[實用新型]一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置

有效

• 申請號: 201220398585.3
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN202766658U
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 張國棟;劉聰;劉錦
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B1/10;B82Y40/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 溫珊姍;許蓮英

技術領域

本實用新型涉及納米材料制備裝置技術領域，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

目前，常見的納米材料制備方法主要有：水熱法、化學氣相沉積法、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、設備投入過大、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，主要通過高熱劑的氧化還原反應，誘發體系冶金物理化學反應形成燃燒波，瞬間釋放熱量熔化噴出體系產物，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、產品純度高等優點，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，可用于制備氧化鋅、氧化錫等納米材料，可獲得線狀納米微粒。

本實用新型納米材料的自蔓延高溫合成裝置，包括：內設產物收集板12的爐蓋1和設置有底座3、反應容器6、點火裝置9的爐體2，所述爐蓋1和爐體2之間設有散熱組件10。

所述散熱組件10由兩塊以上平行放置的石墨散熱片5組合而成，且相鄰石墨散熱片5的間距為1-2cm。

所述石墨散熱片5的厚度為1-2cm。

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

所述產物收集板12為兩塊以上平行放置的平板或波紋板。

本實用新型納米材料的自蔓延高溫合成裝置的優點是：集氣氛控制、反應合成、產物收集于一體，一步實現納米材料的自蔓延高溫合成；帶孔的反應容器，能有效的避免反應殘渣在腔內堆積，便于反應腔的清洗；采用集渣槽能夠最大限度的收集反應殘渣以便用來分析反應機制，也起到了清潔環保的作用；散熱組件采用石墨散熱片，既耐高溫，散熱性好，又可重復使用，同時為納米顆粒的生長提供了一個冷卻的溫度梯度，促進納米產物沿該溫度梯度方向生長，從而得到線狀納米產物，且不引入雜質，保證了產物的純度。

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構示意圖。

其中：1為爐蓋，2為爐體，3為底座，4為進氣口，5為石墨散熱片，6為反應容器，7為集渣槽，8為紙墊片，9為點火裝置，10為散熱組件，11為反應粉末，12為產物收集板。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型進行進一步說明：根據圖1示，一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置，包括：內設產物收集板12的爐蓋1和設置有底座3、反應容器6、點火裝置9的爐體2，所述爐蓋1和爐體2之間設有散熱組件10。

所述散熱組件10由兩塊以上平行放置的石墨散熱片5組合而成，且相鄰石墨散熱片5的間距為1-2cm。

所述石墨散熱片5的厚度為1-2cm。

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

所述點火裝置9為激光點火器、火柴、打火槍或者其他點火裝置。

所述產物收集板12為兩塊以上平行放置的平板或波紋板。

所述散熱組件10下端距反應容器6上端的距離應高于反應時產生的火焰的頂端5-10cm；反應物總質量越多，該距離越大。

本實用新型是這樣實現的：按照一定的比例稱取Al、CuO、ZnO粉末，并且將它們均勻混合，用作反應粉末11。然后，將紙墊片8放入反應容器6底部堵住小孔，再將混合好的反應粉末11裝入反應容器6中，然后將反應容器6放置于集渣槽7上，一同放入反應爐體2內，置于反應爐內中央底座3上。再把散熱組件10架設于反應容器6正上方，蓋上反應爐蓋1。然后，將進氣口4與外部氧氣供給設備連接，開始向爐內通入氣體，整個容器與大氣相通。然后啟動激光點火器，引燃反應粉末11，實現自蔓延高溫合成過程。約8-15秒后，反應結束后，停止外部氧氣供給，打開反應爐蓋1，取出產物收集板12，即可獲得附著于其表面的氧化鋅納米帶。

所涉及的相關化學反應主要有：

?2Al+3CuO—Al₂O₃+3Cu

2ZnO—2Zn+O₂

?2Zn+O₂—2ZnO