CN2649228Y - 多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置 - Google Patents

多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置 Download PDF

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张亚非
覃文
吴艳军
徐东
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Shanghai Strong Land Electronic Technology Co Ltd
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Shanghai Jiaotong University
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Abstract

一种多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置，属于纳米技术领域。本发明包括：蒸发系统和沉积系统，蒸发系统和沉积系统通过一根石英管连接，石英管下部设置蒸发系统，石英管上部设置沉积系统，石英管通过上法兰和下法兰进行密封和固定，蒸发系统在沉积系统正上方。本实用新型能低成本制备高质量的一维纳米材料，由于采用了以上的蒸发和沉积系统，一方面使得蒸发温度范围在800℃～2000℃间可以通过光控温系统任意调控，另一方面使得蒸发时间和沉积时间大大缩减，从而在很大程度上减少了制备纳米材料的时间。

Description

多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置
技术领域
本实用新型涉及的是一种制备纳米材料装置，特别是一种多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置，属于纳米技术领域。
背景技术
目前国际上制备一维纳米材料的常用方法有电弧放电法、薄膜法、气相沉积法、电阻加热蒸发法等。这些方法使用的设备分别有制备时间长、产量低、温度难以控制、造价高昂、操作复杂、难以获得高的制备温度的缺点，都不适合大规模制备一维纳米材料。经文献检索发现，Deng SZ，Wu ZS，Zhou J.Synthesis ofsilicon carbide nanowires in a catalyst-assisted process[J].Chem Phys Lett，2002，(356)：511～514.)，(辅助催化剂法制备SiC纳米晶须，(美国)化学物理快报)，该文介绍的电阻加热蒸发法，采用的设备主要由一个加热电极、钟形罩和钨舟组成。该设备具有简单成本低廉的特点，但是存在温度低，制备纳米材料范围狭小，需要用催化剂的缺点。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置，使其能低成本制备高质量的一维纳米材料，无需用催化剂，解决了现有技术中的缺憾。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型分为蒸发系统和沉积系统两大部分，蒸发系统和沉积系统通过一根石英管连接，石英管下部设置蒸发系统，石英管上部设置沉积系统，石英管通过法兰进行密封和固定，蒸发系统在沉积系统正上方。
蒸发系统包括：铜管感应线圈、材料放置腔、石墨棒、下法兰，其连接关系为：高频电源发生设备向石英管方向引出铜管感应线圈，并将石英管插入其中，石墨棒放置在包有铜管感应线圈的石英管中，下法兰对石英管进行有效密封和固定，铜管感应线圈通过设备支架固定，材料放置腔即石墨棒腔体，石墨棒通过升降台固定。使用石墨棒感应加热，短时间内达到很高的蒸发温度。
沉积系统包括：上法兰、管式硅钼棒加热炉、石英管和样品收集装置。其连接关系为：石英管贯穿插过硅钼棒加热炉中央，样品收集装置放置在石英管中，光测温时可以移开。硅钼棒加热炉固定在设备支架上，石英管通过上法兰密封和固定，样品加热装置固定在上法兰上。使用硅钼棒加热炉可以很准确的快速控制沉积温度。硅钼棒加热炉有升温降温快、温度控制准确的特点。样品收集装置为不锈钢片，样品收集装置在光测温时可以移开。
将配制好的反应物质放入到石墨棒中。封闭系统后，抽真空，然后充入氩气到达设定的气压。启动感应加热装置，加热石墨棒到设定的温度，蒸汽被流动的氩气带到沉积系统，在一定的沉积温度下，可以在石英壁上生成纳米线，且纳米线的生成速度可以高达0.03克/每分钟。这使得低成本大规模制备一维纳米材料成为可能。
本实用新型能低成本制备高质量的一维纳米材料，由于采用了以上的蒸发和沉积系统，一方面使得蒸发温度范围在800℃～2000℃间可以通过光控温系统任意调控，另一方面使得蒸发时间和沉积时间大大缩减，从而在很大程度上减少了制备纳米材料的时间。
附图说明
图1本实用新型结构示意图
图2本实用新型蒸发系统结构示意图
图3本实用新型沉积系统结构示意图
具体实施方式
如图1所示，本实用新型分为蒸发系统I和沉积系统II两大部分，蒸发系统I和沉积系统II通过一根石英管4连接，石英管4下部设置蒸发系统I，石英管4上部设置沉积系统II，石英管4通过上法兰1和下法兰8进行密封和固定，蒸发系统I在沉积系统II正下方。
如图2所示，蒸发系统I包括：铜管感应线圈5、材料放置腔6、石墨棒7，下法兰8。其连接关系为：高频电源发生设备向石英管4方向引出铜管感应线圈5，石英管4插入铜管感应线圈5中，石墨棒7设置在包有铜管感应线圈5的石英管4中，材料放置腔6即石墨棒7的腔体，下法兰8对石英管4进行有效密封和固定。铜管感应线圈5通过设备支架固定，石墨棒7和材料放置腔6通过升降台固定。
如图3所示，沉积系统II包括：上法兰1，样品收集装置2，管式硅钼棒加热炉3和石英管4。其连接关系为：石英管4贯穿插过硅钼棒加热炉3中央，样品收装置2设置在石英管4中，硅钼棒加热炉3固定在设备支架上，石英管4通过上法兰1密封和固定，样品收集装置2固定在上法兰1上。样品收集装置2为不锈钢片，在光测温时可以移开样品收集装置2。

Claims (5)

1、一种多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置，包括：蒸发系统I和沉积系统II，其特征在于，蒸发系统I和沉积系统II通过一根石英管(4)连接，石英管(4)下部设置蒸发系统I，石英管(4)上部设置沉积系统II，石英管(4)通过上法兰(1)和下法兰(8)进行密封和固定，蒸发系统I在沉积系统II正上方。
2、根据权利要求1所述的多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置，其特征是，蒸发系统I包括：铜管感应线圈(5)、材料放置腔(6)、石墨棒(7)、下法兰(8)，其连接关系为：高频电源发生设备向石英管(4)方向引出铜管感应线圈(5)，石英管(4)插入铜管感应线圈(5)中，石墨棒(7)设置在包有铜管感应线圈(5)的石英管(4)中，材料放置腔(6)即石墨棒(7)腔体，石英管(4)通过下法兰(8)密封和固定。
3、根据权利要求2所述的多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置，其特征是，铜管感应线圈(5)通过设备支架固定，石墨棒(7)通过升降台固定，石墨棒(7)为高纯石墨。
4、根据权利要求1所述的多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置，其特征是，沉积系统II包括：上法兰(1)，样品收集装置(2)，管式硅钼棒加热炉(3)和石英管(4)，其连接关系为：石英管(4)贯穿插过硅钼棒加热炉(3)中央，样品收装置(2)设置在石英管(4)中，硅钼棒加热炉(3)固定在设备支架上，石英管(4)通过上法兰(1)密封和固定，样品收集装置(2)固定在上法兰(1)上。
5、根据权利要求4所述的多用途高频感应加热制备一维纳米材料装置，其特征是，样品收集装置(2)为不锈钢片，样品收集装置(2)在光测温时可移开。
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