一种高温蒸汽-微波辅助撞击流反应装置及复合材料制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种合成复合材料的高温蒸汽

【技术实现步骤摘要】
一种高温蒸汽
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微波辅助撞击流反应装置及复合材料制备方法


[0001]本专利技术属于化工过程强化领域，具体涉及一种高温蒸汽
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微波辅助撞击 流反应装置及复合材料制备方法。

技术介绍

[0002]沉淀法制备纳米材料的关键在于让反应体系在晶核生成前建立一个适 当且均一的过饱和度，并加以精确控制。但是搅拌槽反应器的微观混合速 率较慢，在形成均一过饱和度前，颗粒成核、生长和团聚就已经开始了， 故很难得到形貌和尺寸一致的纳米粒子。撞击流反应器是通过两股流体同 轴、反向高速撞击来提升流体微观混合性能的新型过程强化设备，可用于 纳米材料的可控、宏量合成。从20世纪末开始，超重力场、电场、磁场、 超声场等众多外场强化节能技术越来越受到人们的关注。微波场作为外场 强化技术的一种工具，具有加热速度快、整体性加热等优点，已被广泛应 用于化学反应、萃取分离、吸附干燥等领域。此外，微波辐射能使反应物 分子运动更加剧烈，增加分子间碰撞的机会，这也会在一定程度上强化流 体的微观混合性能。因此，本申请耦合微波合成技术和撞击流技术构建高 温蒸汽
‑
微波辅助撞击流反应装置，通过高温蒸汽和微波加热技术，反应液 快速获得热量并达到反应体系的能量要求，多股热流体在高速撞击中进一 步强化流体的微观混合，促进颗粒均匀成核。沉淀结束后，微波可以在沉 淀物内形成超均匀的温度场，体系各处无温度梯度，保证晶核均匀生长， 缩短陈化时间。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述现有技术的不足，提供了一种高温蒸汽
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微波辅助撞击 流反应装置；本专利技术还同时提供了一种基于高温蒸汽
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微波辅助撞击流反应 装置的复合材料制备方法。
[0004]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0005]一种高温蒸汽
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微波辅助撞击流反应装置，包括A型流体平流泵、B型 流体平流泵、C型流体平流泵、微波发生组件、测温仪组件、高温蒸汽组 件、搅拌器、机架和四通组件；
[0006]所述机架包括A型流体平流泵放置架、B型流体平流泵放置架、C型 流体平流泵放置架、工作台、A型流体烧瓶、B型流体烧瓶和C型流体烧 瓶；
[0007]A型流体平流泵、B型流体平流泵、C型流体平流泵分别依次放置在A 型流体平流泵放置架、B型流体平流泵放置架和C型流体平流泵放置架上， 微波发生组件、测温仪组件及高温蒸汽组件均安装在工作台上，搅拌器位 于工作台下方；
[0008]所述微波发生组件包括微波腔体、封盖、可视化玻璃板、屏蔽封板和 微波温控显示区；微波腔体呈长方体状，其侧板及底面中部分别设有用于 穿过流体导管的小孔，四通组件居中安装在微波腔体内部，封盖呈矩形， 内表面设有微波反射膜，其上表面中部开有双层通槽，可视化玻璃板放置 在下层通槽内，屏蔽封板放置在上层通槽内、微波温控显示
区设置在封盖 的一端上表面；
[0009]所述红外测温组件包括角铝、两根直立型材、水平型材、触摸屏组件、 电动模组、升降装置、旋转装置、夹具和红外测温仪；
[0010]两根直立型材与一根水平型材构成型材桁架，角铝共四组，分别固定 在两根直立型材的两侧底部，用于将型材桁架固定在工作台上；触摸屏组 件固定在一根直立型材上，电动模组固定在水平型材上，升降装置固定在 电动模组的滑板上，旋转装置安装在升降装置的升降滑块上，夹具通过夹 持红外测温仪的手柄，将其固定在旋转装置上；
[0011]所述四通组件包括A型流体导管、B型流体导管、C型流体导管、排 出流体导管、四通本体和导管支架；导管支架共三组，底部均固定在微波 腔体的底部内表面，其顶部分别与A型流体导管、B型流体导管、C型流 体导管接触并起到支撑作用；
[0012]所述四通本体包括A型流体接入口、B型流体导管接入口、C型流体 导管接入口、微流体反应腔体、混合流体排出口；B型流体接入口与C型 流体导管接入口组成Y形混合通道，并与微流体反应腔体一侧连通，A型 流体接入口与微流体反应腔体另一侧连通，C型流体导管接入口设置在微 流体反应腔体正下方；
[0013]所述高温蒸汽组件包括A型流体高温蒸汽装置、B型流体高温蒸汽装 置和C型流体高温蒸汽装置，三者均通过一支架安装在工作台上；A型流 体高温蒸汽装置、B型流体高温蒸汽装置和C型流体高温蒸汽装置的结构 相同，分别依次与A型流体导管、B型流体导管、C型流体导管同轴配合 连接；
[0014]A型流体高温蒸汽装置包括固定底座组件、支撑桁架、三脚法兰、输 出高温蒸汽腔体、输入高温蒸汽腔体、快插和连接法兰管；所述输出高温 蒸汽腔体呈圆筒状，其外壁面及两侧端面设为封闭，内壁面均匀排布大小 一致的圆形通孔阵列，用于输出高温蒸汽；所述输入高温蒸汽腔体共三组， 沿着输出高温蒸汽腔体的周向依次均匀分布，输入高温蒸汽腔体呈长方体 状，一端中部与快插连接，另一端左中右三个位置分别设有三组连接法兰 管与输出高温蒸汽腔体连接，支撑桁架呈匚字形，两侧立板与三脚法兰固 定连接，其底板设有U形通槽，并与固定底座组件通过上下两组螺母实现 固定连接。
[0015]本专利技术还提供了一种基于上述高温蒸汽
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微波辅助撞击流反应装置合成 Fe
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Co
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S/RGO复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0016](1)配制氧化石墨烯分散液、Fe
2+
/Co
2+
混合液和Na2S2O3溶液；所配 制的氧化石墨烯分散液浓度为0.2mol/L，Fe
2+
/Co
2+
溶液为总摩尔浓度为0.01 mol/L的FeSO4/CoSO4混合水溶液，其中两种金属摩尔比Fe
2+
/Co
2+
＝1/2；而 Na2S2O3溶液的浓度为0.01～0.03mol/L；
[0017](2)设置A型流体平流泵、B型流体平流泵和C型流体平流泵的体积 流量；设置高温蒸汽组件和微波腔体的温度；设置好微波腔体的功率；其 中，A型流体平流泵、B型流体平流泵和C型流体平流泵的体积流量一致， 均设置在100～150mL/min，高温蒸汽组件的温度设置为100～130℃；微波 腔体的温度设置为150～180℃；功率设置为100～300W；
[0018](3)同时启动三台平流泵，Na2S2O3溶液、Fe
2+
/Co
2+
溶液、GO分散液 分别通过A型流体导管、B型流体导管、C型流体导管进入高温蒸汽
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微波 辅助撞击流反应装置于四通本体处高速撞击得到前驱体；
[0019](4)前驱体经过排出流体导管流入接收器中，继续在微波腔体内微波 陈化；
[0020](5)陈化结束后，样品再经洗涤、干燥获得Fe
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Co
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S/RGO复合材料； 该Fe
‑
Co
‑
S/RGO<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温蒸汽
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微波辅助撞击流反应装置，其特征在于，包括A型流体平流泵(1)、B型流体平流泵(2)、C型流体平流泵(3)、微波发生组件(4)、测温仪组件(5)、高温蒸汽组件(6)、搅拌器(7)、机架(8)和四通组件(9)；所述机架(8)包括A型流体平流泵放置架(801)、B型流体平流泵放置架(802)、C型流体平流泵放置架(803)、工作台(804)、A型流体烧瓶(805)、B型流体烧瓶(806)和C型流体烧瓶(807)；A型流体平流泵(1)、B型流体平流泵(2)、C型流体平流泵(3)分别依次放置在A型流体平流泵放置架(801)、B型流体平流泵放置架(802)和C型流体平流泵放置架(803)上，微波发生组件(4)、测温仪组件(5)及高温蒸汽组件(6)均安装在工作台(804)上，搅拌器(7)位于工作台(804)下方；所述微波发生组件(4)包括微波腔体(401)、封盖(402)、可视化玻璃板(403)、屏蔽封板(404)和微波温控显示区(405)；微波腔体(401)呈长方体状，其侧板及底面中部分别设有用于穿过流体导管的小孔，四通组件(9)居中安装在微波腔体(401)内部，封盖(402)呈矩形，内表面设有微波反射膜，其上表面中部开有双层通槽，可视化玻璃板(403)放置在下层通槽内，屏蔽封板(404)放置在上层通槽内、微波温控显示区(405)设置在封盖(402)的一端上表面；所述红外测温组件(5)包括角铝(501)、两根直立型材(502)、水平型材(503)、触摸屏组件(504)、电动模组(505)、升降装置(506)、旋转装置(507)、夹具(508)和红外测温仪(509)；两根直立型材(502)与一根水平型材(503)构成型材桁架，角铝(501)共四组，分别固定在两根直立型材(502)的两侧底部，用于将型材桁架固定在工作台(804)上；触摸屏组件(504)固定在一根直立型材(502)上，电动模组(505)固定在水平型材(503)上，升降装置(506)固定在电动模组(505)的滑板上，旋转装置(507)安装在升降装置(506)的升降滑块上，夹具(508)通过夹持红外测温仪(509)的手柄，将其固定在旋转装置(507)上；所述四通组件(9)包括A型流体导管(901)、B型流体导管(902)、C型流体导管(903)、排出流体导管(904)、四通本体(905)和导管支架(906)；导管支架(906)共三组，底部均固定在微波腔体(401)的底部内表面，其顶部分别与A型流体导管(901)、B型流体导管(902)、C型流体导管(903)接触并起到支撑作用；所述四通本体(905)包括A型流体接入(9051)、B型流体导管接入(9052)、C型流体导管接入(9053)、微流体反应腔体(9055)、混合流体排出口(9054)；B型流体接入口(9052)与C型流体导管接入(9053)组成Y形混合通道，并与微流体反应腔体(9055)一侧连通，A型流体接入(9051)与微流体反应腔体(9055)另一侧连通，C型流体导管接入(9053)设置在微流体反应腔体(9055)正下方；所述高温蒸汽组件(6)包括A型流体高温蒸汽装置(601)、B型流体高温蒸汽装置(602)和C型流体高温蒸汽装置(603)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青程，雷勇，周志明，王舜，唐兆聪，钱宇丹，魏鑫磊，
申请(专利权)人：温州大学新材料与产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：