[發明專利]一種氣相團簇反應裝置、反應系統與方法

在審

• 申請號: 202010625704.3
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111733392A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 駱智訓;殷保祺;吳海銘;郭夢迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/46;C23C14/54
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 劉小娟

1.一種氣相團簇反應裝置，其特征在于，所述反應裝置包括反應部件和蒸發部件，其中，

所述反應部件包括反應室，所述反應室設有反應開口端；

所述蒸發部件包括伸縮組件和加熱元件，所述伸縮組件包括蒸發室，所述蒸發室連通所述反應室，所述加熱元件連接所述伸縮組件，用于對所述蒸發室加熱。

2.根據權利要求1所述的氣相團簇反應裝置，其特征在于，所述伸縮組件包括底座和空心管，所述底座設有腔室，所述空心管的外壁與所述底座的腔室的內壁螺紋連接，所述空心管的一端封閉，另一端開口，該另一端用于與所述反應室相連通，所述空心管的所述一端的內側至所述伸縮組件與所述反應部件的連接處形成所述蒸發室。

3.根據權利要求2所述的氣相團簇反應裝置，其特征在于，所述蒸發部件還包括分流器，所述分流器設于所述伸縮組件與所述反應部件的連接處。

4.根據權利要求3所述的氣相團簇反應裝置，其特征在于，所述分流器為漏斗，所述漏斗的大口朝向所述反應部件，所述漏斗的小口朝向所述空心管。

5.根據權利要求2至4任一項所述的氣相團簇反應裝置，其特征在于，所述加熱元件為陶瓷加熱棒，該陶瓷加熱棒穿入所述底座的孔中，所述底座和所述空心管均為導熱材料構成。

6.根據權利要求2至4任一項所述的氣相團簇反應裝置，其特征在于，所述蒸發部件還包括熱電偶，該熱電偶插入所述底座的孔中，用于監測所述蒸發室的溫度。

7.根據權利要求1至4任一項所述的氣相團簇反應裝置，其特征在于，所述蒸發部件設于所述反應部件的反應室下方，所述反應部件為夾層結構，所述蒸發室通過所述夾層連通所述反應室。

8.根據權利要求7所述的氣相團簇反應裝置，其特征在于，所述反應部件包括反應管、連接套筒、漏斗、導流管和銅網，所述反應管內為所述反應室，所述連接套筒設于所述反應管外，所述連接套筒與所述反應管之間形成所述夾層，所述漏斗設置在所述反應管的一端，所述銅網設于所述反應管的另一端內側，所述導流管自所述反應管內壁向所述反應管的中心軸延伸，所述導流管連通所述夾層，所述導流管位于所述銅網與所述反應管的一端之間，且臨近所述銅網；所述連接套筒與所述反應管在位于所述反應管的另一端為所述反應開口端。

9.一種氣相團簇反應系統，其特征在于，包括團簇制備裝置與權利要求1至8任一項所述的氣相團簇反應裝置，所述團簇制備裝置的團簇制備端與所述氣相團簇反應裝置的反應開口端間隔設于真空腔室中。

10.根據權利要求9所述的氣相團簇反應系統，其特征在于，所述團簇制備裝置包括磁控頭距離調節桿和磁控濺射靶槍，所述磁控濺射靶槍包括磁控頭，該磁控頭用于連接金屬靶材，以使所述金屬靶材產生金屬團簇；所述距離調節桿連接所述磁控濺射靶槍，所述距離調節桿能夠沿反應方向前后移動，以調整所述磁控頭的前后位置。

11.根據權利要求10所述的氣相團簇反應系統，其特征在于，所述團簇制備裝置還包括導軌，所述距離調節桿滑動設于所述導軌上；所述磁控濺射靶槍還包括磁控桿、濺射氣體輸送管、緩沖氣體輸送管和循環冷卻水管，所述磁控桿一端連接所述磁控頭，另一端與直流電源的陰極相連，所述磁控桿的外周連接所述磁控頭距離調節桿；所述濺射氣體輸送管纏繞在所述磁控桿上，且其一端與金屬靶材緊密接觸；所述緩沖氣體輸送管直通離子源真空腔室；所述循環冷卻水管連通所述磁控頭內部。

12.一種利用權利要求9至11任一項所述氣相團簇反應系統進行氣相團簇反應的方法，其特征在于，所述方法包括：

使得磁控頭上的金屬靶材在電源及濺射氣體的作用下，在靶材表面形成金屬團簇離子，再使生成的金屬團簇離子隨著緩沖氣體漂移到所述氣相團簇反應裝置，與所述氣相團簇反應裝置內氣化的有機物反應。