EA015999B1 - Устройство для получения наночастиц - Google Patents
Устройство для получения наночастиц Download PDFInfo
- Publication number
- EA015999B1 EA015999B1 EA200970395A EA200970395A EA015999B1 EA 015999 B1 EA015999 B1 EA 015999B1 EA 200970395 A EA200970395 A EA 200970395A EA 200970395 A EA200970395 A EA 200970395A EA 015999 B1 EA015999 B1 EA 015999B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- nanoparticles
- droplets
- flame
- Prior art date
Links
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 130
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 98
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 33
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 11
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 10
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 5
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 claims description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000004040 coloring Methods 0.000 claims description 2
- 101150059062 apln gene Proteins 0.000 claims 1
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 abstract 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 abstract 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 abstract 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 10
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 6
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 5
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 3
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- YBYGDBANBWOYIF-UHFFFAOYSA-N erbium(3+);trinitrate Chemical compound [Er+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YBYGDBANBWOYIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 239000006210 lotion Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- -1 that is Substances 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010981 turquoise Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
- B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
- B01J2/04—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a gaseous medium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройству и способу для получения наночастиц, согласно данному способу исходные вещества (105А, 105В) для наночастиц смешивают, по меньшей мере, в виде жидких капель (202А, 202В) и необязательно также в виде газов и/или паров, по меньшей мере, с горючими газами в камере (201) предварительного смешения. Полученную смесь (212) освобождают от жидких капель (214) крупнее 5-50 мкм, после чего обработанную смесь (217) подают в термический реактор, такой как пламя или плазма, в котором исходные вещества реагируют, необязательные растворители испаряются и происходит образование через посредство, по меньшей мере, образования центров кристаллизации, и/или спекания, и/или агломерации частиц (109), имеющих диаметр от 1 до 1000 мкм.
Description
Изобретение относится к устройству в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения и, в частности, к устройству для получения наночастиц, в котором получают жидкие капли, содержащие исходные вещества для наночастиц, жидкие капли поступают в тепловой реактор, в котором из капель образуются наночастицы.
Предшествующий уровень техники
Установлено, что наночастицы, то есть частицы, имеющие размер от 1 до 1000 нм, широко применяются в таких областях, как каталитические поверхности, самоочищающиеся и противобактериальные продукты, при окрашивании стекла, в лосьонах от загара, а также при изготовлении оптических компонентов, таких как оптические волокна, и так далее. Определяющим фактором целесообразного использования этих областей применения является практически осуществимое получение наночастиц. От наночастиц требуются относительно узкое распределение по размерам (монодисперсность), антиагломерация и гомогенность. Получение наночастиц должно быть легкоперестраиваемым от получения в лабораторных масштабах до промышленного производства. Наночастицы могут быть получены как при помощи жидкостных химических процессов, так и при помощи парофазных процессов, из которых парофазные процессы, как правило, являются более простыми и легче масштабируемыми, чем жидкостные. Парофазные процессы, известные также как процессы в аэрозольных реакторах, включают в себя наряду с прочим пламенные реакторы, реакторы с горячими стенками, плазменные реакторы, методы газовой конденсации, лазерную абляцию и пиролиз пульверизованного слоя. Пламенный реактор и процесс пиролиза пульверизованного слоя представляют собой прототип, существенный для настоящего изобретения. Уровень техники представлен, например, в статье ΚΟΝΑ, 2004, Νο. 22, Ь. Маб1ет, Ыс.|шб-Гсб Лего5о1 КеасФга Гог Опе-Чер 8уп1йещ8 оГ Шпо-ЧгисШгеб РатИс1е8 (Аэрозольные реакторы с жидким питанием для одностадийного синтеза наноструктурных частиц), с. 107-120. Краткое содержание этой статьи приведено ниже.
Способы распыления для получения наночастиц отличаются друг от друга в основном тем, каким образом необходимая для пиролиза тепловая энергия подается в процесс. Подача тепловой энергии влияет, например, на максимальную температуру, температурный профиль и время пребывания. Четыре основных способа распылительных процессов для получения наночастиц включают в себя пиролиз пульверизованного слоя в трубчатом реакторе (8Р), пиролиз пульверизованного слоя в паропламенном реакторе (УЕ8Р), метод сжигания эмульсии (ЕСМ) и пламенный пиролиз пульверизованного слоя (Е8Р). Из этих способов при 8Р в качестве теплового реактора используется реактор с горячими стенками и, следовательно, 8Р не имеет отношения к настоящему изобретению. При ЕСМ и Е8Р в качестве топлива используются масло и экзотермическая жидкость, и, таким образом, ЕСМ и Е8Р не имеют отношения к настоящему изобретению.
В паропламенном реакторе в качестве источника тепла используется термический реактор, обеспеченный при помощи горючих газов. Преимуществами пламенного реактора перед ректором с горячими стенками являются значительно более высокая температура и меньшее время пребывания. В УЕ8Р реакторе сырьевой материал испаряется при помощи барботера или испарителя, при этом пар подводится к пламени, обеспечиваемому посредством горючих газов. Пары могут смешиваться с горючими газами выше горелки предварительного смешения либо за пределами горелки. Сырьевые материалы реагируют в пламени с образованием частиц. Недостатком процесса является дефицит сырьевых материалов. Лишь некоторые элементы имеют соединения с достаточно высоким давлением пара для процесса.
В дальнейшем способ был переработан для включения модификаций, в соответствии с которыми жидкие сырьевые материалы распыляют и подают в пламя. Эти модификации изложены в патентных документах США И8 3883336 Α, И8 5876683 Α, И8 6447848 А, в заявке на патент США И8 2002/0031658 А1 и в патенте Финляндии ΕΙ 98832 В.
В патентном документе И8 3883336 раскрыто устройство, в котором тетрахлорид кремния в форме тумана подается при помощи кислорода, выступающего в качестве газа-носителя, в распылитель пламени. Кроме того, в указанном документе раскрыто вбрызгивание аэрозоля извне в пламя распылителя пламени для получения стекла. Указанное устройство имеет низкую эффективность, а подача в устройство тетрахлорида кремния в виде пара при помощи газа-носителя является медленной, поскольку в случае, если количество тетрахлорида кремния будет избыточным по отношению к количеству газаносителя, он будет зарождать более крупные капли и, следовательно, при распылении не будет происходить образования достаточно мелких частиц.
В патентном документе И8 5876683 раскрыт способ получения наноматериала. При помощи этого способа получают наночастицы из газообразных исходных веществ при пониженном давлении, обычно в интервале от 1 до 50 мбар. Способ, будучи ограниченным использованием газообразного исходного сырья, исключает достаточно большое количество сырьевых материалов, а использование в качестве исходных веществ металлоорганических соединений делает способ дорогостоящим.
В патентном документе И8 5958361 раскрыт способ получения наноразмерного материала путем пиролиза пульверизованного слоя. Согласно этому способу исходный материал, растворенный в органическом растворителе, подают в пламя, где вещества реагируют с образованием наноразмерных частиц.
- 1 015999
Сгорание растворителя продуцирует значительную энергию, необходимую для протекания реакций. В патенте не раскрыт способ образования капель жидких исходных веществ в камере предварительного смешения, а капли образуются непосредственно в пламени, вследствие чего способ, по существу, является менее управляемым, чем настоящее изобретение.
В патентном документе И8 6447848 раскрыт способ получения мелкозернистых покрытий путем использования термического напыления, при таком покрытии сырьевые материалы подают в пламя жидкой форме. В патенте не раскрыт способ образования капель жидких исходных веществ в камере предварительного смешения, а жидкие исходные вещества подают непосредственно в пламя, вследствие чего способ, по существу, является менее управляемым, чем настоящее изобретение. Изобретение указанного патента дополнительно раскрыто в заявке на патент И8 2002/0031658, в которой также отсутствует описание образования капель в камере предварительного смешивания.
В патентном документе Финляндии ΡΙ 98832 раскрыты способ и устройство, согласно которым вещество, подлежащее распылению, подают в жидкой форме в пламя и распыляют при помощи газа, по существу, вблизи пламени таким образом, что распыление и образование пламени происходит в одном и том же устройстве. Кроме того, в упомянутом документе указано, что устройство включает в себя устройство для подачи жидкого вещества в пламя и устройство для подачи газа в жидкость, подлежащую распылению, такое что газ распрыскивает жидкость, подлежащую распылению, в капли, по существу, вблизи пламени, вследстве чего образование капель происходит в одном устройстве с пламенем. Скорости газов для распрыскивания и горючих газов, используемых в данном способе, могут значительно отличаться друг от друга, что может стать причиной возникновения противотоков в генерируемом пламени, а также загрязнения и, в том числе, забивания горелки, проистекающего из противотоков. Одновременное распрыскивание нескольких различных жидкостей согласно указанному способу затруднено. Масштабируемость способа и устройства является трудоемкой, поскольку для обеспечения хорошего контроля за распылением и образованием пламени для каждой горелки требуется отдельное регулирование скоростей газовых потоков.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является предложение устройства, позволяющего разрешить указанные выше проблемы. Это достигается при помощи устройства в соответствии с отличительной частью п.1 формулы изобретения, отличающегося тем, что распыленные капли по меньшей мере одного жидкого исходного вещества и горючие газы и/или окисляющие газы, образующие термический реактор, перемешиваются перед подачей смеси в термический реактор.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Основной задачей настоящего изобретения является предложение устройства, при помощи которого можно быстро и экономично получать частицы, имеющие размер порядка нанометров (от 1 до 1000 нм). В частности, задачей изобретения является предложение устройства, при помощи которого можно получать многокомпонентные наночастицы.
В соответствии с изобретением в устройстве используются жидкие сырьевые материалы, в большинстве своем представляющие собой растворы солей металлов, при этом жидкость распыляют в виде мелких капель в камере предварительного смешения, смешивают в камере предварительного смешения, по меньшей мере, с горючими газами, смесь подают в классификатор, отделяющий смесь для капель с аэродинамическим диаметром, превышающим размер й, смесь, содержащую капли размером меньше чем диаметр й, подают в горелку, образуется пламя и в пламени сырьевые материалы превращаются в наночастицы, чей состав может отличаться от состава сырьевых материалов.
В соответствии с изобретением в качестве источника энергии, необходимой для образования наночастиц, вместо пламени также может использоваться термический реактор, отличный от пламени, такой как плазменный реактор, реактор с горячими стенками, лазер или тому подобное, в такой термический реактор подают приготовленную заранее смесь газа и жидких частиц для того, чтобы образовались наночастицы.
Кроме того, в соответствии с изобретением в камеру предварительного смешения можно подавать отдельно капли нескольких различных сырьевых материалов и/или другие сырьевые материалы для наночастиц в форме газа или пара, вследствие чего будет получена смесь сырьевого материала для многокомпонентных наночастиц.
Кроме того, в соответствии с изобретением устройство включает в себя устройство для распыления жидкости в капли, устройство для подачи капель в камеру предварительного смешения, устройство для подачи горючих и других газов в камеру предварительного смешения, устройство для смешивания газов и жидких капель, устройство для удаления из смеси крупных жидких капель, устройство для подачи смеси по меньшей мере в одну горелку и устройство для генерирования пламени.
Кроме того, в соответствии с изобретением поверхности устройства могут быть нагреты. В этом случае жидкость из капель, перемещающихся вблизи поверхности устройства, испаряется в газовом потоке, а соли из жидкости кристаллизуются на поверхностях устройства и не перемещаются в газовом потоке. Таким способом можно препятствовать тому, чтобы жидкость, осадившаяся на поверхностях,
- 2 015999 отрывалась газовым потоком в виде крупных капель.
Жидкие капли в газовом потоке изменяют размер в результате конденсации и испарения. Если диаметр жидкой капли превышает 1 мкм, жидкая капля всегда ведет себя приблизительно одинаково, независимо от того, растворены в ней соли или нет (\ν.Ο. Ηίηάδ, Лсго5о1 Тесйпо1о§у, Рторетбек, ВеНатюг апб Меакигешеп! о£ ЛпЬотпе Ратбс1е8 (Свойства, поведение и измерение взвешенных частиц), 2пб Ебйюп (1999), 1ойп ХУбеу & §оп§, 1пс. Иете Уотк, в частности с. 278-303).
Изменение размера капель для капель более 1 мкм может быть вычислено по формуле прДЛП тл) где бр - диаметр жидкой капли,
- время,
Όν - константа диффузии пара в воздухе,
М - молекулярная масса жидкости,
Я - газовая постоянная, рр - плотность капли, р, - давление пара на расстоянии от жидкой капли,
Т„- температура на расстоянии от жидкой капли, рб - давление пара на поверхности капли и
Тб - температура на поверхности капли.
Если правая часть уравнения имеет отрицательное значение, капля уменьшается. Если значение положительное, капля укрупняется.
Скорость уменьшения размеров капель выше для небольших частиц, то есть в результате испарения небольшие частицы исчезают быстрее, чем частицы больших размеров, и распределение капель по размеру становится более широким. Кроме того, это приводит к тому, что соль, содержащаяся в небольших каплях, высыхает в каналах, что может создать проблемы для работы процесса.
На размер жидких капель влияет также их агломерация, скорость которой зависит от плотности капли.
На поведение капель, диаметр которых превышает 50 мкм, существенное влияние оказывает гравитация. Как правило, в устройстве настоящего изобретения в камере предварительного смещения не образуются капли размером больше 50 мкм.
Согласно одному из вариантов осуществления устройства изобретения, поток аэрозоля из камеры смешения поступает в каналы, где не происходит испарения с поверхности жидких капель, и вследствие этого распределение по размеру капель, полученных в камере предварительного смешения, не становится более широким по мере того, как капли движутся к горелке. Испарение предотвращают регулированием температуры газа, температуры каплеобразующей жидкости, температуры поверхности каналов и давления пара растворителя (относительной влажности, если растворителем является вода).
Согласно одному из вариантов осуществления устройства изобретения аэрозольный поток из камеры смешения поступает в каналы, где происходит конденсация на поверхности жидких капель, и вследствие этого распределение по размеру капель, полученных в камере предварительного смешения, не становится более узким по мере того, как капли движутся к горелке. Конденсацию обеспечивают регулированием температуры газа, температуры каплеобразующей жидкости, температуры поверхности каналов и давления пара растворителя.
Основная идея изобретения заключается в обеспечении получения многокомпонентных наноразмерных частиц при помощи устройства изобретения промышленным и масштабируемым способом. Кроме того, наночастицы, полученные при помощи устройства изобретения, могут использоваться при изготовлении целого ряда продуктов, например, при покрытии или поверхностной модификации стеклянных либо керамических продуктов, или при изготовлении волокнистых преформ, получаемых в процессе производства оптических волокон.
Далее изобретение будет описано более подробно, чтобы посредством примеров проиллюстрировать специалисту в данной области техники некоторые предпочтительные применения и преимущества, которые могут быть достигнуты при помощи изобретения по сравнению с прототипом.
Краткое описание графических материалов
Далее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые графические материалы, где фиг. 1 схематически иллюстрирует устройство, известное из уровня техники, фиг. 2 - предпочтительный вариант осуществления изобретения, фиг. 3 - вариант осуществления изобретения, согласно которому при помощи устройства изобретения получают наночастицы для окрашивания листового стекла, фиг. 4 - вариант осуществления изобретения, согласно которому при помощи устройства изобретения получают наночастицы для покрытия керамической подложки фотокаталитическим полупроводником,
- 3 015999 фиг. 5 - вариант осуществления изобретения, согласно которому при помощи устройства изобретения получают наночастицы для изготовления преформы для оптического волокна,
Фиг. 6 - вариант осуществления изобретения, согласно которому поверхность устройства нагревают, чтобы препятствовать движению больших капель к направленной вниз горелке, и фиг. 7 - устройство изобретения, в котором особое внимание уделяется контролю жидкой капли, используемой при образовании наночастиц.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 схематически представлено устройство, известное из уровня техники, для получения наноразмерных частиц, например, при помощи способа, раскрытого в патентном документе Финляндии ΡΙ 98832. Жидкостной пламенный распылитель 101 создает пламя 108 для распыления вещества, подлежащего распылению. Необходимые газы подают в пламенный распылитель 101 через газовые каналы 102, 103 и 104. Через газовые каналы 102, 103 и 104 подают горючие газы, генерирующие пламя, газ для распыления жидкости, подлежащей распылению, и, возможно, газ для регулирования реакции. Вещество, подлеждащее распылению, вводят в жидкой форме в пламенный распылитель 101 через жидкостной канал 105. Жидкость, подлежащую распылению, перемещают через жидкостной канал 105 нагнетанием ее при помощи насоса 106 для распыления. На конце распылителя пламени имеется форсунка 107, в которой горючие газы поджигают для получения пламени и в которой жидкость, подлежащая распылению, преобразуется в капли под действием распрыскивающего газа. Под действием газового потока жидкие капли попадают в пламя 108, в котором жидкость испаряется, и металлические соединения в веществе, подлежащем распылению, образуют частицы 109.
Когда наноразмерные частицы получают при помощи способа, представленного на фиг. 1, возникает проблема, связанная с тем, что крупные жидкие капли, которые могут образоваться в ходе процесса, полностью не испаряются, и появляются так называемые остаточные частицы, имеющие размер, превышающий требуемый размер наночастиц. Другая проблема данного способа заключается в сложности получения частиц из жидких компонентов, плохо смешивающихся либо реагирующих друг с другом нежелательным образом, с образованием геля, например.
На фиг. 2 представлен предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Жидкие капли 202А распыляют в камере 201 предварительного смешения, используя газодисперсный распылитель 203, в котором жидкое сырье 105А распыляют при помощи горючего газа 104А в виде мелких капель 202. Другие жидкие капли 202В распыляют в той же камере 201 предварительного смешения, используя напорный дисперсный распылитель 204, при помощи которого жидкое сырье 105В распыляют в виде мелких капель 203. Кроме того, в той же камере 201 предварительного смешения распыляют третьи жидкие капли 205, используя распылитель 206 на основе вибрационной пластинки, такой как ультразвуковая пластинка, при помощи которой жидкий источник 207 распыляют в виде мелких капель 205. Горючий газ подают в камеру 201 предварительного смешения из канала 104В. Горючим газом может быть водород, метан, пропан или бутан либо их комбинация, или комбинация этих газов и какого-либо другого газа. Аналогичным образом, кислородсодержащий газ подают в камеру 201 предварительного смешения из канала 103. Кислородсодержащим газом может быть воздух, кислород или озон. Инертный газ, такой как азот или диоксид углерода, подают в камеру предварительного смешения из газового канала 102. Газ, содержащий по меньшей мере один сырьевой материал для получаемых наночастиц, подают в камеру предварительного смешения из газового канала 15. Пар, содержащий по меньшей мере один сырьевой материал для получаемых наночастиц, подают в камеру предварительного смешения из канала 208. Пар вводят путем подачи газа из канала 209 через барботер 211, содержащий жидкость, вследствие чего испарившаяся жидкость (пар) поступает через канал 208 в камеру 201 предварительного смешения. Жидкие капли, газы и пары эффективно перемешиваются в камере 201 предварительного смешения, образуя гомогенную смесь 212. Смесь направляют в сепаратор 213 капель, в котором отделяется смесь 214 для капель, имеющих размер частиц, превышающий величину б. Жидкость, содержащуюся в каплях, подают затем через сборный канал 215 в сборник 216. Сепаратор 213 может быть основан, например, на столкновении, воздушной сепарации, электроклассификации, циклонной сепарации или тому подобном. Смесь 217, из которой извлечены крупные жидкие капли, подают в горелку 218. В горелке смесь поджигают с образованием пламени 108. Пламя предпочтительно является турбулентным или иным, таким что смесь будет эффективно перемешиваться. В пламени 108 жидкие компоненты испаряются, и сырьевые материалы реагируют с образованием частиц 109.
На фиг. 3 представлен предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения применительно к окрашиванию листового стекла. Вместе с тем, рисунок и прилагаемое описание служат в качестве примера использования изобретения в одной из областей применения. Жидкие капли 202А и 202В распыляют в камеру 201 предварительного смешения при помощи двух напорных дисперсных распылителей 204А и 204В, с помощью которых жидкое сырье 105А и 105В распыляют в виде мелких капель. Жидкость 301А засасывается с помощью насоса 302А высокого давления и подается далее в напорный дисперсный распылитель 204А. Жидкость 301А состоит из метанола и растворенного в нем нитрата кобальта(11) Со(ИО3)2-6Н2О в соотношении 20 г нитрата кобальта(П) на 100 мл метанола. Подачу сырья из насоса 302А высокого давления ограничивают дроссельным клапаном 303А или аналогичным устройст
- 4 015999 вом с получением расхода 50 мл/мин. Жидкость 301В засасывается насосом 302В высокого давления и подается далее в напорный дисперсный распылитель 204В. Жидкость 301В состоит из метанола и растворенного в нем нитрата кальция Са(ЫОз)2-4Н2О в соотношении 18 г нитрата кальция на 100 мл метанола. Подачу сырья из насоса 302В высокого давления ограничивают дроссельным клапаном 303В или аналогичным устройством с получением расхода 50 мл/мин. Газообразный водород подают в камеру 201 предварительного смешения из канала 104 с объемным расходом 500 л/мин. В камеру 201 предварительного смешения также подают воздух из канала 103 с объемным расходом 1250 л/мин. Жидкие капли и газы эффективно смешиваются в камере 201 предварительного смешения и образуют гомогенную смесь 212. Смесь поступает далее в сепаратор 213, в котором отделяется смесь 214 для капель, имеющих диаметр, превышающий аэродинамический диаметр 10 мкм. Жидкость, содержащаяся в каплях, поступает далее через сборный канал 215 в сборник 216. Смесь 217, из которой удалены крупные жидкие капли, поступает в горелку 304. Горелка 304 представляет собой щелевую форсунку, имеющую ширину 1000 мм при ширине щели 20 мм. В горелке смесь поджигают с образованием пламени 108. В пламени 108 жидкие компоненты испаряются и сырьевые материалы испаряются и/или образуют ядра кристаллизации и/или конденсируются и/или реагируют с образованием частиц 109. Эти частицы далее направляют к поверхности листового стекла 305, имеющеей температуру, превышающую 600°С, к которой частицы 306 прилипают. Частицы 306 диффундируют и затем растворяются в стекле 305, окрашивая поверхность стекла в синий цвет.
На фиг. 4 представлен предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения применительно к получению фотокаталитической поверхности на керамической подложке. Вместе с тем, рисунок и соответствующее описание служат в качестве примера использования изобретения в одной из областей применения. Жидкие капли 202А и 202В распыляют в камеру 201 предварительного смешения при помощи двух газодисперсных распылителей 203А и 203В, посредством которых жидкое сырье 105А и 105В распыляется в виде мелких капель 202А и 202В. Жидкость 301А подают при помощи шлангового насоса 302А в газодисперсный распылитель 203А. Жидкость 301А состоит из метанола и растворенного в нем тетраэтилортотитаната Т1(ОС2Н5)4 (ТЕОТ) в соотношении 1:1. Объемный расход жидкости регулируют при помощи шлангового насоса 302А, делая его 10 мл/мин. Жидкость 301В подают шланговым насосом 302В в газодисперсный распылитель 105В. Жидкость 301В состоит из метанола и растворенного в нем нитрата серебра Λ§ΝΟ3 в соотношении 10 г нитрата серебра на 100 мл метанола. Объемный расход жидкости регулируют при помощи шлангового насоса 302В, делая его 5 мл/мин. Газообразный водород подают в камеру 201 предварительного смешения с объемным расходом 40 л/мин, отрегулированным при помощи регулятора расхода 401, из канала 102, дополнительно соединенного с газовым каналом газодисперсного распылителя 203А перед подачей в камеру 201 предварительного смешения. Таким же образом кислород подают в камеру 201 предварительного смешения с объемным расходом 20 л/мин, отрегулированным при помощи регулятора расхода 402, из канала 103, дополнительно соединенного с газовым каналом газодисперсного распылителя 203В перед подачей в камеру 201 предварительного смешения. Жидкие капли 202А и 202В и газы эффективно смешиваются в камере 201 предварительного смешения и образуют гомогенную смесь 212. Далее смесь подают в сепаратор 213, где отделяется смесь 214 для капель, имеющих диаметр, превышающий аэродинамический диаметр 10 мкм. Жидкость, содержащуюся в отделенных каплях, подают далее через сборный канал (коллектор) 215 в сборник 216. Смесь 217, из которой удалены крупные жидкие капли, подают в горелку 304. Горелка 304 представляет собой щелевую форсунку, имеющую толщину 300 мм при ширине щели 5 мм. В горелке 304 смесь поджигают с образованием пламени 108. В пламени 108 жидкие компоненты испаряются, и сырьевые материалы реагируют с образованием частиц 109. Эти частицы затем направляют на поверхность керамической подложки, на которую они налипают, образуя фотокаталитическое покрытие подложки.
На фиг. 5 представлен предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения применительно к использованию для получения пористо-волокнистых преформ, необходимых для изготовления активных оптических волокон. Вместе с тем, рисунок и соответствующее описание служат в качестве примера использования изобретения в одной из областей применения. Жидкие капли 202А и 202В распыляют в камеру 201 предварительного смешения при помощи двух газодисперсных распылителей 203А и 203В, в результате чего жидкое сырье 105А и 105В распыляется в виде мелких капель. В качестве распыляющего газа 501А и 501В используют сжатый воздух, который подают в газовые каналы 502А и 502В распылительной форсунки через регуляторы 401 и 402 расхода. Жидкость 301А подают при помощи шлангового насоса 302А в газодисперсный распылитель 203А. Жидкость 301А состоит из метанола и нитрата алюминия Α1(ΝΟ3)2·9Η2Ο в соотношении 20 г нитрата алюминия на 100 мл метанола. Объемный расход жидкости регулируют при помощи шлангового насоса 302А до 12 мл/мин. Жидкость 301В подают при помощи шлангового насоса 302В в газодисперсный распылитель 203В. Жидкость 301В состоит из метанола и растворенного в нем нитрата эрбия Ег^О3Ц5Н2О в соотношении 2 г нитрата эрбия на 100 мл метанола. Объемный расход жидкости регулируют при помощи шлангового насоса 302В до 12 мл/мин. Кислород 209, выступающий в качестве газа-носителя, поступает через регулятор 503 массового расхода в барботер 211. Тетрахлорид кремния §1С14 210 в барботере 211 испаряется в газ-носитель 209 и
- 5 015999 поступает 208 вместе с газом-носителем в камеру 201 предварительного смешения. Расход газа-носителя составляет 500 мл/мин, температура в барботере соответствует 30°С. Газообразный водород подают в камеру 201 предварительного смешения из канала 104 с объемным расходом 30 л/мин. Таким же образом кислород подают в камеру 201 предварительного смешения с объемным расходом 15 л/мин из канала 103. Капли, пары и газы эффективно смешиваются в камере 201 предварительного смешения и образуют гомогенную смесь 212. Далее смесь подают в сепаратор 213, в котором отделяется смесь 214 для капель, имеющих диаметр, превышающий аэродинамический диаметр 8 мкм. Жидкость, содержащуюся в каплях, направляют затем через сборный канал 215 в сборник 216. Смесь 217, из которой удалены крупные жидкие капли, поступает в горелку 218. Горелка 218 представляет собой круглую форсунку, имеющую диаметр 2 мм. В горелке 218 смесь сжигают с образованием пламени 108. В пламени 108 жидкие компоненты испаряются, и сырьевые материалы реагируют с образованием частиц 109. Состав частиц представляет собой 81О2-А12Оз-Ет2Оз при соотношении 100:10:1. Затем эти частицы направляют на поверхность сердечника 504, на которую они налипают и образуют пористый слой стекла. После формирования сердечник 504 извлекают, и в результате получается пористая стеклянная преформа.
На фиг. 6 представлен предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения применительно к направленной вниз горелке для получения наночастиц для покрытия. Вместе с тем, рисунок и соответствующее описание служат в качестве примера использования изобретения в одной из областей применения. Жидкие капли 202А и 202В распыляют в камеру 201 предварительного смешения при помощи двух газодисперсных распылителей 203А и 203В, в результате чего жидкое сырье 105А и 105В распыляется в виде мелких капель 202А и 202В. Жидкость 301А подают при помощи шлангового насоса 302А в газодисперсный распылитель 203А. Жидкость 301А состоит из метанола и растворенного в нем нитрата меди Си(ИО3)2-3Н20 в соотношении 30 г нитрата меди на 100 мл метанола. Объемный расход жидкости регулируют при помощи шлангового насоса 302А до 8 мл/мин. Жидкость подают при помощи шлангового насоса 302В в газодисперсный распылитель 203В. Жидкость 301В представляет собой тетраэтилортосиликат ΊΈΟ8. Объемный расход жидкости регулируют при помощи шлангового насоса 302В до 20 мл/мин. Газообразный водород подают в камеру 201 предварительного смешения с массовым расходом 30 л/мин из каналов 103А и 103В, в то же время служащих в качестве дисперсных газовых каналов газодисперсных распылителей 105А и 105В. Таким же образом в камеру 201 предварительного смешения подают воздух из канала 501 с объемным расходом 75 л/мин. Жидкие капли и газы эффективно смешиваются в камере предварительного смешения 201 и образуют гомогенную смесь 212. Смесь далее подают в горелку 304. Горелка 304 представляет собой щелевую форсунку, имеющую толщину 200 мм при диаметре щели 1 мм. Поверхности 601А и 601В горелки 304 и камеры 201 предварительного смешения нагревают при помощи электронагревателей 602А и 602В до температуры 120°С. Таким образом, метанол 603А и 603В испаряется из частиц 605А и 605В, наносимых на поверхности 601А и 601В, и соли 604А и 604В, содержащиеся в жидкости, прилипают к поверхностям. Соответственно жидкость, прилипающая к поверхности, будет лишена возможности стекания/сбегания с горелки 304. В горелке 304 смесь сжигают с образованием пламени 108. В пламени 108 компоненты жидкости испаряются, и сырьевые материалы реагируют с образованием частиц 109. Частицы далее направляют к поверхности листового стекла 305, к которой частицы 109 прилипают. Частицы диффундируют, растворяются и смешиваются в поверхности листового стекла, окрашивая его в бирюзовый цвет.
На фиг. 7 схематически изображено устройство в соответствии с настоящим изобретением, при этом в устройстве учтены некоторые детали, влияющие на регулирование получаемых капель. Жидкие капли 202 распыляют в камеру 201 предварительного смешения при помощи напорного дисперсного распылителя 203. Жидкость 301, содержащая соли металлов, выступающие в качестве исходного сырья для наночастиц, и их растворитель, подают при помощи насоса 106 для распыления в канал 105. Жидкость распыляют при помощи напорного дисперсного распылителя 203 с помощью газообразного водорода. Перед введением в спринклер (разбрызгиватель) 203 газообразный водород проходит через барботер 717. Барботер 717 содержит растворитель 705, такой же, как тот, в котором растворены соли, служащие сырьем для наночастиц. Растворитель 705 испаряется в газообразном водороде 103, проходя через барботер 717. Количество испаряющегося растворителя зависит от объемного расхода водорода и температуры в барботере 717. Температуру в барботере регулируют путем выдерживания барботера 717 в тепловой бане 704, температуру которой корректируют при помощи терморегулятора 709. Газообразный водород, испаренный растворителем, подают в распылитель 203 через канал 706. Окисляющий газ 104 подают в камеру 201 предварительного смешения через канал 708. Выше канала 708 окисляющий газ 104 подают через барботер 718. Барботер 718 содержит растворитель 707, который может быть таким же или отличаться от растворителя 705. Растворитель 707 испаряется в окисляющий газ, проходящий через барботер 718. Количество испаряющегося растворителя зависит от объемного расхода окисляющего газа и температуры барботера 718. Или же газообразный водород и окисляющий газ могут быть смешаны друг с другом заранее, и предварительно подготовленная газовая смесь может использоваться для распыления жидкости. Такой альтернативный вариант представлен на фиг. 7В, где газообразный водород, проходящий по каналу 706В, и окисляющий газ, проходящий по каналу 708В, объединяются в канале 710 перед использованием газовой смеси для распрыскивания жидкости, движущейся по каналу 105В. Жидкие ка
- 6 015999 пли 202 и газы 706 и 708 смешиваются друг с другом в камере 201 предварительного смешения. Для улучшения перемешивания камера 201 предварительного смешения может содержать рычажки 715, способствующие перемешиванию газовых потоков. В камере 201 предварительного смешения создается требуемое давление паров 716 растворителя 705 и/или 706. Камера 201 предварительного смешения может нагреваться или охлаждаться при помощи нагревающей/охлаждающей рубашки 711, регулируемой при помощи терморегулятора 712. Кроме того, можно вводить дополнительный газовый поток из канала 719 через пористую стенку 714 в камеру предварительного смешения. С помощью газового потока, проходящего через стенку 714, можно уменьшить накопление частиц 202 жидкости на стенках камеры 201. Аэрозольную смесь, выходящую из камеры предварительного смешения, поджигают для получения пламени 108. Выпускное отверстие 719 камеры предварительного смешения располагают так, чтобы расход газа, выпущенного из отверстия, был выше скорости распространения пламени в выходящей газовой смеси, что предотвращает возможность горения пламени в камере 201 предварительного смешения. В пламени капли и содержащиеся в них металлические соли испаряются, реагируют, образуют центры кристаллизации, конденсируются, укрупняются и/или спекаются, образуя наночастицы 109.
В соответствии с настоящим изобретением также предусмотрен способ получения наночастиц. Этот способ позволяет получать жидкие капли, содержащие исходные вещества для наночастиц, капли 202А, 202В подаются в термический реактор, такой как пламя, в котором из капель образуются наночастицы 109. Согласно изобретению, жидкие капли, распыленные из по меньшей мере одного жидкого исходного вещества, и горючие и/или окисляющие газы, составляющие термический реактор, смешиваются перед подачей смеси в термический реактор. Термическим реактором может быть пламя, полученное при помощи горючего газа и окисляющего газа, или плазма, полученная посредством газа.
Обеспечивается среднее значение аэродинамического диаметра жидких капель, подлежащих подаче в пламя, в пределах от 0,1 до 50 мкм. При этом жидкие капли, имеющие аэродинамический диаметр, выходящий за интервал от 5 до 50 мкм, удаляют из газового потока до пламени.
Согласно этому способу газ или пары, принимающие участие по меньшей мере в одной реакции образования наночастиц, примешивают к аэрозольным частицам и горючим или окисляющим газам, обеспечивающим пламя.
Жидкие частицы распыляют при помощи напорного дисперсного распылителя, газодисперсного распылителя или вибрационной пластинки.
Разумеется, специалисту в данной области техники очевидно, что путем объединения разнообразными способами процессов, способов и конструкций, описанных выше применительно к разным областям применения изобретения, можно предусмотреть различные области применения, которые будут находиться в пределах сущности изобретения. Таким образом, приведенные выше примеры не следует рассматривать как ограничивающие изобретение, однако, варианты осуществления изобретения могут свободно варьироваться в пределах признаков изобретения, раскрытых в прилагаемой формуле изобретения.
Разумеется, специалисту в данной области техники также очевидно, что прилагаемые графические материалы предназначены для иллюстрирования изобретения и, следовательно, конструкции и компоненты, фигурирующие в них, изображены без соблюдения точного взаимного масштаба.
Кроме того, специалисту в данной области техники очевидно, что представленные геометрические формы предназначены исключительно для иллюстрирования изобретения и, следовательно, например, форма камеры смешения может быть произвольной, также и форма горелки может быть выбрана произвольно при условии, что использованные геометрические формы, например, не причиняют ущерб, накапливая жидкие частицы. Примером неудачной формы является перфорированная горелка, в которой поверхности между перфорациями могут действовать как ударные коллекторы частиц.
Claims (11)
1. Устройство для получения наночастиц (109), содержащее распылитель (203, 204) для распыления жидкости, содержащей исходные вещества для наночастиц (109), в жидкие капли (202А, 202В), средний аэродинамический диаметр которых составляет от 0,1 до 50 мкм, смесительную камеру (201), соединенную с распылителем для смешивания жидких капель с горючими и/или окисляющими газами с получением смеси, горелку (218), соединенную со смесительной камерой, для сжигания полученной смеси с получением наночастиц (109) из жидких капель (202А, 202В) и устройство (213) для удаления жидких капель, имеющих аэродинамический диаметр, выходящий за пределы интервала от 5 до 50 мкм, из газового потока выше по потоку от горелки (218) для направления жидких капель (202А, 202В), имеющих средний аэродинамический диаметр 5 мкм или менее, в горелку (218).
2. Устройство по п.1, в которм устройство (213) для удаления жидких капель представляет собой импактор, электроклассификатор или воздушный коллектор.
3. Устройство по п.1 или 2, включающее устройство для нагревания поверхностей устройства, находящихся в контакте с потоками смесей.
- 7 015999
4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором горелка (218) выполнена с возможностью создания пламени из горючего газа и окисляющего газа.
5. Устройство по любому из пп.1-4, включающее средство (602А, 602В) для нагревания стенок устройства до температуры, обеспечивающей полное или частичное испарение жидкого компонента капель, перемещающихся вблизи стенок, и прилипание соли, содержащейся в жидкости, к нагретой поверхности.
6. Устройство по любому из пп.1-5, включающее средство для смешивания по меньшей мере одного газа или пара, участвующих в реакции образования наночастиц, с аэрозольными частицами и горючими и окисляющими газами, генерирующими пламя.
7. Устройство по любому из пп.1-6, включающее средство для испарения растворителя, используемого в жидких каплях, по меньшей мере в один из газов и средство введения указанных газов в камеру (201) предварительного смешения.
8. Устройство по любому из пп.1-7, включающее напорный дисперсный распылитель, газодисперсный распылитель или вибрационную пластинку для распыления жидких частиц.
9. Устройство по любому из пп.1-8, выполненное таким образом, что скорость истечения аэрозоля, то есть смеси газ/жидкость, выходящего из камеры (201), выше, чем скорость распространения фронта пламени в указанном аэрозоле.
10. Применение устройства по любому из пп.1-9 для получения наночастиц для окрашивания поверхности листового стекла, для образования фотокаталитической поверхности, для изготовления преформы для оптического волокна и/или для покрытия керамического, стеклянного или металлического объекта.
11. Способ получения наночастиц, согласно которому наночастицы получают при помощи устройства по любому из пп.1-9.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/FI2006/050456 WO2008049954A1 (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Device and method for producing nanoparticles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200970395A1 EA200970395A1 (ru) | 2009-08-28 |
| EA015999B1 true EA015999B1 (ru) | 2012-01-30 |
Family
ID=39324171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200970395A EA015999B1 (ru) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Устройство для получения наночастиц |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8231369B2 (ru) |
| EP (1) | EP2083944A4 (ru) |
| CN (1) | CN101528334B (ru) |
| AU (1) | AU2006349829B2 (ru) |
| BR (1) | BRPI0622077A2 (ru) |
| EA (1) | EA015999B1 (ru) |
| WO (1) | WO2008049954A1 (ru) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2677746A1 (en) * | 2007-02-12 | 2008-08-21 | Beneq Oy | Method for doping glass |
| FI119587B (fi) * | 2007-04-23 | 2009-01-15 | Beneq Oy | Järjestely pienhiukkasten keräämiseksi |
| GB0708381D0 (en) * | 2007-04-30 | 2007-06-06 | Nokia Corp | Method for forming a semiconductor structure |
| FI20080264L (fi) * | 2008-04-03 | 2009-10-04 | Beneq Oy | Pinnoitusmenetelmä ja -laite |
| GB201102237D0 (en) | 2011-02-09 | 2011-03-23 | Kuecept Ltd | Particle formulation |
| US9316645B2 (en) | 2011-10-07 | 2016-04-19 | Brown University | Methods, compositions and kits for imaging cells and tissues using nanoparticles and spatial frequency heterodyne imaging |
| WO2013064728A2 (en) * | 2011-11-01 | 2013-05-10 | Beneq Oy | Surface treatment device and method |
| US9126215B1 (en) | 2012-08-29 | 2015-09-08 | Air Esscentials Inc. | Fluid dispersion assembly |
| US10092918B1 (en) | 2012-08-29 | 2018-10-09 | Air Essentials Inc. | Fluid dispersion assembly |
| FR2999975B1 (fr) | 2012-12-20 | 2015-02-27 | Michelin & Cie | Renfort metallique pret a l'emploi dont la surface est pourvue de nanoparticules de sulfure metallique |
| CA2949093C (en) | 2014-05-15 | 2019-04-30 | Msmh, Llc | Lithium intercalated nanocrystal anodes |
| CA2949102C (en) * | 2014-05-15 | 2019-11-26 | Msmh, Llc | Methods and systems for the synthesis of nanoparticles including strained nanoparticles |
| US10629320B2 (en) | 2014-05-15 | 2020-04-21 | Msmh, Llc | Method for producing sulfur charged carbon nanotubes and cathodes for lithium ion batteries |
| FR3022559B1 (fr) | 2014-06-18 | 2016-07-01 | Michelin & Cie | Graphenisation de surface d'un renfort metallique ou metallise par pyrolyse par projection de flamme |
| FR3022491B1 (fr) | 2014-06-18 | 2016-07-01 | Michelin & Cie | Bandage comportant un renfort, metallique ou metallise, graphenise |
| FR3022490B1 (fr) | 2014-06-18 | 2018-05-18 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Renfort, metallique ou metallise, graphenise |
| US9951420B2 (en) * | 2014-11-10 | 2018-04-24 | Sol Voltaics Ab | Nanowire growth system having nanoparticles aerosol generator |
| US11213848B2 (en) * | 2015-12-11 | 2022-01-04 | Vitro Flat Glass Llc | Nanoparticle coater |
| WO2018075725A1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | Washington University | Synthesis of aerosol gels in a buoyancy-opposed flame reactor |
| IT201600118991A1 (it) * | 2016-11-24 | 2018-05-24 | Univ Degli Studi Genova | Processo di sintesi a freddo di nanoparticelle da fasi aerosolizzate e impianto per la sua attuazione |
| CN108584882A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-09-28 | 武汉工程大学 | 一种纳米材料制备系统及利用该系统生产纳米材料的工艺 |
| JP2021048336A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 三菱電機株式会社 | 処理液生成方法、処理液生成機構、半導体製造装置及び半導体製造方法 |
| FR3105787B1 (fr) | 2019-12-27 | 2022-03-25 | Oreal | Procede de preparation de particules d’oxyde de zinc enrobees par pyrolyse par projection de flamme |
| FR3105789B1 (fr) | 2019-12-27 | 2024-01-12 | Oreal | Particules d’oxyde de metal enrobees d’oxyde de terre rare et son procede de preparation par pyrolyse par projection de flamme |
| FR3105788B1 (fr) | 2019-12-27 | 2024-07-12 | Oreal | Procede de preparation de particules enrobees d’oxyde de silicium par pyrolyse par projection de flamme |
| JP7544845B2 (ja) * | 2020-03-19 | 2024-09-03 | オンザ・コーポレイション | 注入された結晶性および多孔性固体による気相抗菌剤の送達 |
| FR3116434B1 (fr) | 2020-11-24 | 2022-12-02 | Oreal | Utilisation d’un oxyde métallique particulier pour la photoconversion de composés organiques sur les matières kératiniques |
| CN112717848A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-30 | 中国科学院工程热物理研究所 | 脉冲式喷雾蒸发火焰合成方法及装置 |
| CN113181830B (zh) * | 2021-04-30 | 2022-11-29 | 湖南师范大学 | 一种基于莱顿弗罗斯特现象快速制备超粒子的方法 |
| FR3130566B1 (fr) | 2021-12-21 | 2023-12-29 | Oreal | Particules d’oxydes de metaux et de phosphore enrobees, et leur preparation par pyrolyse par projection de flamme |
| FR3130789A1 (fr) | 2021-12-21 | 2023-06-23 | L'oreal | Particules de sous-oxydes de cerium enrobees et leur preparation par pyrolyse par projection de flamme |
| FR3130563B1 (fr) | 2021-12-21 | 2024-11-22 | Oreal | Particules colorantes d’oxydes et de sous-oxydes de metaux enrobees, et leur preparation par pyrolyse par projection de flamme |
| KR20230102606A (ko) * | 2021-12-30 | 2023-07-07 | 이창훈 | 플라즈마 서스펜션 코팅 시스템 및 방법 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5876683A (en) * | 1995-11-02 | 1999-03-02 | Glumac; Nicholas | Combustion flame synthesis of nanophase materials |
| EP0662521B1 (en) * | 1994-01-05 | 1999-10-27 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Method for making silver-palladium alloy powders by areosol decomposition |
| WO2000027523A1 (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-18 | Nanogram Corporation | Reactant delivery apparatuses |
| US20020031658A1 (en) * | 1995-11-13 | 2002-03-14 | Gan-Moog Chow | Nanosize particle coatings made by thermally spraying solution precursor feedstocks |
| US20060166057A1 (en) * | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Cabot Corporation | Method of making nanoparticulates and use of the nanoparticulates to make products using a flame reactor |
| FI20050595A (fi) * | 2005-06-06 | 2006-12-07 | Beneq Oy | Menetelmä ja laite nanohiukkasten tuottamiseksi |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3899573A (en) * | 1971-10-18 | 1975-08-12 | Exxon Research Engineering Co | Production of fine powders |
| US4148628A (en) * | 1977-02-18 | 1979-04-10 | Toyo Soda Manufacturing Co., Ltd. | Process of producing metallic chromium |
| JPS6058283B2 (ja) * | 1978-03-24 | 1985-12-19 | 東ソー株式会社 | 冶金用添加剤の製造法 |
| US4246208A (en) * | 1979-03-22 | 1981-01-20 | Xerox Corporation | Dust-free plasma spheroidization |
| DE3311343C2 (de) * | 1983-03-29 | 1987-04-23 | Alfred Prof. Dipl.-Ing.Dr.-Ing. 7830 Emmendingen Walz | Verfahren zur Herstellung von feinen Metallpulvern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US4731517A (en) * | 1986-03-13 | 1988-03-15 | Cheney Richard F | Powder atomizing methods and apparatus |
| US5277977A (en) * | 1988-12-29 | 1994-01-11 | Tdk Corporation | Ferromagnetic stabilized ultrafine spherical hexagonal crystalline Fe2 |
| US5294242A (en) * | 1991-09-30 | 1994-03-15 | Air Products And Chemicals | Method for making metal powders |
| US5366204A (en) * | 1992-06-15 | 1994-11-22 | General Electric Company | Integral induction heating of close coupled nozzle |
| US5447708A (en) * | 1993-01-21 | 1995-09-05 | Physical Sciences, Inc. | Apparatus for producing nanoscale ceramic powders |
| US5595765A (en) * | 1994-12-27 | 1997-01-21 | General Electric Company | Apparatus and method for converting axisymmetric gas flow plenums into non-axisymmetric gas flow plenums |
| US5601781A (en) * | 1995-06-22 | 1997-02-11 | General Electric Company | Close-coupled atomization utilizing non-axisymmetric melt flow |
| US6652967B2 (en) * | 2001-08-08 | 2003-11-25 | Nanoproducts Corporation | Nano-dispersed powders and methods for their manufacture |
| US6165247A (en) * | 1997-02-24 | 2000-12-26 | Superior Micropowders, Llc | Methods for producing platinum powders |
| US6264742B1 (en) * | 1998-07-10 | 2001-07-24 | Ball Semiconductor Inc. | Single crystal processing by in-situ seed injection |
| US6398125B1 (en) * | 2001-02-10 | 2002-06-04 | Nanotek Instruments, Inc. | Process and apparatus for the production of nanometer-sized powders |
| US6939389B2 (en) * | 2003-08-08 | 2005-09-06 | Frank Mooney | Method and apparatus for manufacturing fine powders |
| US6911618B1 (en) * | 2004-02-03 | 2005-06-28 | Hitachi Metals, Ltd. | Method of producing minute metal balls |
| US7262384B2 (en) * | 2004-09-30 | 2007-08-28 | Novacentrix, Corp. | Reaction vessel and method for synthesizing nanoparticles using cyclonic gas flow |
| EP1760043A1 (en) * | 2005-09-06 | 2007-03-07 | ETH Zürich, ETH Transfer | Reducing flame spray pyrolysis method for the production of metal, non-oxidic, ceramic and reduced metal oxide powders and nano-powders |
-
2006
- 2006-10-24 CN CN2006800561300A patent/CN101528334B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-24 AU AU2006349829A patent/AU2006349829B2/en not_active Ceased
- 2006-10-24 US US12/443,902 patent/US8231369B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-24 EA EA200970395A patent/EA015999B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-10-24 EP EP06807997.9A patent/EP2083944A4/en not_active Withdrawn
- 2006-10-24 BR BRPI0622077-0A patent/BRPI0622077A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2006-10-24 WO PCT/FI2006/050456 patent/WO2008049954A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0662521B1 (en) * | 1994-01-05 | 1999-10-27 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Method for making silver-palladium alloy powders by areosol decomposition |
| US5876683A (en) * | 1995-11-02 | 1999-03-02 | Glumac; Nicholas | Combustion flame synthesis of nanophase materials |
| US20020031658A1 (en) * | 1995-11-13 | 2002-03-14 | Gan-Moog Chow | Nanosize particle coatings made by thermally spraying solution precursor feedstocks |
| WO2000027523A1 (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-18 | Nanogram Corporation | Reactant delivery apparatuses |
| US20060166057A1 (en) * | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Cabot Corporation | Method of making nanoparticulates and use of the nanoparticulates to make products using a flame reactor |
| FI20050595A (fi) * | 2005-06-06 | 2006-12-07 | Beneq Oy | Menetelmä ja laite nanohiukkasten tuottamiseksi |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2006349829B2 (en) | 2011-12-15 |
| EA200970395A1 (ru) | 2009-08-28 |
| EP2083944A4 (en) | 2013-07-24 |
| WO2008049954A8 (en) | 2008-07-24 |
| US20090317504A1 (en) | 2009-12-24 |
| AU2006349829A1 (en) | 2008-05-02 |
| WO2008049954A1 (en) | 2008-05-02 |
| EP2083944A1 (en) | 2009-08-05 |
| CN101528334A (zh) | 2009-09-09 |
| CN101528334B (zh) | 2012-04-04 |
| BRPI0622077A2 (pt) | 2014-05-20 |
| US8231369B2 (en) | 2012-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA015999B1 (ru) | Устройство для получения наночастиц | |
| EA017446B1 (ru) | Устройство и способ для получения частиц | |
| US6409839B1 (en) | Method and apparatus for vapor generation and film deposition | |
| Fauchais et al. | Key challenges and opportunities in suspension and solution plasma spraying | |
| EA021546B1 (ru) | Способ и устройство для получения покрытия на поверхности стекла | |
| KR19990036147A (ko) | 근 초임계 및 초임계 유동 용액의 열적 분무를 이용한 화학증착 및 분말 형성 | |
| JP6133319B2 (ja) | 気相からの堆積によって、かつ液状のシロキサン供給材料を霧化することによる合成石英ガラスの製造法 | |
| US7220456B2 (en) | Process for the selective deposition of particulate material | |
| FI116619B (fi) | Menetelmä ja laite optisen materiaalin tuottamiseksi sekä optinen aaltojohde | |
| Aromaa et al. | The effect of process parameters on the Liquid Flame Spray generated titania nanoparticles | |
| JP2008542546A (ja) | 所望材料の均一な層の堆積 | |
| US20170113213A1 (en) | Catalyst particle and method for producing thereof | |
| JP4875628B2 (ja) | 還流セルを通して流体をミクロ混合するための手順およびデバイス | |
| JP4504569B2 (ja) | 原料を噴霧する方法および装置 | |
| JP2003502264A (ja) | 噴霧熱分解または噴霧乾燥プロセスおよびそれを実施するためのプラント | |
| EP2561116A1 (en) | Coating method and apparatus | |
| FI117971B (fi) | Menetelmä ja laitteisto nanohiukkasten tuottamiseksi | |
| US20090095128A1 (en) | Uniform aerosol delivery for flow-based pyrolysis for inorganic material synthesis | |
| FI117790B (fi) | Menetelmä ja laite materiaalin pinnoittamiseksi | |
| JP4442869B2 (ja) | 複合微粒子の製造方法及び微粒子製造装置 | |
| McHugh et al. | Use of de laval nozzles in spray forming | |
| Marijnissen et al. | The Production of Nanoparticles: The “Top-Down” Approach, with Emphasis on Aerosol Routes, Especially Electrohydrodynamic Atomization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |