合成多元纳米颗粒材料的旋流雾化燃烧器

发布时间: 2022-11-16

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：技术转让

成果类型：发明专利

行业领域：

燃烧、纳米材料合成

成果介绍

氧化物微纳米颗粒在储能材料、高端光学材料、高性能气体传感器、高端催化剂等领域均有广阔的应用前景。然而工业制备中现有的共沉淀、凝胶、浸渍等湿法合成方法，由于其原理和工艺上的限制，存在不易放大、生产不连续、产线通用性弱、废液污染、掺混不均匀等问题，尤其在被国外企业垄断的高端高熵多元氧化物颗粒生产方面，存在很大挑战。采用火焰合成方法得到纳米颗粒具有一步工艺、纯度高、易放大、成本低、污染排放少、可控性相对较高的特点。在各种火焰形式中，本技术设计了一种基于旋流强化混合的雾化火焰合成系统，在保证较高产量的同时降低了高温区停留时间，能够显著提高火焰合成纳米颗粒的产量和生产效率，可以为各种单元、多元纳米氧化物粉体的生产提供定制化服务。

成果亮点

依托于国家自然科学基金项目十余年的持续资助，清华大学李水清教授课题组对火焰合成装置的结构和参数做进一步调整优化，使旋流雾化火焰合成技术能够满足从实验室制备到工业应用的发展，所开发的旋流雾化火焰方法燃烧器结构跟国际同行相比，工艺简单、火焰稳定性好、合成颗粒粒径均匀、纯度高、合成产量大，正迈向中试放大阶段。目前已在前驱物调配雾化、燃烧器设计调控、合成过程监测诊断、纳米颗粒高效收集、粉体后处理表征、生产产业化放大等各方面布局多项核心专利，也在Prog. Eng. Combust. Sci., Phys. Rev. Lett., Combust. Flame等国际顶级学术期刊发表相关论文20余篇。

团队介绍

团队负责人李水清，为能源与动力工程系教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，中组部“万人计划”科技创新领军人才，是多相颗粒输运和新能源材料合成技术领域的知名专家。专注于低碳燃烧能源技术、先进空间推进动力、多相颗粒输运和新能源材料合成技术研究。团队骨干张易阳，为清华大学核能与新能源技术研究院副教授、博士生导师。在纳米颗粒火焰合成和多相反应先进光学诊断领域具有坚实的理论积累和一线技术经验。团队骨干任翊华，德国亚琛工业大学燃烧技术研究所博士后研究员，德国洪堡学者，清华大学能源与动力工程系本科、博士毕业。曾参与过多项纳米材料合成、包覆研究，曾获国际燃烧学会Bernard-Lewis 奖、SK全球优秀博士论文等奖项。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”濮阳国防产业科技服务团 (中国兵工学会) 评价时间：2022-11-18

张跃

常州大学

环境与安全工程学院院长

综合评价

该成果技术设计了一种基于旋流强化混合的雾化火焰合成系统，在保证较高产量的同时降低了高温区停留时间，能够显著提高火焰合成纳米颗粒的产量和生产效率，可以为各种单元、多元纳米氧化物粉体的生产提供定制化服务，对传统燃烧、纳米材料合成行业有一定的引领性作用，技术创新性很强，投资回报比较可靠，目标国内市场处于进入阶段，产品市场前景广阔。下一步需建设中试级产线，实现高熵多元纳米颗粒材料的规模化生产能力，并形成订单突破。总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。

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