CN107363268A - 一种连续制备高固含量纳米银的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续制备高固含量纳米银的装置与方法，其中的装置包括原料容器、撞击流混合器、微波反应器、超声生长组合装置和超声搅拌生长装置，所述原料容器包括醇原料容器和多个银盐混合液原料容器，所述醇原料容器、一个银盐混合液原料容器分别与撞击流混合器的进料口连接，所述撞击流混合器的出料口与微波反应器连接，所述微波反应器的出口与超声生长组合装置的入口连接，所述超声生长组合装置的出口与超声搅拌生长装置连接。采用本发明的技术方案，具有连续、可分割形核和生长过程、前驱体浓度高、生产效率高、稳定性好、可控性强、放大容易等优势，特别适合于工业化大规模制备一致性和稳定性好的银纳米颗粒。

Description

一种连续制备高固含量纳米银的装置与方法

技术领域

本发明属于金属纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种连续制备高固含量纳米银的装置与方法。

背景技术

银纳米颗粒因其独特的物理、化学性质，在包括导电、导热、杀菌以及表面增强拉曼、金属增强荧光散射、传感、成像等在内的众多领域中都具有广阔的应用前景。根据Project on Emerging Nanotechnologies 2013年发布的统计数据，在32个国家的622家公司共有1814种含有纳米材料的商品在售，其中含有银纳米材料的产品共有435种之多，占总数的24%。近年来，随着纳米银在传感、成像以及柔性电子装置等新领域的应用开发逐渐深入，以及随着导电、导热领域中使用的银材料的纳米化，作为商业化最成熟的纳米材料之一，纳米银材料的市场前景将更加广阔。

纳米银材料大规模商业化应用的前提和物质基础必然是高固含量纳米银颗粒的规模化制备。目前银纳米颗粒的制备方法可分为物理法和化学法两种，物理法的优点在于不含溶剂，产物杂质少，但缺点在于难以得到大量尺寸均匀的纳米颗粒，而且制备过程中能耗大、原料浪费较多，以及设备复杂、昂贵。而化学法更节能，实验条件更容易控制，所制备纳米材料的尺寸和形貌控制更有效，是目前制备各种纳米材料应用最广泛的方法。

常用的制备纳米银颗粒的化学方法主要有还原法、水热合成法、多元醇法和光化学法等，这些方法通常都是采用非连续的方式，在同一个反应容器中形核生长来制备纳米银颗粒的，没能把纳米银制备的形核和生长过程分割开来，这样制备的纳米银颗粒尺寸分布宽、批次间的一致性和稳定性差。另外，这些方法还有一个共同的问题，就是为了使最终的产物具有均匀的形貌和尺寸，前驱体的浓度一般不超过0.1mol/L，导致所制备纳米银溶胶的固含量很低，远远达不到商业化应用的需要。可见，这些非连续的、无法分割形核和生长过程、以及前驱体浓度很低的方法都不具备工业化生产纳米银的条件，很有必要开发一种可连续大规模制备高固含量银纳米颗粒的装置与方法。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种连续制备高固含量纳米银的装置与方法，具有连续、可分割形核和生长过程、前驱体浓度高、生产效率高、稳定性好、可控性强、放大容易等优势，特别适合于工业化大规模制备一致性和稳定性好的银纳米颗粒。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种连续制备高固含量纳米银的装置，其包括原料容器、撞击流混合器、微波反应器、超声生长组合装置和超声搅拌生长装置，所述原料容器包括醇原料容器和多个银盐混合液原料容器，所述醇原料容器、一个银盐混合液原料容器分别与撞击流混合器的进料口连接，所述撞击流混合器的出料口与微波反应器连接，所述微波反应器的出口与超声生长组合装置的入口连接，所述超声生长组合装置的出口与超声搅拌生长装置连接；其中，所述超声生长组合装置包括至少两个以上的超声生长单元串联而成，每个超声生长单元包括一个超声波反应器和一个银盐混合液原料容器，每个超声生长单元中，银盐混合液原料容器的出口与超声波反应器的入口连接，相邻的两个超声生长单元的超声波反应器相互连接；

将所述醇原料容器、银盐混合液原料容器中的原料泵入到撞击流混合器中进行混合，然后进入到微波反应器中进行微波加热反应得到银种子溶胶，经过微波加热的银种子溶胶进入到超声生长组合装置的超声波反应器中，同时超声生长单元的银盐混合液原料容器的银盐混合液也进入到超声波反应器中使银种子进一步长大，在超声生长组合装置中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长装置中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，完全消耗银盐原料；其中，所述银盐混合液为银盐、表面活性剂和水的混合溶液。

其中，所述撞击流混合器综合了撞击流和静态混合器的优势，能把两种体积流量相差不大的液体，采用相向高速撞击实现快速混合，撞击混合后的液体进一步通过静态混合器实现更加均匀的传质混合。不同液态物料的传质要求，如混合效果、混合时间、混合流量等，可以简单的通过提高液流流速、增大管径尺寸、延长管道长度等手段来实现，因此撞击流混合器具有传质混合速度快、混合效率高、流量大、放大容易、连续、稳定、可控性强等多种优点。特别是，在整个混合器内没有任何动力元件，具有突出的节能效果。

所述超声生长组合装置为超声生长单元组成的超声生长组合装置，可根据需要串联多个超声生长单元，使银颗粒种子经过多级生长得到需要尺寸的纳米银颗粒。所述超声波反应器能够将流经其槽内的液体进行超声处理，利用声空化现象产生的高温高压加速反应的进行，使种子进一步的反应生成尺寸更大的纳米颗粒。所述超声波反应器优选为探头式超声波反应器。

所述超声搅拌生长装置可以为超声搅拌生长槽，也就是超声搅拌容器或超声搅拌槽，用于纳米银颗粒的生长；该装置一方面可以在超声和搅拌的双重作用下使流入此处的原料充分反应，另一方面也对纳米银颗粒有很好的分散作用。

进一步的，所述微波反应器内设有刚玉玻璃螺旋管。在微波反应器中，液流从螺旋管内流过，被微波快速加热，通过调整微波功率、螺旋管的管径和长度、以及液流流速能够方便的控制液流的加热温度和保温时间，实现对液流的快速、高效、均匀加热。银盐在此装置中在微波的作用下与醇类发生反应，在表面活性剂的保护下生成均匀、稳定的小尺寸银溶胶作为下一步生长的种子。

纳米颗粒的制备通常有形核和生长两个阶段，如果在同一反应体系中进行，形核和生长相互竞争、互相影响，在一个反应容器中制备纳米颗粒，形核和生长过程混合在一起，同时存在着化学反应的进行、新晶核的生成、已有晶核的生长、小颗粒的团聚等复杂过程，导致最终产物颗粒尺寸分布宽、形貌不均匀、性能稳定性和一致性差等问题。如现有技术的还原法、水热合成法、多元醇法、光化学法等纳米银制备方法，都是在一个单独的反应容器中，按一定比例将银盐、还原剂、溶剂、表面活性剂混合均匀，然后经加热、光照、回流处理使银盐还原得到纳米银颗粒。可见，这些方法采用的都是间歇式的生产方式，在同一反应容器中无法分割形核和生长过程，这样制备的纳米银颗粒尺寸分布宽、批次间的一致性和稳定性差。更主要的是，为了使最终的产物具有均匀的形貌和尺寸，所用银盐的浓度都很低，不超过0.1M。这样制备的纳米银溶胶，必然存在着固含量很低、产物颗粒尺寸分布宽、形貌不均匀、性能稳定性和一致性差等问题。

采用本发明的技术方案，综合利用了微波加热升温快、超声波的声空化效应、反渗透膜的选择性脱盐的优势，应用高浓度的银盐前驱体，通过分割形核和生长过程，实现了高固含量纳米银的连续稳定制备。采用本发明的制备装置，可在微波反应器中借助微波加热速度快、加热均匀的特点制备出大量稳定的银纳米种子，在随后的探头式超声波反应器中在超声波的声空化作用下使银种子生长长大，并通过串联多个超声生长单元得到要求尺寸的银纳米颗粒。

作为本发明的进一步改进，所述超声生长组合装置包括2~10个超声生长单元。

作为本发明的进一步改进，所述超声生长单元中，银盐混合液原料容器通过蠕动泵与超声波反应器的入口连接。

作为本发明的进一步改进，所述连续制备高固含量纳米银的装置还包括反渗透膜脱盐装置、浓缩装置、废液槽以及银溶胶存储容器，所述超声搅拌生长装置的出口与反渗透膜脱盐装置的入口连接，所述反渗透膜脱盐装置的出口与浓缩装置的入口、废液槽连接，所述浓缩装置的出口与银溶胶存储容器连接。其中，所述反渗透膜脱盐装置为反渗透膜组成的脱盐装置，可以选择性的脱除纳米银溶胶中的无机盐，实现产物纯化。采用此技术方案，得到的银纳米颗粒的溶液经反渗透膜脱盐装置去除杂质，经浓缩装置得到更高固含量的纳米银溶胶；经过纯化的纳米银溶胶再经过浓缩装置去掉多余的溶剂，可以制备出银的质量分数为30%-80%的高固含量的纳米银溶胶，存储在银溶胶存储槽中，废液以及杂质收集在废料槽中。

作为本发明的进一步改进，所述浓缩装置为减压蒸馏装置、过滤装置或其他浓缩装置。

作为本发明的进一步改进，所述醇原料容器、银盐混合液原料容器分别通过蠕动泵与撞击流混合器的进料口连接。

作为本发明的进一步改进，所述原料容器内设有搅拌装置。

上述技术方案的连续制备高固含量纳米银的装置为一套适合于工业化生产的连续快速制备纳米银的反应***。该反应***具有混合快、加热升温速度快、连续稳定、可控性强、放大容易、节能效果好等突出的优点，是一套适合于工业化生产纳米银的反应***。特别是该反应***具有很强的普适性，能够适用于很多反应速度快、对三传要求高的化学液相反应的工业化生产。

本发明还公开了一种连续制备高固含量纳米银的方法，其采用如上所述的连续制备高固含量纳米银的装置进行制备，其包括以下步骤：

步骤S1，将银盐、表面活性剂和水的混合溶液倒入到银盐混合液原料容器中，进行搅拌；

步骤S2，将醇原料容器、其中一个银盐混合液原料容器中的原料泵入到撞击流混合器中进行混合；优选的，所述醇原料容器、其中一个银盐混合液原料容器中的原料等流速的流入到撞击流混合器中进行混合。

步骤S3，当有液体从微波反应器中流出时，开启微波进行加热，加热时间为0.5-30min，加热温度为50-100℃；

步骤S4，当微波反应器中的银种子溶胶流到超声生长组合装置的超声波反应器中时，开启超声波，并将该超声生长单元的银盐混合液原料容器中的银盐混合液原料引入到超声波反应器中反应，使银种子长大；

步骤S5，在超声生长组合装置中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长容器中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，完全消耗银盐原料；

步骤S6，步骤S5生成的产物流进反渗透膜脱盐装置中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置中，经过浓缩之后，银溶胶的固含量达到30%-80%，浓缩之后的银溶胶流入银溶胶存储容器中即制得高固含量纳米银。

作为本发明的进一步改进，所述银盐为硝酸银、醋酸银中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，所述银盐混合液中的银盐的浓度为0.1mol/L-5mol/L。

作为本发明的进一步改进，所述醇是甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油、聚乙二醇中的一种或多种的混合物。

作为本发明的进一步改进，所述表面活性剂是脂肪酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、月桂酸、纤维素、柠檬酸、柠檬酸钠、油胺、羟乙基纤维素、十六烷基三甲基氯化铵中的一中或多种的混合物；

作为本发明的进一步改进，所述水是蒸馏水或超纯水。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述醇原料容器、银盐混合液原料容器的原料流入撞击流混合器中的流速为0.1-50L/min。

作为本发明的进一步改进，步骤S5中，所述超声生长组合装置中，每个超声生长单元中的银盐混合液原料容器的原料流入超声波反应器的流速为0.1-30L/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

第一，采用本发明的技术方案，综合利用了微波加热升温快、超声波的声空化效应等的优势通过连续的生产方式，采用高浓度的银盐前驱体，通过分割形核和生长过程，实现了高固含量纳米银的连续稳定制备，其具有连续、可分割形核和生长过程、前驱体浓度高、生产效率高、稳定性好、可控性强、放大容易等优势，特别适合于工业化大规模制备一致性和稳定性好的银纳米颗粒。

第二，本发明的技术方案具有工艺简单、操作控制性强、纳米银颗粒尺寸分布窄、产物性能稳定、易量产、能耗低等多种优势，具有很强的产业化条件和前景。

第三，本发明的技术方案的反应***和制备方法还具有很强的普适性，也适用于其它类似可采用湿法化学反应制备的纳米材料，包括但不限于纳米金属金、镍、铜等纳米颗粒的制备。应用本发明的装置与方法制备出的银纳米颗粒具有尺寸均匀、形貌均匀、尺寸可调、固含量高、杂质少的特点。

附图说明

图1是本发明实施例1一种连续制备高固含量纳米银的装置的结构示意图。

图2是本发明实施例1中超声生长单元的结构示意图。

图3为本发明实施例2中制备的银纳米颗粒的TEM图。

图4为本发明实施例3中制备的银纳米颗粒的TEM图。

图5为本发明实施例4中制备的银纳米颗粒的TEM图。

附图标记包括：

1-醇原料溶解槽，2-第一蠕动泵，3-撞击流混合器，4-第二蠕动泵，5-微波反应器，6-第一银盐混合液原料溶解槽，7-探头式超声波反应器，8-第三蠕动泵，9-第二银盐混合液原料溶解槽，10-超声生长组合装置， 11-超声搅拌生长槽，12-反渗透膜脱盐装置，13-浓缩装置，14-废料槽，15-银溶胶存储槽。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种连续制备高固含量纳米银的装置，其包括原料容器、撞击流混合器3、微波反应器5、超声生长组合装置10、超声搅拌生长槽11、反渗透膜脱盐装置12、浓缩装置13、废液槽14以及银溶胶存储槽15，所述原料容器包括醇原料溶解槽1和多个银盐混合液原料容器，所述银盐混合液原料容器至少包括第一银盐混合液原料溶解槽6和第二银盐混合液原料溶解槽9；所述醇原料溶解槽1通过第一蠕动泵2与撞击流混合器3的进料口连接，所述第一银盐混合液原料槽通过第二蠕动泵4与撞击流混合器3的进料口连接，所述撞击流混合器3的出料口与微波反应器5连接，所述微波反应器5的出口与超声生长组合装置10的入口连接，所述超声生长组合装置10的出口与超声搅拌生长槽11连接。所述超声搅拌生长槽11的出口与反渗透膜脱盐装置12的入口连接，所述反渗透膜脱盐装置12的出口与浓缩装置13的入口、废液槽14连接，所述浓缩装置13的出口与银溶胶存储槽15连接。

如图1和图2所示，所述超声生长组合装置10包括至少两个以上的超声生长单元串联而成，每个超声生长单元由一个探头式超声波反应器7和一个银盐混合液原料容器即第二银盐混合液原料溶解槽9组成，每个超声生长单元中，第二银盐混合液原料溶解槽9的出口通过第三蠕动泵8与探头式超声波反应器7的入口连接，相邻的两个超声生长单元的探头式超声波反应器7相互连接。所述原料容器内设有搅拌装置，所述微波反应器5内设有刚玉玻璃螺旋管；所述浓缩装置13为减压蒸馏装置、过滤装置或其他浓缩装置。

优选的，所述超声生长组合装置10包括2~10个超声生长单元。所述超声生长单元中，每个第二银盐混合液原料溶解槽9通过蠕动泵与探头式超声波反应器7的入口连接。

将以上各器件按图1所示连接在一起，就组成了一套适合于工业化生产的连续快速制备纳米银的反应***。

本发明还公开了一种连续制备高固含量纳米银的方法，其采用如上所述的连续制备高固含量纳米银的装置进行制备，其包括以下步骤：

步骤S1，将银盐、表面活性剂和水的混合溶液倒入到第一银盐混合液原料溶解槽6和第二银盐混合液原料溶解槽9中，开动搅拌器充分搅拌混合。所述的银盐是硝酸银、醋酸银中的一种，其浓度范围在0.1mol/L-5mol/L之间。所述的醇是甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油、聚乙二醇中的一种或多种混合物；表面活性剂是脂肪酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、月桂酸、纤维素、柠檬酸、柠檬酸钠、油胺、羟乙基纤维素、十六烷基三甲基氯化铵中的一中或多种混合物，所属的水是蒸馏水或超纯水；

步骤S2，开启第一蠕动泵2、第二蠕动泵4将醇原料溶解槽1、第一银盐混合液原料溶解槽6中的原料引入到撞击流混合器3中进行混合，实现物料的快速均匀混合。醇原料溶解槽1、第一银盐混合液原料溶解槽6中的液体流量控制范围在0.1-50L/min；

步骤S3，当有液体从微波反应器5中流出时，开启微波进行加热，加热时间为0.5-30min，加热温度为50-100℃；

步骤S4，当微波反应器5中的银种子溶胶流到超声生长组合装置10的探头式超声波反应器7中时，开启超声波，并开启第三蠕动泵8将该超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中的银盐混合液原料（银盐的浓度为0.1mol/L-5mol/L）引入到探头式超声波反应器7中反应，使银种子长大；

步骤S5，在超声生长组合装置10中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长容器中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，完全消耗银盐原料；

步骤S6，步骤S5生成的产物流进反渗透膜脱盐装置12中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置13中，经过浓缩之后，银溶胶的固含量达到30%-80%，浓缩之后的银溶胶流入银溶胶存储槽15中即制得高固含量纳米银。

实施例2

采用实施例1提供的连续反应***和方法制备纳米银，包括以下步骤：

将一定量乙二醇放置在醇原料溶解槽1中，一定量的硝酸银、超纯水以及聚乙烯吡咯烷酮按照一定的比例加入到第一银盐混合液原料溶解槽6、超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中，搅拌30min使其充分溶解混合；其中，第一银盐混合液原料溶解槽6的硝酸银的浓度为0.5mol/L。超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银的浓度为0.1mol/L。

开启第一蠕动泵2和第二蠕动泵4，设定流量为1L/min，使醇原料溶解槽1和第一银盐混合液原料溶解槽6中的混合液体等体积流入到撞击流混合器3中，使物料快速均匀混合。

当有液体从微波反应器5中流出时，马上开启微波加热，物料在微波反应器5中的加热时间设定为10min，温度控制在60℃。

当微波反应器5中的银种子溶胶流到探头式超声波反应器7中时，开启超声波和第三蠕动泵8，以0.5L/min将第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银（0.1mol/L）溶液引入、使银种子长大。在探头式超声波反应器7中长大的银溶胶进入下一个超声生长单元的探头式超声波反应器7中，开启超声波和蠕动泵，以同样0.5L/min的流速将第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银溶液（0.1mol/L）引入、使银种子进一步长大。如此，在超声生长组合装置10中，银种子经过3个串联的超声生长单元生长到所需的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长槽中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应消耗完硝酸银。最终生成的产物流进反渗透膜脱盐装置12中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置13中。经过浓缩之后，银溶胶流入银溶胶存储槽15中，得到最终的银溶胶，银颗粒尺寸在20nm左右，固含量为30%。图3为本实例制备的银纳米颗粒TEM图，从图中可见，获得的银纳米颗粒的粒径均匀。

实施例3

采用实施例1提供的连续反应***和方法制备纳米银，包括以下步骤：

将一定量乙二醇和乙醇放置在醇原料溶解槽1中，一定量的醋酸银、超纯水以及柠檬酸三钠按照一定的比例加入到第一银盐混合液原料溶解槽6、超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中，搅拌30min使其充分溶解混合。其中，第一银盐混合液原料溶解槽6的醋酸银的浓度为2mol/L。超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中的醋酸银的浓度为1mol/L。

开启第一蠕动泵2和第二蠕动泵4，设定流量为6L/min，使醇原料溶解槽1和第一银盐混合液原料溶解槽6中的混合液体等体积流入到撞击流混合器3中，使物料快速均匀混合。

当有液体从微波反应器5中流出时，马上开启微波加热，物料在微波反应器5中的加热时间设定为10min，温度控制在70℃。

当微波反应器5中的银种子溶胶流到探头式超声波反应器7中时，开启超声波和第三蠕动泵8，以2L/min将第二银盐混合液原料溶解槽9中的醋酸银（1mol/L）溶液引入、使银种子长大。在探头式超声波反应器7中长大的银溶胶进入下一个超声生长单元的探头式超声波反应器7中，开启超声波和蠕动泵，以同样2L/min的流速将第二银盐混合液原料溶解槽9中的醋酸银溶液（1mol/L）引入、使银种子进一步长大。该例中，所述超声生长组合装置10包含5个超声生长单元。在超声生长组合装置10中，银种子经5级生长到所需的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长槽中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应消耗完醋酸银。最终生成的产物流进反渗透膜脱盐装置12中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置13中。经过浓缩之后，银溶胶流入银溶胶存储槽1518中，得到最终的银溶胶，银颗粒尺寸在40nm左右，固含量为50%。图4为本实例制备的银纳米颗粒的TEM图，从图中可见，获得的银纳米颗粒的粒径均匀。

实施例4

采用实施例1提供的连续反应***和方法制备纳米银，包括以下步骤：

将一定量丙三醇放置在醇原料溶解槽1中，一定量的硝酸银、超纯水以及羟乙基纤维素按照一定的比例加入到第一银盐混合液原料溶解槽6、超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中，搅拌30min使其充分溶解混合。其中，第一银盐混合液原料溶解槽6的硝酸银的浓度为3mol/L。超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银的浓度为1.5mol/L。

开启第一蠕动泵2和第二蠕动泵4，设定流量为30L/min，使醇原料溶解槽1和第一银盐混合液原料溶解槽6中的混合液体等体积流入到撞击流混合器3中，使物料快速均匀混合。

当有液体从微波反应器5中流出时，马上开启微波加热，物料在微波反应器5中的加热时间设定为10min，温度控制在80℃；

当微波反应器5中的银种子溶胶流到探头式超声波反应器7中时，开启超声波和第三蠕动泵8，以10L/min将第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银溶液（1.5mol/L）溶液引入、使银种子长大。在探头式超声波反应器7中长大的银溶胶进入下一个超声生长单元的探头式超声波反应器7中，开启超声波和蠕动泵，以同样10L/min的流速将第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银溶液（1.5mol/L）引入、使银种子进一步长大。该超声生长组合装置10包含6个超声生长单元。在超声生长组合装置10中，银种子经6级生长到所需的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长槽中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应消耗完醋酸银。最终生成的产物流进反渗透膜脱盐装置12中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置13中。经过浓缩之后，银溶胶流入搅拌存储槽中，得到最终的银溶胶，银颗粒尺寸在110nm左右，固含量为70%。图5为本实例制备的银纳米颗粒TEM图，从图5可见，采用本发明的技术方案，获得的银纳米颗粒的粒径均匀。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连续制备高固含量纳米银的装置，其特征在于：其包括原料容器、撞击流混合器、微波反应器、超声生长组合装置和超声搅拌生长装置，所述原料容器包括醇原料容器和多个银盐混合液原料容器，所述醇原料容器、一个银盐混合液原料容器分别与撞击流混合器的进料口连接，所述撞击流混合器的出料口与微波反应器连接，所述微波反应器的出口与超声生长组合装置的入口连接，所述超声生长组合装置的出口与超声搅拌生长装置连接；其中，所述超声生长组合装置包括至少两个以上的超声生长单元串联而成，每个超声生长单元包括一个超声波反应器和一个银盐混合液原料容器，每个超声生长单元中，银盐混合液原料容器的出口与超声波反应器的入口连接，相邻的两个超声生长单元的超声波反应器相互连接；

将所述醇原料容器、银盐混合液原料容器中的原料泵入到撞击流混合器中进行混合，然后进入到微波反应器中进行微波加热反应得到银种子溶胶，经过微波加热的银种子溶胶进入到超声生长组合装置的超声波反应器中，同时超声生长单元的银盐混合液原料容器的银盐混合液也进入到超声波反应器中使银种子进一步长大，在超声生长组合装置中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长装置中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，完全消耗银盐原料；其中，所述银盐混合液为银盐、表面活性剂和水的混合溶液。

2.根据权利要求1所述的连续制备高固含量纳米银的装置，其特征在于：所述超声生长组合装置包括2~10个超声生长单元。

3.根据权利要求1所述的连续制备高固含量纳米银的装置，其特征在于：所述超声生长单元中，银盐混合液原料容器通过蠕动泵与超声波反应器的入口连接。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的连续制备高固含量纳米银的装置，其特征在于：其还包括反渗透膜脱盐装置、浓缩装置、废液槽以及银溶胶存储容器，所述超声搅拌生长装置的出口与反渗透膜脱盐装置的入口连接，所述反渗透膜脱盐装置的出口与浓缩装置的入口、废液槽连接，所述浓缩装置的出口与银溶胶存储容器连接。

5.根据权利要求4所述的连续制备高固含量纳米银的装置，其特征在于：所述醇原料容器、银盐混合液原料容器分别通过蠕动泵与撞击流混合器的进料口连接。

6.根据权利要求4所述的连续制备高固含量纳米银的装置，其特征在于：所述原料容器内设有搅拌装置，所述微波反应器内设有刚玉玻璃螺旋管；所述浓缩装置为减压蒸馏装置、过滤装置或其他浓缩装置。

7.一种连续制备高固含量纳米银的方法，其特征在于：采用如权利要求4所述的连续制备高固含量纳米银的装置进行制备，其包括以下步骤：

步骤S1，将银盐、表面活性剂和水的混合溶液倒入到银盐混合液原料容器中，进行搅拌；

步骤S2，将醇原料容器、其中一个银盐混合液原料容器中的原料引入到撞击流混合器中进行混合；

步骤S3，当有液体从微波反应器中流出时，开启微波进行加热，加热时间为0.5-30min，加热温度为50-100℃；

步骤S4，当微波反应器中的银种子溶胶流到超声生长组合装置的超声波反应器中时，开启超声波，并将该超声生长单元的银盐混合液原料容器中的银盐混合液原料引入到超声波反应器中反应，使银种子长大；

步骤S5，在超声生长组合装置中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长容器中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，完全消耗银盐原料；

步骤S6，步骤S5生成的产物流进反渗透膜脱盐装置中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置中，经过浓缩之后，银溶胶的固含量达到30%-80%，浓缩之后的银溶胶流入银溶胶存储容器中即制得高固含量纳米银。

8.根据权利要求7所述的一种连续制备高固含量纳米银的方法，其特征在于：所述银盐为硝酸银、醋酸银中的至少一种，所述银盐混合液中的银盐的浓度为0.1mol/L-5mol/L。

9.根据权利要求8所述的一种连续制备高固含量纳米银的方法，其特征在于：所述醇是甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油、聚乙二醇中的一种或多种的混合物；所述表面活性剂是脂肪酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、月桂酸、纤维素、柠檬酸、柠檬酸钠、油胺、羟乙基纤维素、十六烷基三甲基氯化铵中的一中或多种的混合物，所述水是蒸馏水或超纯水。

10.根据权利要求8所述的一种连续制备高固含量纳米银的方法，其特征在于：步骤S2中，所述醇原料容器、银盐混合液原料容器的原料流入撞击流混合器中的流速为0.1-50L/min；步骤S5中，所述超声生长组合装置中，每个超声生长单元中的银盐混合液原料容器的原料流入超声波反应器的流速为0.1-30L/min。