[實(shí)用新型]氣相納米制備儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020595963.8
• 申請日: 2010-11-03
• 公開（公告）號: CN201864775U
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳明華;崔忠信
• 申請（專利權(quán)）人: 北京聯(lián)合創(chuàng)美科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: C23C16/448
• 分類號: C23C16/448;C23C16/455;C23C16/52;B82Y40/00
• 代理公司: 北京立成智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11310
• 代理人: 張江涵

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型具體涉及一種用于制備納米材料的設(shè)備，特別涉及一種氣相納米制備儀。

背景技術(shù)

納米材料是近年來受到人們極大關(guān)注的新型領(lǐng)域，廣義地說，納米材料是指其中任意一維的尺度小于100nm的晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體以及界面層結(jié)構(gòu)的材料。當(dāng)小粒子尺寸加人納米量級時(shí)，其本身具有體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。從而使其具有奇異的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)活性、催化和超導(dǎo)特性，使納米材料在各種領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。而納米技術(shù)通常是指在納米尺度范圍內(nèi)研究物質(zhì)和結(jié)構(gòu)的形成、運(yùn)動、變化的科學(xué)以及對物質(zhì)進(jìn)行操縱、加工、處理的技術(shù)。納米技術(shù)使人類認(rèn)識、改造物質(zhì)世界的手段和能力延伸到原子和分子，它從思維方式的概念表明生產(chǎn)和科研的對象將向更小的尺寸、更深的層次發(fā)展，將從微米層次深入至納米層次。納米技術(shù)未來的目標(biāo)是按照需要，操縱原子、分子構(gòu)建納米級的具有新穎的物理和化學(xué)特性的器件或產(chǎn)品。美國自1991年開始把納米技術(shù)列入“政府關(guān)鍵技術(shù)”，2005年戰(zhàn)略技術(shù)。我國的自然科學(xué)基金、863項(xiàng)目、973項(xiàng)目、“攀登計(jì)劃”以及國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室都將納米材料列為鼓勵(lì)研究領(lǐng)域和重點(diǎn)研究項(xiàng)目。納米材料將推動21世紀(jì)的信息技術(shù)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、自動化技術(shù)及能源科學(xué)的發(fā)展，必將成為“21世紀(jì)最有前途的材料”，對生產(chǎn)力的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

現(xiàn)有的制備納米材料的方法包括有：真空冷授法、物理粉碎法、機(jī)械球磨法等物理方法；溶膠凝膠法、沉淀法、徽乳液法、氣相沉積法、水熱法等化學(xué)方法。其中氣相法合成納米材料反應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，而且制造的納米粉體純度高、分散性好、團(tuán)聚少、表面活性大，特別適用精細(xì)陶瓷材料、催化劑材料、電子材料、生物材料等。從Gleiter等(1951)首次應(yīng)用惰性氣體凝聚(IGC)結(jié)合原位冷壓成型法(In-situ?Com-Paction)在實(shí)驗(yàn)室制備出納米晶體樣品以來，氣相法得到了推進(jìn)與發(fā)展。氣相法指直接利用氣體或者通過各種手段將固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)變?yōu)闅怏w，使之在一定條件下發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，最后在冷卻過程中凝聚長大形成納米微粒的方法。氣相法合成技術(shù)包括物理氣相合成法和化學(xué)氣相合成法，在合成過程中會涉及到氣相粒子成核、晶核長大、凝聚等一系列粒子生長的基本過程。氣相法可分為蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉淀法、化學(xué)氣相凝聚法和濺射法等。

蒸發(fā)法是在某種氣體中將金屬、合金或陶瓷蒸發(fā)氣化，然后與惰性氣體沖突、冷卻、凝結(jié)而形成納米微粒。該方法制備的顆粒主要具有表面清潔、粒徑分布窄、粒度均勻、容易控制的優(yōu)點(diǎn)。

化學(xué)氣相沉淀法(CVD)，是利用揮發(fā)性的金屬化合物的蒸汽或高溫使原料分解為氣態(tài)物質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)合成所需的物質(zhì)，在后驅(qū)物氣體環(huán)境下快速冷卻，從而制備產(chǎn)物的納米微粒。

濺射法，是在惰性氣氛下在陽極或陰極蒸發(fā)材料間，加上幾百伏的直流電壓，發(fā)生放電過程時(shí)離子撞擊陰極的蒸發(fā)材料靶，靶材的原子就會由其表面蒸發(fā)出來，蒸發(fā)的原子被惰性氣體冷卻而凝結(jié)或與活性氣體反應(yīng)而形成納米微粒。其特點(diǎn)為靶材放置靈活，蒸發(fā)面積大，可制備高熔點(diǎn)金屬納米材料，也可形成納米微粒薄膜。

盡管氣相法合成法具有生成納米材料反應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，而且制造的納米粉體純度高、分散性好、團(tuán)聚少、表面活性大的優(yōu)點(diǎn)，但氣相合成反應(yīng)是在高溫下瞬間完成，要求反應(yīng)物料在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到氣態(tài)及微觀上的均勻混合，對反應(yīng)器的型式、設(shè)備的材質(zhì)、加熱方式、進(jìn)料方式均有很高的要求。其中化學(xué)氣相沉淀法對設(shè)備材質(zhì)要求高，投入較大，對于有機(jī)氣體而言，該裝置若氣密性不好可能會發(fā)生爆炸，危機(jī)及操作人員；產(chǎn)量低、不能連續(xù)生產(chǎn)，不容易工業(yè)化。濺射法采用的金屬大多是貴金屬，成本較高，反應(yīng)原理復(fù)雜、不易控；產(chǎn)量低、不能連續(xù)生產(chǎn)，僅適于實(shí)驗(yàn)室科研采用，不容易工業(yè)化，產(chǎn)物易被污染。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種氣相納米制備儀，目的是解決現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種可以采用氣相法進(jìn)行連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)納米材料的制備儀，該制備儀操作簡單、安全，而且生成的納米產(chǎn)品符合要求。

本實(shí)用新型解決問題采用的技術(shù)方案是：