一种溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备及方法

本发明涉及溶胶凝胶法制备粉末催化剂，具体为一种溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备及方法。

背景技术：

1、溶胶凝胶法是一种制备固体材料的方法，通过将前驱体溶液在液相下进行水解和聚合反应，形成溶胶，进而通过蒸发溶剂或低温固化形成凝胶。溶胶凝胶法自20世纪40年代被发现以来，经历了数十年的发展，已经成为制备固体材料的重要方法之一。溶胶凝胶法具有制备温度低、纯度高、粒径小、颗粒均匀等优点。目前，溶胶凝胶法已经广泛应用于制备陶瓷、玻璃、复合材料、催化剂等材料领域，成为材料科学领域的重要分支。在制备粉末催化剂时获取干凝胶是其中核心的重要步骤。

2、现有技术中对于粉末催化剂制备时获取干凝胶的设备主要是采用电磁驱动并配合加热的方法实现干凝胶的制备，但是在制备过程的电磁驱动持续运转耗能较高且制备过程溢出的溶剂挥发会对环境照成污染，耗能高且不环保，不能满足实验室对设备的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备及方法，从而解决了背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备，包括外壳体、上盖、内胆、永磁组件和电磁驱动组件，所述外壳体的顶部通过螺栓安装有上盖，所述上盖内底部通过弹簧连接有内盖，外壳体内两侧安装有导向组件，两侧导向组件之间安装有内胆，所述内胆与内盖转动配合，内胆用于盛放溶胶凝胶法制备粉末催化剂的制备所需溶液，所述外壳体内底部固定安装有电磁驱动组件，所述内胆的底部安装有永磁组件，电磁驱动组件用于在通电后对永磁组件进行电磁驱动，所述外壳体内底部的内壁上安装有环形加热套，所述上盖的顶部安装有循环回收组件，所述循环回收组件用于加速外壳体内气体的流动以及对内胆内挥发的溶剂进行回收，所述外壳体的底部安装有控制器，所述内盖的顶部与上盖之间安装有可伸缩的加料管。

4、进一步地，所述外壳体内底部安装有环形支撑架，所述环形支撑架上转动安装有平行于外壳体底面的承接环，所述承接环位于永磁组件与电磁驱动组件之间，所述环形支撑架和承接环均为无机非金属制成，所述外壳体的外侧设置有保温覆层。

5、进一步地，所述内盖底部设置有环形凹槽，所述环形凹槽内顶部转动安装有若干组滚轮，所述环形凹槽内转动配合有内胆，内胆的顶部与滚轮转动配合。

6、进一步地，所述导向组件包括内环、外环、滑动块、限位块和导向杆，所述外壳体内两侧安装有两对水平设置的限位块，单侧的一对限位块之间安装有垂直设置的导向杆，所述导向杆上滑动配合有滑动块，所述内环固定安装在内胆的外侧，两侧滑动块之间固定安装有外环，所述内环转动配合在外环的内侧。

7、进一步地，所述循环回收组件包括第一伸缩管、第二伸缩管、气泵、排气管、进气管和气体冷凝盒，所述上盖的顶部安装有气泵，所述气泵的进气端连接有进气管，所述进气管远离气泵的一侧连接在上盖上一端，所述气泵的出气端连接有排气管，所述排气管安装在上盖上远离进气管的一端，所述内盖顶部两侧分别连接有第一伸缩管和第二伸缩管，所述第一伸缩管的顶部通过第二电磁阀与排气管连接，所述上盖的顶部安装有集液盒，集液盒的顶部安装有气体冷凝盒，所述第二伸缩管的顶部与气体冷凝盒的进气端连接，气体冷凝盒用于对第二伸缩管输入的气体进行冷凝实现溶剂回收，溶剂通过气体冷凝盒的底部进入集液盒内进行存储收集，气体冷凝盒的出气端通过导气管与进气管连接。

8、进一步地，所述上盖的顶部安装有第一电磁阀，第一电磁阀在环形加热套通电时保持开启，所述内盖内底部安装有温度传感器，温度传感器用于采集内胆内温度并将信号发送至控制器。

9、进一步地，所述永磁组件包括环形盘和永磁体，环形盘固定安装在内胆的底部，所述环形盘的底部安装有若干组倾斜设置的永磁体，所述电磁驱动组件包括环形盒体、铁芯、导线绕组和控制单元，所述环形盒体固定安装在外壳体内底部，所述环形盒体内安装有若干组倾斜设置的铁芯，所述铁芯的倾斜角度与永磁体的倾斜角度相同，所述铁芯的外侧绕有导线绕组，所述环形盒体内安装有若干组控制单元，所述控制单元与导线绕组的接线端连接，所述外壳体内底部安装有中控单元，所述中控单元用于接收控制器发送的反馈调节信号并通过控制单元调节导线绕组内的电流强度。

10、一种溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能方法，包括以下具体步骤：

11、将粉末催化剂制备所需的乙醇、硝酸铝、硝酸钴、硝酸锰和一水柠檬酸加入内胆内，通过螺栓将上盖盖装在外壳体的顶部，将内胆的顶部与内盖上的滚轮转动配合，实现制备过程的装载操作；

12、对内胆内的溶液进行1-3小时的混匀操作，混匀操作时，通过周期性启动电磁驱动组件和环形加热套对内胆进行摇匀以及加热；

13、通过加料管向内胆内加入p123原料液并通过周期性启动电磁驱动组件和环形加热套对内胆进行摇匀以及加热10小时；

14、对电磁驱动组件断电停止摇匀操作并启动环形加热套，对内胆内的物料进行72小时的陈化操作，得到干凝胶样品；

15、开启上盖将内胆内的干凝胶样品取出，得到溶胶凝胶法制备粉末催化剂所需的干凝胶。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

17、本发明提供的一种溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备及方法，通过间歇调节以及逐级调节的电磁驱动组件驱动永磁组件对内胆实现转动和垂直方向振动的操作，在电磁驱动组件断电时配合导向组件以及弹簧的作用，可继续为内胆提供垂直方向的振动以及不阻碍内胆转动，提高了能源利用率且提高了内胆的摇匀速度，在循环回收组件的作用下，可实现加速内胆的受热速度以及挥发溶剂你的回收。

1.一种溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备及方法，包括外壳体(1)、上盖(2)、内胆(3)、永磁组件(4)和电磁驱动组件(5)，其特征在于：所述外壳体(1)的顶部通过螺栓(21)安装有上盖(2)，所述上盖(2)内底部通过弹簧(23)连接有内盖(22)，外壳体(1)内两侧安装有导向组件，两侧导向组件之间安装有内胆(3)，所述内胆(3)与内盖(22)转动配合，内胆(3)用于盛放溶胶凝胶法制备粉末催化剂的制备所需溶液，所述外壳体(1)内底部固定安装有电磁驱动组件(5)，所述内胆(3)的底部安装有永磁组件(4)，电磁驱动组件(5)用于在通电后对永磁组件(4)进行电磁驱动，所述外壳体(1)内底部的内壁上安装有环形加热套(8)，所述上盖(2)的顶部安装有循环回收组件，所述循环回收组件用于加速外壳体(1)内气体的流动以及对内胆(3)内挥发的溶剂进行回收，所述外壳体(1)的底部安装有控制器(6)，所述内盖(22)的顶部与上盖(2)之间安装有可伸缩的加料管(9)。

2.根据权利要求1所述的溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备，其特征在于：所述外壳体(1)内底部安装有环形支撑架(15)，所述环形支撑架(15)上转动安装有平行于外壳体(1)底面的承接环(16)，所述承接环(16)位于永磁组件(4)与电磁驱动组件(5)之间，所述环形支撑架(15)和承接环(16)均为无机非金属制成，所述外壳体(1)的外侧设置有保温覆层(11)。

3.根据权利要求2所述的溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备，其特征在于：所述内盖(22)底部设置有环形凹槽(12)，所述环形凹槽(12)内顶部转动安装有若干组滚轮(13)，所述环形凹槽(12)内转动配合有内胆(3)，内胆(3)的顶部与滚轮(13)转动配合。

4.根据权利要求3所述的溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备，其特征在于：所述导向组件包括内环(31)、外环(32)、滑动块(33)、限位块(34)和导向杆(35)，所述外壳体(1)内两侧安装有两对水平设置的限位块(34)，单侧的一对限位块(34)之间安装有垂直设置的导向杆(35)，所述导向杆(35)上滑动配合有滑动块(33)，所述内环(31)固定安装在内胆(3)的外侧，两侧滑动块(33)之间固定安装有外环(32)，所述内环(31)转动配合在外环(32)的内侧。

5.根据权利要求4所述的溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备，其特征在于：所述循环回收组件包括第一伸缩管(25)、第二伸缩管(26)、气泵(28)、排气管(29)、进气管(36)和气体冷凝盒(37)，所述上盖(2)的顶部安装有气泵(28)，所述气泵(28)的进气端连接有进气管(36)，所述进气管(36)远离气泵(28)的一侧连接在上盖(2)上一端，所述气泵(28)的出气端连接有排气管(29)，所述排气管(29)安装在上盖(2)上远离进气管(36)的一端，所述内盖(22)顶部两侧分别连接有第一伸缩管(25)和第二伸缩管(26)，所述第一伸缩管(25)的顶部通过第二电磁阀(27)与排气管(29)连接，所述上盖(2)的顶部安装有集液盒(38)，集液盒(38)的顶部安装有气体冷凝盒(37)，所述第二伸缩管(26)的顶部与气体冷凝盒(37)的进气端连接，气体冷凝盒(37)用于对第二伸缩管(26)输入的气体进行冷凝实现溶剂回收，溶剂通过气体冷凝盒(37)的底部进入集液盒(38)内进行存储收集，气体冷凝盒(37)的出气端通过导气管(39)与进气管(36)连接。

6.根据权利要求1所述的溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备，其特征在于：所述上盖(2)的顶部安装有第一电磁阀(24)，第一电磁阀(24)在环形加热套(8)通电时保持开启，所述内盖(22)内底部安装有温度传感器，温度传感器用于采集内胆(3)内温度并将信号发送至控制器(6)。

7.根据权利要求6所述的溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备，其特征在于：所述永磁组件(4)包括环形盘(41)和永磁体(42)，环形盘(41)固定安装在内胆(3)的底部，所述环形盘(41)的底部安装有若干组倾斜设置的永磁体(42)，所述电磁驱动组件(5)包括环形盒体(51)、铁芯(52)、导线绕组(53)和控制单元(54)，所述环形盒体(51)固定安装在外壳体(1)内底部，所述环形盒体(51)内安装有若干组倾斜设置的铁芯(52)，所述铁芯(52)的倾斜角度与永磁体(42)的倾斜角度相同，所述铁芯(52)的外侧绕有导线绕组(53)，所述环形盒体(51)内安装有若干组控制单元(54)，所述控制单元(54)与导线绕组(53)的接线端连接，所述外壳体(1)内底部安装有中控单元(7)，所述中控单元(7)用于接收控制器(6)发送的反馈调节信号并通过控制单元(54)调节导线绕组(53)内的电流强度。

8.一种溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能方法，其特征在于：使用如权利1-7所述的溶胶凝胶法制备粉末催化剂的节能设备，包括以下具体步骤：