减少了溶剂阻力对反应物和反应产物扩散不均匀的影响，同时利用激光加热技术，大大提升了传统加热的效率，使得纳米氧化铋的反应时间从3-12小时迅速缩短至10-60秒，大大提升了生产效率，能在极短的时间内进行反应，容易实现大规模生产应用。附图说明图1为本专利技术一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法整体结构正剖图；图2为本专利技术一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法图1中A处结构放大图；图3为本专利技术一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法图1中B处结构放大图。图中：1、设备壳体；2、顶盖；3、第一容纳壳；4、第二容纳壳；5、转动圈；6、连通孔；7、第一连接圈；8、雾化头；9、固定圈；10、金属刷；11、驱动圈；12、驱动齿轮；13、驱动槽；14、防护罩；15、驱动电机；16、连通腔；17、气囊；18、第一密封圈；19、进气管；20、进料管；21、第二连接圈；22、第二密封圈；23、法兰盘；24、高频激光加热器；25、收集管。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3，本专利技术提供一种技术方案：包括设备壳体1，设备壳体1的顶部活动设置有顶盖2，顶盖2的中部固定安装有高频激光加热器24，设备壳体1的顶部固定安装有第一容纳壳3，第一容纳壳3的顶部活动连接有第二容纳壳4，且第二容纳壳4固定安装在顶盖2的内部，第一容纳壳3和第二容纳壳4的内壁均活动连接有转动圈5，转动圈5的表面开设有连通孔6，转动圈5的内壁固定安装有第一连接圈7，第一连接圈7的内壁固定安装有雾化头8。转动圈5的内部分别与连通孔6和第一连接圈7的内部相连通，且第一连接圈7的内部与雾化头8的内部相连通。顶盖2的内壁固定安装有固定圈9，且固定圈9的底部固定安装有金属刷10，金属刷10活动连接在雾化头8的表面，第一连接圈7的底部固定安装有驱动圈11，驱动圈11的表面啮合有驱动齿轮12，设备壳体1相对应驱动齿轮12位置的侧壁开设有驱动槽13，且驱动槽13的内壁与驱动齿轮12的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法，包括设备壳体(1)，其特征在于：所述设备壳体(1)的顶部活动设置有顶盖(2)，所述顶盖(2)的中部固定设置有高频激光加热器(24)，所述设备壳体(1)的顶部固定设置有第一容纳壳(3)，所述第一容纳壳(3)的顶部活动设置有第二容纳壳(4)，且第二容纳壳(4)固定设置在顶盖(2)的内部，所述第一容纳壳(3)和第二容纳壳(4)的内壁均活动设置有转动圈(5)，所述转动圈(5)的表面开设有连通孔(6)，所述转动圈(5)的内壁固定设置有第一连接圈(7)，所述第一连接圈(7)的内壁固定设置有雾化头(8)。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备及其合成方法，包括设备壳体(1)，其特征在于：所述设备壳体(1)的顶部活动设置有顶盖(2)，所述顶盖(2)的中部固定设置有高频激光加热器(24)，所述设备壳体(1)的顶部固定设置有第一容纳壳(3)，所述第一容纳壳(3)的顶部活动设置有第二容纳壳(4)，且第二容纳壳(4)固定设置在顶盖(2)的内部，所述第一容纳壳(3)和第二容纳壳(4)的内壁均活动设置有转动圈(5)，所述转动圈(5)的表面开设有连通孔(6)，所述转动圈(5)的内壁固定设置有第一连接圈(7)，所述第一连接圈(7)的内壁固定设置有雾化头(8)。


2.根据权利要求1所述的一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备，其特征在于：所述转动圈(5)的内部分别与连通孔(6)和第一连接圈(7)的内部相连通，且第一连接圈(7)的内部与雾化头(8)的内部相连通。


3.根据权利要求1所述的一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备，其特征在于：所述顶盖(2)的内壁固定连接有固定圈(9)，且固定圈(9)的底部固定连接有金属刷(10)，所述金属刷(10)活动连接在雾化头(8)的表面，所述第一连接圈(7)的底部固定连接有驱动圈(11)，所述驱动圈(11)的表面啮合有驱动齿轮(12)，所述设备壳体(1)相对应驱动齿轮(12)位置的侧壁开设有驱动槽(13)，且驱动槽(13)的内壁与驱动齿轮(12)的表面活动连接，所述设备壳体(1)相对应驱动槽(13)位置的表面固定连接有防护罩(14)，所述驱动齿轮(12)的底部固定连接有驱动电机(15)，且驱动电机(15)固定连接在设备壳体(1)的侧壁。


4.根据权利要求1所述的一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备，其特征在于：所述第一容纳壳(3)和第二容纳壳(4)的侧壁均分别开设有连通腔(16)，所述第一容纳壳(3)和第二容纳壳(4)相对应转动圈(5)位置的内壁均分别固定连接有气囊(17)，所述气囊(17)的内部与连通腔(16)的内部相连通，所述气囊(17)的内壁固定连接有第一密封圈(18)，且第一密封圈(18)紧密贴合在转动圈(5)的表面。


5.根据权利要求1所述的一种纳米氧化铋的激光诱导合成设备，其特征在于：所述第二容纳壳(4)的顶部固定连接有进气管(19)，且进气管(19)的内部与连通腔(16)的内部相连通，所述第一容纳壳(3)的底部固定连接有进料管(20)，且进料管(20)...

【专利技术属性】
技术研发人员：段烁，徐澄峰，
申请(专利权)人：江阴讯安新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32