一种用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置的制作方法

1.本技术属于纳米技术领域，具体涉及一种用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置。


背景技术：

2.纳米颗粒，又称纳米尘埃，纳米尘末，指纳米量级的微观颗粒。纳米颗粒具有重要的科学研究价值，它搭起了大块物质和原子、分子之间的桥梁。大块物质的物理性质通常与大小无关，但是在纳米尺寸上却通常并非如此。目前观测到了一些特殊的物理性质，例如：半导体纳米颗粒的量子束缚，一些金属纳米颗粒的表面等离子体共振(surface plasmon resonance)，磁性材料的超顺磁性，这些性质使纳米颗粒在光电、生物等领域获得快速发展。
3.目前主要采用溶液法制备纳米颗粒，然而在处理混合有纳米颗粒的液体时，经常会遇到由于纳米颗粒在液体中的溶解性不够，导致纳米颗粒在液体中很难分散开，从而纳米颗粒会在液体中大量团聚，或者是含有纳米颗粒的溶液放置一段时间后，纳米颗粒会发生团聚沉降，极大影响纳米颗粒的发展与应用。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本技术提供一种用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置，包括：
5.容纳设备，用于放置混合有纳米颗粒的液体；以及
6.处理设备，用于产生气体，所述气体使所述液体中的纳米颗粒相互分离。
7.进一步地，所述处理设备包括：
8.第一添加器，用于向所述液体中添加第一反应物；以及
9.第二添加器，用于向所述液体中添加第二反应物；
10.其中，所述第一反应物与所述第二反应物反应生成气体，所述第一添加器、所述第二添加器分别与所述容纳设备相连。
11.进一步地，所述处理设备包括压力调节器，所述压力调节器用于使所述液体产生气体。
12.进一步地，所述压力调节器包括压力泵，所述压力泵用于产生正压或负压。
13.进一步地，所述压力调节器还包括溶气罐和释放罐，所述溶气罐与所述压力泵相连，所述释放罐分别与所述溶气罐、所述容纳设备相连；
14.优选地，所述释放罐包括若干释放口，所述释放口与所述容纳设备相连，所述释放口与所述液体接触。
15.进一步地，所述处理设备包括超声处理器；
16.优选地，所述超声处理器包括变幅件，用于在所述液体中产生超声波。
17.进一步地，所述处理设备包括电解器，用于在所述液体中电解产生气体。
18.进一步地，所述处理设备包括搅拌器，用于搅拌所述液体。
19.进一步地，所述处理设备还包括温控器，所述温控器用于调节所述液体的温度，所述温控器与所述容纳设备相连。
20.进一步地，所述气体包括二氧化碳、氮气、惰性气体中的至少一种；
21.优选地，所述气体在所述液体中形成气泡；
22.优选地，所述气泡包括微纳米气泡，和/或，纳米气泡；
23.优选地，所述处理装置还包括传感设备，所述传感设备与所述处理设备连接，其中，所述传感设备用于感测到所述液体中产生团聚物时发送产生气体的指令，所述处理设备接收到所述指令后进行产生气体操作。
24.进一步地，所述纳米颗粒包括量子点、纳米线、纳米片中的至少一种；
25.优选地，所述纳米线包括金纳米线、银纳米线、铜纳米线、铁纳米线、钴纳米线、钙钛矿纳米线、镍纳米线、碳纳米线、磷化铟纳米线、硅纳米线、氮化镓纳米线、硒化镉纳米线、二氧化硅纳米线、二氧化钛纳米线、dna类纳米线中的至少一种。
26.有益效果：本发明的实施例提供一种用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置，包括容纳设备，用于放置混合有纳米颗粒的液体；以及处理设备，用于产生气体，所述气体使所述液体中的纳米颗粒相互分离，本技术通过处理设备对容纳设备里的混合有纳米颗粒的液体进行处理，产生气体，所述气体使纳米颗粒之间有效分离，使纳米颗粒在液体中均匀分布，利于液体中纳米颗粒的制备、纯化、储藏及运输等应用。
附图说明
27.图1为本技术第一实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置示意图；
28.图2为本技术第二实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置示意图；
29.图3为本技术第三实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置示意图；
30.图4为本技术第四实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置示意图；
31.图5为本技术第五实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置示意图；
32.图6为本技术第六实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置示意图。
33.在附图中相同的部件使用了相同的附图标记，附图仅示意性地显示了本技术的实施方案。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施方式，对本技术实施例中的技术方案进行详细地描述。应注意的是，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部实施方式。示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本技术公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
35.此外，附图仅为本技术公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
36.除非明确地相反描述，措辞“包括”和措辞“包含”用于本说明书中时表明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、要素、和/或组分，但是不排除存在或添加一个或多个其
它特征、区域、整体、步骤、操作、要素、组分、和/或其集合。因此，以上措辞将被理解为意味着包括所陈述的要素，但不排除任何其它要素。
37.将理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用于描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组分、区域、层或部分区别于另外的元件、组分、区域、层或部分。因而，在不背离本实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组分、区域、层或部分可称为第二元件、组分、区域、层或部分。
38.针对目前纳米颗粒在液体中分散困难的问题，本技术提供一种用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置包括容纳设备，用于放置纳米颗粒和液体；以及处理设备，用于产生气体，所述气体使纳米颗粒在液体中相互分离。本技术的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置通过设置处理设备，产生气体，使纳米颗粒在气体的冲击下在液体中进行分散，当发生纳米颗粒缠绕时，可以使纳米颗粒相互分离，从而使得纳米颗粒在溶液中更为均匀。
39.本实施例的容纳设备的横截面形状包括但不限于圆形、方形、弧形、不规则形状中的任意一种或者其组合。容纳设备的材料可以为无机材料、有机材料中的至少一种，例如可以为不锈钢材料或聚酯纤维材料，可以根据实际需要进行选择，本技术对此不进行限制，只要能满足放置纳米颗粒和液体的要求即可。
40.本实施例处理设备的处理方法包括但不限于化学方法、物理方法、生物方法，只要能满足产生气体，且该气体使纳米颗粒相互分离开来即可。可以采用现有技术提到的处理方法来产生气体。
41.本技术实施例对处理设备与容纳设备的位置不进行限制，只要能满足处理设备产生的气体使纳米颗粒在液体中相互分离即可。例如处理设备可以设置于容纳设备内部，也可以设置于容纳设备侧方，也可以设置于容纳设备上方，还可以设置于容纳设备下方。
42.本技术实施例的处理设备与容纳设备的连接可以为直接连接，也可以为间接连接，例如处理设备可以连接于容纳设备的中下部，或者处理设备的一部分可以设置于容纳设备里的液体中，处理设备通过液体与容纳设备进行连接，本技术对此不进行限制，只要通过处理设备能在液体中产生气体进而使纳米颗粒在液体中相互分离，即属于本技术的保护范围。
43.在本技术的一个具体实施方式中，本技术的纳米颗粒处理装置的处理设备包括第一添加器，用于向所述液体添加第一反应物；以及第二添加器，用于向所述液体添加第二反应物。其中，所述第一反应物与所述第二反应物反应生成气体，所述第一添加器、所述第二添加器分别与所述容纳设备相连。本实施方式通过在第一添加器和第二添加器中分别添加第一反应物和第二反应物，由第一反应物和第二反应物在液体中生成的气体使纳米颗粒在液体中相互分离。
44.本技术实施例的第一添加器、第二添加器可以分开设置，也可以为一体化设置，例如第一添加器和第二添加器可以设置为一体式添加器的两个并行的部件，根据需要进行第一反应物、第二反应物的添加。第一添加器、第二添加器的形状包括但不限于长条形、圆筒形、圆台形，第一添加器、第二添加器的材料可以选用现有技术中通常使用的材料，包括但不限于合金材料、树脂材料，只要符合装载第一反应物、第二反应物的要求的材料均属于本
申请的保护范围。
45.本技术实施例的第一反应物、第二反应物可以根据需要进行选用，例如第一反应物可以为碳酸盐类物质、第二反应物可以为弱酸。碳酸盐类物质包括碳酸正盐、碱式碳酸盐或碳酸氢盐中的至少一种，碳酸盐具体可以包括碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸锂、碳酸氢锂、碳酸镁、碳酸钙、碳酸钾或碳酸氢钾中的至少一种；弱酸包括羧酸，例如包括乙酸。本技术的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置不对第一反应物、第二反应物的材料进行限制，只要能产生气体，进而有效分散纳米颗粒于液体中的第一反应物材料和第二反应物材料都属于本技术的保护范围。
46.本技术实施例的另一具体实施方式中，本技术的纳米颗粒处理装置的处理设备包括压力调节器，压力调节器用于使液体产生气泡。本技术实施方式中的压力调节器使容纳设备产生气压，例如可以产生正压，也可以产生负压，从而促使液体中产生气体，以分离液体中的纳米颗粒。
47.本技术的一个具体实施方式中，压力调节器还包括溶气罐和释放罐，释放罐分别与溶气罐、容纳设备相连。溶气罐用于使气体溶于液体中，此处的液体可以为分散纳米颗粒的液体，也可以为分散纳米颗粒液体里的某种成分，还可以为其他溶液。本技术对此不进行限制，只要可以溶解气体，并能使纳米颗粒相互分散开的液体均属于本技术的保护范围。本实施方式中的压力泵主要产生正压。
48.本技术的优选实施方式中，释放罐包括若干释放口，释放口与容纳设备的底部相连接；释放口用于释放溶气罐里的气液混合物，以在液体中产生气体，该气体使纳米颗粒在液体中相互分离。释放口与用于分散纳米颗粒的液体接触，例如释放口位于用于分散纳米颗粒的液体的液面下方将更利于使溶气罐里的气液混合物进入用于分散纳米颗粒的液体中产生气泡。释放口可以有多个，例如释放口可以有2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个，释放口可以根据使用需要均匀设置于容纳设备底部。
49.本技术的一个具体实施方式中，本技术的纳米颗粒处理装置的处理设备包括超声处理器，通过超声空化作用产生气体，气体可以使用于分散纳米颗粒的液体中的纳米颗粒有效分离。
50.本技术的一个优选实施方式中，超声处理器包括变幅件，用于在混合有纳米颗粒的液体中产生超声波。当超声波能量足够高时，就会产生“超声空化”现象，即指存在于液体中的微小气泡(空化核)在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃闭合的过程。超声空化产生的气泡将可以使用于分散纳米颗粒的液体中的纳米颗粒相互分离，防止纳米颗粒团聚沉淀。
51.在本技术的一个具体实施方式中，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置还包括电解器，用于在用于分散纳米颗粒的液体中电解产生气体。根据用于分散纳米颗粒的液体的种类不同选择不同的电解电压。电解器可以设置于容纳设备底部，也可以从容纳设备的上方伸入容纳设备内部，只要电解器与用于分散纳米颗粒的液体接触即可。本技术的电解器可以与上述的任一的处理设备联合使用。
52.在本技术的一个具体实施方式中，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置的处理设备还包括搅拌器，用于搅拌用于分散纳米颗粒的液体。搅拌器可以高速转动产生旋切作用使用于分散纳米颗粒的液体中产生气体，搅拌器也可以作为处理设备的辅助设备，协助
处理设备更快速的产生气体。本技术的搅拌器可以与上述的任一的处理设备联合使用。
53.在本技术的一个具体实施方式中，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置还包括温控器，温控器用于调节用于分散纳米颗粒的液体的温度，所述温控器与所述容纳设备相连。温控器可以升温使用于分散纳米颗粒的液体产生气体，温控器也可以作为处理设备的协助设备，协助处理设备更快速产生大量气体。本技术的温控器可以与上述的任一的处理设备联合使用，也可以与上述搅拌器、电解器联合使用。装置中各个部分协同作用，可以达到更好的分散效果。
54.在本技术的一个具体实施方式中，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置还包括传感设备，传感设备与处理设备连接。传感设备用于感测到所述液体中产生团聚物时发送产生气体的指令，处理设备接收到所述指令后进行产生气体操作。所述传感设备包括但不限于光线传感设备、生物传感设备、电导传感设备、压力传感设备中的一种或多种，根据实际需要进行选用即可，本技术的传感设备的安装位置根据实际需要设置，本技术对此不进行限定。通过在用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置设置传感设备，提高处理装置的自动化水平，对混合有纳米颗粒的液体中的处理实现自动化操作，有效避免纳米颗粒在液体中团聚沉淀，使纳米颗粒均匀分散于液体中。
55.在本技术的一个具体实施方式中，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置的气体包括二氧化碳、氮气、惰性气体中的至少一种。气体存在不会损伤纳米颗粒，而主要是使液体中的纳米颗粒之间相互分离。
56.在本技术的一个优选实施方式中，气体在用于分散纳米颗粒的液体中形成气泡，使液体中的纳米颗粒有效实现相互分离，对于液体中存在缠绕的纳米颗粒，气泡可以使其打开，使纳米颗粒之间实现相互分离。气泡包括微纳米气泡，和/或，纳米气泡。微纳米气泡是指气泡直径介于纳米气泡和微米气泡之间的一种气液混合体，其直径一般在一千纳米到几十微米之间。纳米气泡指气泡直径一般在一千纳米以下的气液混合体。
57.本技术的纳米颗粒为至少在一个维度上尺寸小于100纳米的颗粒。纳米颗粒容易在溶液中发生团聚，通过使用本技术的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置，可以有效解决纳米颗粒团聚的问题，使纳米颗粒在液体中分散更为均匀。
58.在本技术一个优选实施方式中，纳米颗粒包括量子点、纳米线、纳米片中的至少一种。纳米颗粒由于尺寸很小，容易在溶液中发生团聚而沉淀，使用本技术的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置，可有效防止纳米颗粒团聚或者打结。
59.在本技术另一优选实施方式中，纳米颗粒包括金纳米线、银纳米线、铜纳米线、铁纳米线、钴纳米线、钙钛矿纳米线、镍纳米线、碳纳米线、磷化铟纳米线、硅纳米线、氮化镓纳米线、硒化镉纳米线、二氧化硅纳米线、二氧化钛纳米线或者dna类纳米线中的至少一种。纳米线颗粒在溶液中更容易发生团聚，例如纳米线发生打结/并线，利用本技术的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置产生气体，可以有效解决纳米线缠绕、打结的问题，使纳米线在溶液中分散更加均匀。
60.本技术中术语“纳米线”是指细长的纳米级对象，其基本上是实心的。一般的，纳米线具有纳米范围内的横向尺寸(例如，以直径、宽度、或表示跨正交方向的平均值的宽度或直径形式的截面尺寸)。
61.可以理解的是，本技术实施方式中提到的结构、数量、材质等均可以根据实际需要
进行设置，本技术对此不进行限制。通过本技术的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置对用于分散纳米颗粒的液体进行处理，可以使纳米颗粒之间相互分离，纳米颗粒在液体中的分散更均匀，有利于液体中纳米颗粒的制备、储存及运输。
62.本技术的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置，不仅在纳米颗粒制备时即可使其均匀分散于液体中，而且在运输、存储或使用前，也可使用该处理装置对纳米颗粒分散于液体中的体系进行处理，使该体系中的纳米颗粒分散均匀，有利于纳米颗粒的后续应用，充分发挥如发光、导电、示踪等作用。
63.虽然本技术写的是用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置，可以理解，本技术的装置、器、罐、件等仅为便于描述，而非对本技术的限定。本技术的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置可以是大的机械设备，如有需要，也可以变身为小巧物品，例如可为处理袋、处理盒等，本技术不以此为限，根据实际需要进行选用，只要用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置使用的部件发挥的功能与本技术的相应部件功能一致即可认为属于本技术的保护范围。
64.以下将结合实施例更详细地根据本技术的一些示例性实施方式描述用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置的结构，然而，本技术的示例性实施方式不限于此。
65.实施例1
66.如图1所示，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100包括容纳设备11、溶气罐12、气罐13、射流器14、流量泵15、压力泵16、开口17、释放罐18、传感设备19，开口17位于容纳设备11上，溶气罐12分别与释放罐18和射流器14相连，射流器14通过流量泵15与容纳设备11连接，传感设备19分别与容纳设备11和射流器14相连。
67.本实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100的工作过程如下：
68.纳米颗粒与液体一起通过开口17进入容纳设备，当传感设备19感应到容纳设备11中的混合有纳米颗粒的液体中产生团聚物时，发送指令至射流器14，射流器14接收到指令后，流量泵15把容纳设备11的部分用于分散纳米颗粒的液体泵入射流器14，压力泵16把气罐13的气体泵入射流器14，部分用于分散纳米颗粒的液体与气体被射流器14射入溶气罐12并在溶气罐12中进行混合得到气液混合物，气液混合物通过释放罐18上的释放口(未示出)释放进入容纳设备11底部，在容纳设备11的用于分散纳米颗粒的液体中产生微纳米气泡，微纳米气泡使容纳设备11里的液体中的纳米颗粒相互分离，处理后得到的分散有纳米颗粒的液体在常温下静置10天，都不会出现沉淀。
69.实施例2
70.如图2所示，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100包括容纳设备11、第一添加器21、第二添加器22、两个搅拌器23，第一添加器21用于向混合有纳米颗粒的液体中添加碳酸氢钠溶液，第二添加器22用于向混合有纳米颗粒的液体中添加醋酸溶液。
71.本实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100的工作过程如下：
72.容纳设备11放置混合有纳米颗粒的液体，碳酸氢钠溶液从第一添加器21添加进入容纳设备11，醋酸溶液通过第二添加器22添加进入容纳设备11，两个搅拌器23把碳酸氢钠溶液、醋酸溶液和混合有纳米颗粒的液体混合均匀，使碳酸氢钠与醋酸反应生成二氧化碳，二氧化碳形成纳米气泡，使液体中的纳米颗粒相互分离，分散有纳米颗粒的液体在常温下静置10天，都不会出现沉淀。
73.实施例3
74.如图3所示，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100包括容纳设备11、超声处理器30，超声处理器30包括三个变幅件31，变幅件31用于在混合有纳米颗粒的液体中产生超声波。采用20～40khz的超声频率，使变幅件31在混合有纳米颗粒的液体中产生超声空化现象，进而使液体中的纳米颗粒有效分离，分散有纳米颗粒的液体在常温下静置10天，都不会出现沉淀。
75.实施例4
76.如图4所示，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100包括容纳设备11、电解器40，电解器40包括第一电极41和第二电极42，第一电极41、第二电极42的极性不同。通过第一电极41与第二电极42的微电解作用，在混合有纳米颗粒的液体中产生微纳米气泡，使液体中的纳米颗粒相互分离，分散有纳米颗粒的液体在常温下静置10天，都不会出现沉淀。
77.实施例5
78.如图5所示，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100包括容纳设备11、开口17、搅拌器23、超声处理器30、温控器70、真空泵50、传感设备19，超声处理器30包括变幅件31，变幅件31、搅拌器23、温控器70伸入容纳设备11的混合有纳米颗粒的液体中，传感设备19分别连接超声处理器30、搅拌器23和温控器70。
79.本实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100的工作过程如下：
80.混合有纳米颗粒的液体从开口17进入容纳设备，当传感设备19感测到容纳设备11的混合有纳米颗粒的液体中存在打结的纳米颗粒时，发送指令至超声处理器30、搅拌器23、温控器70，此时关闭开口17，真空泵50对容纳设备进行抽真空，温控器70升高温度，超声处理器30控制变幅件31产生超声波，搅拌器23搅拌混合有纳米颗粒的液体，使混合有纳米颗粒的液体产生纳米气泡，从而让液体中的纳米颗粒相互分离，分散有纳米颗粒的液体在常温下静置10天，都不会出现沉淀。
81.实施例6
82.如图6所示，用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100包括容纳设备11、真空气浮室60、真空泵50。
83.本实施例的用于分散纳米颗粒于液体中的处理装置100的工作过程如下：
84.常压下对混合有纳米颗粒的液体进行充分曝气，使水中溶气趋于饱和后，静置一段时间，使大气泡脱除，然后将其连续送入真空气浮室60中，保持真空气浮室60在一定的真空度下处理一段时间，之后将处理后的混合有纳米颗粒的液体输出真空气浮室60。通过真空气浮法对容纳设备11里的混合有纳米颗粒的液体进行产气处理，将使液体中的纳米颗粒相互分离，分散有纳米颗粒的液体在常温下静置10天，都不会出现沉淀。
85.尽管发明人已经对本技术的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本技术精神的实质，本技术中出现的术语用于对本技术技术方案的阐述和理解，并不能构成对本技术的限制。