[发明专利]一种可控合成复合材料的智能温控微流体反应装置及方法

说明书

本发明提供了一种可控合成复合材料的智能温控微流体反应装置，包括机架、B型流体平流泵、C型流体平流泵、红外测温组件、C型流体高频感应加热器、复合加热温控组件、A型流体平流泵、A型流体高频感应加热器、B型流体高频感应加热器、搅拌器和四通组件。本发明通过红外测温仪动态实时在线监测微流体反应装置的温度变化，驱动双系统温控模块快速进行温度反馈补偿，有效强化了材料合成反应的传热传质效果，消除反应体系内的温度梯度和浓度梯度差异，使共沉淀反应在更加精准的温度环境和均匀的过饱和度中进行，提高合成材料的均一性、组分分散性和可重复性。本发明还同时提供了一种基于智能温控微流体反应装置的可控合成NiCo₂S₄/RGO复合材料的方法。

技术领域

本发明属于化工器械领域，具体涉及一种可控合成复合材料的智能温控微流体反应装置及方法。

背景技术

液相沉淀合成超细/纳米材料是极为迅速的反应，其诱导期通常为毫秒级，如何在这极短的时间内，使溶液达到良好的微观混合，从而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，这是共沉淀法制备高质量的超细/纳米颗粒的关键所在。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和晶核生长已经发生，故很难得到形貌和粒径一致的超细/纳米材料。此外，沉淀温度通常对纳米材料的结构、形貌和粒径有很大影响。一般常规加热方式是通过油浴、加热套等来提供热量，然后通过搅拌来实现不同区域流体温度的均匀化。搅拌槽反应器微观混合效率低，体系内不同区域存在明显的温度梯度，从而影响合成材料的均一性。因此，本发明专利构建了一种可控合成复合材料的智能温控微流体反应装置来同时强化流体的传质传热效率，消除反应体系内的浓度梯度和温度梯度，使纳米材料在更均匀的温度环境和过饱和度中实现均匀成核，提高复合材料的产品均一性、组分分散度和合成过程的可重复性。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种可控合成复合材料的智能温控微流体反应装置，可以通过红外测温动态实时在线监测温度变化、双系统温控模块自动进行快速升温及温度补偿，具有控温精度高、自动化控制、机械结构装置稳定可靠、适用范围广等优点。本发明还同时提供了一种可控合成复合材料的智能温控微流体反应方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种可控合成复合材料的智能温控微流体反应装置，包括机架、B型流体平流泵、C型流体平流泵、红外测温组件、C型流体高频感应加热器、复合加热温控组件、A型流体平流泵、A型流体高频感应加热器、B型流体高频感应加热器、搅拌器和四通组件；

所述机架包括B型流体平流泵放置架、B型流体烧瓶组件、工作台、C型流体烧瓶组件、C型流体平流泵放置架、C型流体高频感应加热器放置架、A型流体烧瓶组件、A型流体平流泵放置架和A型B型流体高频感应加热器放置架；

所述A型流体平流泵、B型流体平流泵、C型流体平流泵依次分别放置在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的上方，A型流体高频感应加热器与B型流体高频感应加热器叠放在A型B型流体高频感应加热器放置架上，红外测温组件居中固定在工作台上，C型流体高频感应加热器放置在C型流体高频感应加热器放置架上；

复合加热温控组件共三组，分别与A、B、C型流体平流泵的流体导管同轴配合，四通组件通过导管支架安装在工作台上；搅拌器居中放置在工作台正下方；

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、红外测温仪；两根直立型材与一根水平型材构成型材桁架，角铝共四组，分别安装在两根直立型材的底部，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；

所述四通组件包括导管支架、B型流体导管、锁紧套、四通本体、A型流体导管、C型流体导管和混合流体导管；