[發明專利]一種團簇束流實驗裝置及納米團簇的制備方法

有效

• 申請號: 201611154289.8
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106637114B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 張勤芳;王保林;樊樂樂;朱雷;王玨;孟強強;侯貴華;陸偉華;羅改霞
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: G01N31/10
• 分類號: G01N31/10;C23C14/35;C23C14/32;B82Y30/00;B82Y35/00;B92Y40/00
• 代理公司: 11371 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李佳

一種團簇束流實驗裝置及納米團簇的制備方法，其主要涉及材料制備設備領域。其中，團簇束流實驗裝置包括團簇束流產生室、差分輸運室、在線催化測量室、團簇質量選擇器以及高真空團簇沉積室。通過將團簇束流產生室、差分輸運室、在線催化測量室以及團簇質量選擇器依次密封連接、將第一沉積室和第二沉積室分別與在線催化測量室和團簇質量選擇器密封連接，使得納米團簇產生、團簇質量選擇、團簇沉積、在線催化能夠集成一體化，從而使得操作人員能夠根據自己實際需要的納米團簇要求制備自己所需的納米團簇，并能對團簇的催化性能進行在線測量。采用上述團簇束流實驗裝置進行納米團簇的制備，大大降低了制取納米團簇的時長，同時提高了所得納米團簇的質量穩定性。

技術領域

本發明涉及材料制備設備領域，具體而言，涉及一種團簇束流實驗裝置及納米團簇的制備方法。

背景技術

金屬、氧化物納米團簇由于量子尺寸效應，造成電子、能帶結構的變化。通過控制納米團簇尺寸的制備，可以實現不同用途的功能材料，如生物醫學、氣體傳感、光催化等。對于納米團簇的制備，通常有水熱合成方法及氣相團簇沉積方法。相比于水熱合成，氣相團簇沉積方法制備的納米團簇具有尺寸可控、無其它雜相，方法簡單等特點。

團簇束流實驗裝置是氣相團簇沉積方法制備納米團簇的常用裝置，然而目前存在的問題是：團簇束流試驗裝置在納米團簇產生、團簇沉積及測量過程中，耗時較長且所得納米團簇性能穩定性較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種團簇束流實驗裝置，其能夠將納米團簇產生、團簇質量選擇、團簇沉積、在線催化集成一體化，從而降低獲取納米團簇的時長，提高所需納米團簇的質量穩定性，更好的對團簇的性能進行研究并加以應用。

本發明的另一目的在于提供一種納米團簇的制備方法，其能夠可控的獲得表面潔凈且尺寸和分布固定的納米粒子，其能夠廣泛應用于催化、光學以及傳感等領域，且表現出良好的效果。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種團簇束流實驗裝置，其包括團簇束流產生室、差分輸運室、在線催化測量室、團簇質量選擇器以及高真空團簇沉積室。其中，團簇束流產生室、差分輸運室、在線催化測量室以及團簇質量選擇器依次密封連接；高真空團簇沉積室包括第一沉積室和第二沉積室，第一沉積室密封連接于在線催化測量室，差分輸運室、在線催化測量室的內腔和團簇質量選擇器的內腔均連通于第一沉積室，第二沉積室設置有用于接收團簇束流的進料口，團簇質量選擇器密封連接于進料口，在線催化測量室還設置有用于傳遞團簇束流的超高真空傳樣裝置，超高真空傳樣裝置的內腔均連通于差分輸運室和在線催化測量室的內腔。

在本發明較佳的實施例中，上述團簇束流產生室中設置有用于產生團簇束流的磁控濺射設備。

在本發明較佳的實施例中，上述差分輸運室內設置有用于控制團簇束流輸運的輸運差分系統。

在本發明較佳的實施例中，上述差分輸運室內還設置有用于控制團簇束流準直的隔離器。

在本發明較佳的實施例中，上述超高真空傳樣裝置還設置有控制閥，控制閥包括插板閥門和用于控制插板閥門的控制把手，其中，插板閥門位于超高真空傳樣裝置和在線催化測量室之間。

在本發明較佳的實施例中，上述在線催化測量室內設置有用于為在線催化測試提供溫度條件的加熱裝置。

在本發明較佳的實施例中，上述在線催化測量室還設置有用于對催化測試氣體精確調控的高精度質量流量計。

在本發明較佳的實施例中，上述團簇質量選擇器內設置有用于篩選團簇束流的團簇質量選擇系統。

在本發明較佳的實施例中，上述高真空團簇沉積室設置有用于調整高真空團簇沉積室位置的可活動底座，可活動底座轉動連接于高真空團簇沉積室的一端。

一種納米團簇的制備方法，其包括以下步驟：