一、高温喷雾热分解技术简介

原理

将金属盐(硝酸盐、乙酸盐、氯化物等)溶于水或有机溶剂制成前驱液→经超声或离心雾化形成微米级液滴→液滴被载气送入600-1100℃高温区,在0.1-2s内依次完成“溶剂蒸发—溶质沉淀—瞬间热分解/合成/焙烧”→直接获得氧化物、复合氧化物或非氧化物超细粉体(或薄膜)。

技术本质

把“雾化-干燥-煅烧”三步集成于一次连续过程,属于气溶胶高温反应工程;可通过调节前驱液组分、浓度、雾化粒径、炉温、停留时间等参数实现原子级掺杂和粒径/形貌精准控制。

发展简史

1956年以色列Aman首次制得MgO薄膜;70年代奥地利Ruthner建立工业化体系;21世纪后随锂电、光伏、纳米材料需求爆发而成为主流粉体/薄膜制备技术之一。

二、高温喷雾热分解装置构成

雾化系统

超声喷头(0.5-40μm液滴,不堵嘴,适合低粘度溶液)

高速离心转盘(10-60μm,适合浆料,产量大)

二流体喷嘴(结构简单,易维护)

高温反应炉

特殊陶瓷炉芯管,间接电加热或燃气辐射加热;温度600-1100℃,可分区控温

立式或卧式管式炉,加热段长度0.5-3m,保证0.3-2s有效停留

进出料及收集

连续螺杆或振动送粉+旋风/布袋两级收粉;收率≥95%

尾气冷却+洗涤或燃烧,满足环保排放

控制与安全

PID温控±1℃,质量流量计控制载气,氧含量在线监测;防爆、防回火设计

典型型号

STR GRP-2/3A/3B/6系列,处理量1-6kg/h,占地2-4m2,电功率15-45kW。

三、喷雾热分解技术应用

能源材料

锂电:三元NCM、NCMA、磷酸铁锂、富锂锰、硅-碳负极,一次获得1-5μm球形高活性粉体,烧结温度降低100-200℃

钠电:层状氧化物、聚阴离子正极

燃料电池:质子交换膜铂/碳催化剂、SOFC阴极LaSrCoO?

电子/光电/超导

透明导电膜:AZO、ITO玻璃在线镀膜(300-500℃基底)

太阳能电池:ZnO、TiO?、钙钛矿传输层薄膜

高温超导:YBCO、Bi-2212块体/线材前驱粉

磁性 & 微波介质

软磁铁氧体MnZn/NiZn、永磁SrFe??O??、W-type钡铁氧体

微波介电:BaTiO?、ZST、MLCC添加剂

催化 & 环保

汽车尾气三效催化剂:CeZrO?储氧材料、贵金属/载体一体化

工业催化:V?O?-TiO?脱硝、CuZnAl甲醇合成

光学 & 发光

LED荧光粉:YAG:Ce、氮化物红粉;量子点ZnS、CdS

光学镀膜:增透、滤光、抗反射层

生物医学 & 功能涂层

羟基磷灰石、磷酸三钙生物陶瓷粉

药物缓释纳米载体、防腐/隔热/耐磨涂层

纳米结构材料

空心球、蛋黄-壳、核-壳、纳米棒、纳米片等一次成型,用于催化、传感、储能。

高温喷雾热分解技术以“液滴即反应器”理念,把溶液一步变成高纯、高活性、粒径/形貌可控的超细粉体或致密薄膜,已成为新能源、电子、环保、生物等高端材料制造的绿色高效共性平台技术。

小试高温喷雾热分解装置、中试高温喷雾热分解设备