[實用新型]一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220175591.2
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN202576001U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張國棟;劉念
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;B82Y40/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲;許蓮英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及納米材料制備裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置。?

背景技術(shù)

目前，常見的納米材料制備方法主要有：水熱法、化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、碳熱還原法、煅燒法、溶膠凝膠法、模版法等。這些方法往往制備工藝繁復(fù)、設(shè)備投入過大、能耗過高，且制得的納米材料純度較低。自蔓延高溫合成技術(shù)，主要通過高熱劑的氧化還原反應(yīng)，誘發(fā)體系冶金物理化學(xué)反應(yīng)形成燃燒波，瞬間釋放熱量熔化噴出體系產(chǎn)物，使其受控冷卻從而獲得納米材料。此方法具有制備工序少、操作流程短、工藝簡單、低能耗、低成本、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點，有著廣闊的市場化前景。?

由于自蔓延高溫合成具有很強的體系針對性，往往制備不同類型的產(chǎn)物所用到裝置也大不相同。目前，公知的自蔓延高溫合成裝置主要針對致密塊體材料和多孔固體材料合成，不能直接獲得分散的納米材料。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置，反應(yīng)后能直接獲得分散狀的納米材料。?

本實用新型納米材料的自蔓延高溫合成裝置，包括：設(shè)置有底座3和反應(yīng)容器6的爐體2，爐體2上部開設(shè)有出氣口5，所述爐體2內(nèi)上部還設(shè)置有粉末收集板10；所述爐體2中部還設(shè)置有點火裝置9，所述點火裝置9位于反應(yīng)容器6和粉末收集板10之間。?

所述反應(yīng)容器6和底座3之間還設(shè)有集渣槽7，反應(yīng)容器6底部開孔與集?渣槽7相連通，所述反應(yīng)容器6的孔口上設(shè)有紙墊片8。?

所述粉末收集板10和出氣口5位于同一高度。?

所述粉末收集板10為平行放置的多塊平板或波紋板。?

所述點火裝置9為激光點火器。?

本實用新型納米材料的自蔓延高溫合成裝置的優(yōu)點是：集氣氛控制、反應(yīng)合成、產(chǎn)物收集于一體，一步實現(xiàn)納米材料的自蔓延高溫合成；利用激光點火，避免了引線點火、火藥點火、鎢絲點火等方式向反應(yīng)體系內(nèi)引入雜質(zhì)的不良影響，保證了產(chǎn)物純度；帶孔的反應(yīng)容器，能有效的避免反應(yīng)殘渣在腔內(nèi)堆積，便于反應(yīng)腔的清洗；采用集渣槽能夠最大限度的收集反應(yīng)殘渣，以便用來分析反應(yīng)機制，同時，起到了清潔環(huán)保的作用。?

附圖說明

圖1為本實用新型納米材料的自蔓延高溫合成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2為反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)示意圖。?

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明：根據(jù)圖1、圖2所示，一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置，包括：爐體2和爐蓋1，爐體2上部、下部分別開設(shè)有出氣口5和進(jìn)氣口4，爐體2內(nèi)上部還設(shè)置有粉末收集板10；所述爐體2內(nèi)設(shè)底座3，所述底座3上設(shè)置有反應(yīng)容器6；所述爐體2中部還設(shè)置有點火裝置9，所述點火裝置9位于反應(yīng)容器6和粉末收集板10之間。?

所述反應(yīng)容器6和底座3之間還設(shè)有集渣槽7，反應(yīng)容器6底部開孔與集渣槽7相連通，所述反應(yīng)容器6的孔口上設(shè)有用于反應(yīng)前避免反應(yīng)材料掉入集渣槽7的紙墊片8，高溫反應(yīng)后紙墊片8焚毀，反應(yīng)后的殘渣落入集渣槽7；相對于其他材質(zhì)的墊片對反應(yīng)過程的影響而言，目前的實驗結(jié)果說明紙質(zhì)墊片是最合適的材質(zhì)。?

所述粉末收集板10和出氣口5位于同一高度。?

所述粉末收集板10為平行放置的多塊平板或波紋板。?

所述點火裝置9為激光點火器。?

本實用新型是這樣實現(xiàn)的：按照一定的比例稱取Al、CuO、Sn粉末，并且將它們均勻混合，用作反應(yīng)粉末11。然后，將紙墊片8放入反應(yīng)容器6底部堵住小孔，再將混合好的反應(yīng)粉末11裝入反應(yīng)容器6中，然后將反應(yīng)容器6放置于集渣槽7上，一同放入反應(yīng)爐體2內(nèi)，置于反應(yīng)爐內(nèi)中央底座3上。再把收集板10固定放置于反應(yīng)爐內(nèi)與出氣口5等高處，位于反應(yīng)容器6正上方，之后蓋上反應(yīng)爐蓋1。然后，將進(jìn)氣口4與外部氧氣供給設(shè)備連接，出氣口5與通風(fēng)廚連接，開始向爐內(nèi)通入氣體排出空氣。待爐內(nèi)空氣排盡，啟動激光點火器，引燃反應(yīng)粉末11，實現(xiàn)自蔓延高溫合成過程。約8-15秒后，反應(yīng)結(jié)束后，停止外部氧氣供給，打開反應(yīng)爐蓋1，取出收集板10，即可獲得附著于其表面的二氧化錫納米帶。?

所涉及的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)主要有：?

2Al+3CuO-Al₂O₃+3Cu?

Sn+O₂-SnO₂

該產(chǎn)品經(jīng)X射線衍射、透射電子顯微鏡和高分辨透射電子顯微鏡的表征結(jié)果證明：所得為高純度二氧化錫納米帶完整單晶，其平均寬度（厚度）約在50nm級左右。?

本實用新型不限于以上實施例，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍落入本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。?