CN209554797U - 一种新型纳米硅粉等离子体制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型纳米硅粉等离子体制备装置，包括冷却箱体、电动推拉杆、超声波发生器、超声波发射端、出水管、出气管、等离子发生器、进气管、回气管、收集抽屉、收集盒、收集盒、进水管、固气分离箱、过滤网、螺旋冷却管。以高纯度的硅烷为原料，保证了产品的高纯度。从原料到产品，中间只涉及电离、成核和气固分离等过程，原料无需进行除杂和前处理，同时反应过程中不需要加入催化剂和其他原料，方法简单，适用于工业化生产，对环境无污染，同时通过固气分离箱和螺旋冷却管的多次分离和收集保证了对硅粉的收集率，过滤后的气体再次回到循环系统，提高了原材料的利用率。

Description

一种新型纳米硅粉等离子体制备装置

技术领域

本实用新型涉及纳米硅粉生产技术领域，具体为一种新型纳米硅粉等离子体制备装置。

背景技术

纳米硅粉是一种广泛应用于微电子、电极材料及太阳能电池等领域的半导体材料，具有表面积大，高表面活性等性能优势。目前，纳米硅粉的制备常见的有机械球磨法、等离子蒸发冷凝法和化学气相沉积法。其中，机械球磨法较为简单、成本低，但存在产品纯度低，晶体缺陷多，耗时长，颗粒分布不均匀等缺点。等离子蒸发冷凝法原料价格低，无需后处理，但是产品的质量受到原料品质的影响大，且难以保证产率和产品纯度。化学气相沉积法的反应机理不够明确，反应安全性有待解决，且所得产品形状大多无定型。

实用新型内容

鉴于现有技术中所存在的问题，根据一种更为有效的纳米硅粉的制备方法，本实用新型公开了一种新型纳米硅粉等离子体制备装置，采用的技术方案是，包括冷却箱体，所述冷却箱体顶部固定安装电动推拉杆、超声波发生器，所述电动推拉杆位于所述冷却箱体的轴线位置，且其下部固定连接连杆可随所述电动推拉杆沿轴向作推拉运动，所述连杆与所述冷却箱体的连接处作密封处理且位于所述冷却箱体的内部，所述冷却箱体侧面上部开孔并安装有出水管，所述冷却箱体侧面下部开孔并安装有出气管、进水管，所述出气管另一端连通等离子发生器，所述等离子发生器还连接有进气管，所冷却箱体下部开设腔体并安装有收集抽屉，所述冷却箱体内腔中套装有固气分离箱，所述固气分离箱为下大上小的锥形，且其内壁等距设置有多层过滤网，所述过滤网为漏斗形且其中心开有孔，所述出气管延伸至所述固气分离箱内腔并连通，所述固气分离箱底部中心开孔且顶部固定连接有超声波反射端，在所述冷却箱体和所述固气分离箱之间安装有螺旋冷却管，所述螺旋冷却管一端连接在所述固气分离箱顶部并与其内腔连通，另一端延伸到所述冷却箱体的下端外部且其端口处安装有收集盒，所述进气管的下部的端口和所述螺旋冷却管之间通过回气管连通，所述连杆上与所述过滤网中心孔对应位置固定连接有封口挡板，所述连杆下端与所述固气分离箱底部中心孔对应位置固定连接有落料口密封块。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述螺旋冷却管包括位于管道下部的梯形收集槽，且其与管道内腔连通，在所述梯形收集槽底部与所述收集盒对应位置开有排料口，通过所述排料口使所述螺旋冷却管与所述收集盒连通。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种新型纳米硅粉等离子体制备装置，以高纯度的硅烷为原料，保证了产品的高纯度。从原料到产品，中间只涉及电离、成核和气固分离等过程，原料无需进行除杂和前处理，同时反应过程中不需要加入催化剂和其他原料，方法简单，适用于工业化生产，对环境无污染，同时通过固气分离箱和螺旋冷却管的多次分离和收集保证了对硅粉的收集率，过滤后的气体再次回到循环系统，提高了原材料的利用率。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图；

图2为本实用新型的内部剖视图；

图3为本实用新型的螺旋冷却管的截面图。

图中：1-冷却箱体、2-电动推拉杆、3-超声波发生器、4-超声波发射端、5-出水管、6-出气管、7-等离子发生器、8-进气管、9-回气管、10-收集抽屉、11-收集盒、12-进水管、13-固气分离箱、14-过滤网、15-螺旋冷却管、1501-梯形收集槽、1502-排料口、16-连杆、17-封口挡板、18-落料口密封块。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3所示，本实用新型公开了一种新型纳米硅粉等离子体制备装置，采用的技术方案是，包括冷却箱体1，所述冷却箱体1顶部固定安装电动推拉杆2、超声波发生器3，所述电动推拉杆2位于所述冷却箱体1的轴线位置，且其下部固定连接连杆16可随所述电动推拉杆2沿轴向作推拉运动，所述连杆16与所述冷却箱体1的连接处作密封处理且位于所述冷却箱体1的内部，所述冷却箱体1侧面上部开孔并安装有出水管5，所述冷却箱体1侧面下部开孔并安装有出气管6、进水管12，所述出气管6另一端连通等离子发生器7，所述等离子发生器7还连接有进气管8，所冷却箱体1下部开设腔体并安装有收集抽屉10，所述冷却箱体1内腔中套装有固气分离箱13，所述固气分离箱13为下大上小的锥形，且其内壁等距设置有多层过滤网14，所述过滤网14为漏斗形且其中心开有孔，所述出气管6延伸至所述固气分离箱13内腔并连通，所述固气分离箱13底部中心开孔且顶部固定连接有超声波反射端4，在所述冷却箱体1和所述固气分离箱13之间安装有螺旋冷却管15，所述螺旋冷却管15一端连接在所述固气分离箱13顶部并与其内腔连通，另一端延伸到所述冷却箱体1的下端外部且其端口处安装有收集盒11，所述进气管8的下部的端口和所述螺旋冷却管15之间通过回气管9连通，所述连杆16上与所述过滤网14中心孔对应位置固定连接有封口挡板17，所述连杆16下端与所述固气分离箱13底部中心孔对应位置固定连接有落料口密封块18。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述螺旋冷却管15包括位于管道下部的梯形收集槽1501，且其与管道内腔连通，在所述梯形收集槽1501底部与所述收集盒11对应位置开有排料口1502，通过所述排料口1502使所述螺旋冷却管15与所述收集盒11连通。

本实用新型的工作原理：通过进气管8对整个系统抽真空并加入氮气进行冲洗使整个装置都为氮气环境，启动等离子发生器7并调整至工作状态后将原料硅烷从进气管8加入，硅烷穿过等离子发生器7在等离子体作用下硅烷迅速电离分解形成硅离子与氢离子，硅离子重新结合成核形成纳米硅颗粒，产物在气体带动下经出气管6进入固气分离箱13中的下部并向上运动。在电动推拉杆2作用下将连杆16向上拉，此时封口挡板17将过滤网14上的中心孔封住，向上运动的硅粉末和气体将经过一层层的过滤网14的过滤，经过滤网14的多次过滤后硅粉末将留在过滤网14上，气体则通过位于固气分离箱13顶部的螺旋冷却管15排出，通过进水管向12向冷却箱体1和固气分离箱13之间加冷却水，气体在螺旋冷却管15中向下运动并被冷却，在此过程中在气体中未被过滤掉的硅粉将在重力作用下沉积到梯形收集槽1501中，并最终从排料口1502落入收集盒11，而经冷却后的气体则通过回气管9再次进入到进气管8中，经一段时间的生产反应后停止原料进入，在电动推拉杆2作用下将连杆16向下推，此时过滤网14上的中心孔及固气分离箱13底部的中心孔打开，开启超声波发生器3，超声波发射端4发出超声波作用在固气分离箱13中，使过滤网14高频震动将附着在上面的硅粉末震落，每一层过滤网14上硅粉末从中心孔下落到固气分离箱13底部并最终进入到底部的收集抽屉10中，收集完产物后再次将连杆16上拉，关闭过滤网14和固气分离箱13底部的中心孔后，即可重新通入原料气进行生产反应。

本文中未详细说明的部件为现有技术。

上述虽然对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种新型纳米硅粉等离子体制备装置，其特征在于，包括冷却箱体（1），所述冷却箱体（1）顶部固定安装电动推拉杆（2）、超声波发生器（3），所述电动推拉杆（2）位于所述冷却箱体（1）的轴线位置，且其下部固定连接连杆（16）可随所述电动推拉杆（2）沿轴向作推拉运动，所述连杆（16）与所述冷却箱体（1）的连接处作密封处理且位于所述冷却箱体（1）的内部，所述冷却箱体（1）侧面上部开孔并安装有出水管（5），所述冷却箱体（1）侧面下部开孔并安装有出气管（6）、进水管（12），所述出气管（6）另一端连通等离子发生器（7），所述等离子发生器（7）还连接有进气管（8），所冷却箱体（1）下部开设腔体并安装有收集抽屉（10），所述冷却箱体（1）内腔中套装有固气分离箱（13），所述固气分离箱（13）为下大上小的锥形，且其内壁等距设置有多层过滤网（14），所述过滤网（14）为漏斗形且其中心开有孔，所述出气管（6）延伸至所述固气分离箱（13）内腔并连通，所述固气分离箱（13）底部中心开孔且顶部固定连接有超声波反射端（4），在所述冷却箱体（1）和所述固气分离箱（13）之间安装有螺旋冷却管（15），所述螺旋冷却管（15）一端连接在所述固气分离箱（13）顶部并与其内腔连通，另一端延伸到所述冷却箱体（1）的下端外部且其端口处安装有收集盒（11），所述进气管（8）的下部的端口和所述螺旋冷却管（15）之间通过回气管（9）连通，所述连杆（16）上与所述过滤网（14）中心孔对应位置固定连接有封口挡板（17），所述连杆（16）下端与所述固气分离箱（13）底部中心孔对应位置固定连接有落料口密封块（18）。

2.根据权利要求1所述的一种新型纳米硅粉等离子体制备装置，其特征在于：所述螺旋冷却管（15）包括位于管道下部的梯形收集槽（1501），且其与管道内腔连通，在所述梯形收集槽（1501）底部与所述收集盒（11）对应位置开有排料口（1502），通过所述排料口（1502）使所述螺旋冷却管（15）与所述收集盒（11）连通。