專利名稱：制造納米粒子的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造納米粒子的裝置和方法。 現(xiàn)有技術(shù)在文獻(xiàn)中已知有用于制造納米粒子的裝置。標(biāo)題為“量子點(diǎn)納米晶體的流體合成”的美國(guó)專利7，144，458權(quán)屬于Invitrogen 公司，該專利教導(dǎo)了納米結(jié)晶材料和制造納米結(jié)晶材料的方法。該專利的公開(kāi)涉 及納米晶體，通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件的高度控制來(lái)合成納米晶體，且相應(yīng)地由流動(dòng)反應(yīng)器 (flow-throughreactor)來(lái)控制產(chǎn)品質(zhì)量。在流動(dòng)反應(yīng)器中的反應(yīng)條件通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的特征 性能的在線探測(cè)以及對(duì)反應(yīng)條件的調(diào)節(jié)來(lái)維持。納米晶體的涂層(coating)由相近的方式 來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，該發(fā)明關(guān)于制造單分散性發(fā)光(monodisperse luminescent)半導(dǎo)體納米晶 體，以及應(yīng)用于納米晶核的涂層的該方法和裝置。由Swinehart等人的美國(guó)專利申請(qǐng)2005/0129580的標(biāo)題為“用于制造化學(xué)生產(chǎn) 的納米粒子的微流化學(xué)反應(yīng)器”。Swinehart等人的文件公開(kāi)了用于在連續(xù)的流動(dòng)過(guò)程中 制造納米粒子的微流模塊(microfluidic module) 0微流模塊包括一個(gè)或多個(gè)具有混合 結(jié)構(gòu)體流體通路和一個(gè)或多個(gè)被控?zé)峤粨Q器，以處理流體通路中的納米晶材料和反應(yīng)物 (reagent)。微流模塊可相互連接來(lái)形成微流反應(yīng)器，后者包括一種或多種過(guò)程功能，例如 成核、生長(zhǎng)和提純。標(biāo)題為“制造半導(dǎo)體納米晶體的連續(xù)的流體方法”的美國(guó)專利6，179，912權(quán)屬于 美國(guó)的BioCrystal有限公司，該公司的文件公開(kāi)了用于制造單分散性半導(dǎo)體納米粒子的 系統(tǒng)和連續(xù)的流體方法。該系統(tǒng)包括初始材料的儲(chǔ)存器、用于將初始材料混合的混合通路、 在其中將初始原料的混合物與配位性溶劑(co-ordinating solvent)混合且在其中進(jìn)行納 米粒子成核的第一反應(yīng)器。該系統(tǒng)包括在其中進(jìn)行可控的生長(zhǎng)的第二反應(yīng)器以及在其中納 米粒子的生長(zhǎng)被停止的生長(zhǎng)停止通路。由 Makumura、Yamaguchi 等人在學(xué)術(shù)期刊《Chem. Comm》2002，2844-2845 的論文的 題目為“在微流反應(yīng)器中的CdSe納米晶體的制備”。該《Chem. Comm))論文公開(kāi)了使用微反 應(yīng)器來(lái)進(jìn)行連續(xù)的可控的CdSe納米粒子的制造。該《Chem. Comm))論文公開(kāi)了反應(yīng)條件對(duì) 制造的納米粒子的光學(xué)特性的影響。該《Chem. Comm))論文公開(kāi)了在反應(yīng)器中，微反應(yīng)器的 快速和精確的溫度控制對(duì)于控制粒子的直徑和可重復(fù)的納米粒子的制造是有益的。國(guó)際專利申請(qǐng)公開(kāi)WO 2006/116337的標(biāo)題為“摻雜的半導(dǎo)體納米晶體及其制造 方法”。該公開(kāi)文件由美國(guó)的阿肯色大學(xué)的董事會(huì)所擁有。該公開(kāi)文件公開(kāi)了摻雜的納米 晶體的合成的方法。該方法包括在反應(yīng)容器中將金屬氧化物或金屬鹽前體、配體和溶劑進(jìn)行結(jié)合來(lái)形成金屬?gòu)?fù)合物的步驟，在第一溫度Tl將金屬?gòu)?fù)合物與陰離子前體進(jìn)行混合，足 以形成大量的宿主納米粒子的步驟。在第二溫度T2在大量的宿主納米粒子上摻雜金屬摻 雜劑，使得在接受了金屬摻雜劑的宿主納米粒子的表面基本上形成金屬摻雜劑的層。在第 三溫度T3在反應(yīng)容器中添加具有陰離子前體和金屬氧化物或金屬鹽前體的混合物，以使 得在接受了金屬摻雜劑的宿主納米粒子的表面基本上形成金屬摻雜劑的層上宿主納米粒 子再次生長(zhǎng)，形成大量摻雜后的納米粒子，其中摻雜后的納米粒子表現(xiàn)出半導(dǎo)體特性。英國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)GB2429838的標(biāo)題為“納米粒子”，由英國(guó)Nanoco技術(shù)有限公司 擁有，該公司文件公開(kāi)了制造納米粒子的方法，該納米粒子包括芯、第一殼層和第二殼層半 導(dǎo)體材料。至少芯、第一殼層和第二殼層的一種包括元素周期表中從12和15、14和16或 者11、13和16族的離子。中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)CN1912048的標(biāo)題為“InP量子點(diǎn)的制備方法”，由華中科技大 學(xué)擁有。華中的文件的摘要的翻譯公開(kāi)了一種制備InP量子點(diǎn)的方法，包括1)在90 IlO0C的范圍將InCl3與三正辛基氧膦混合來(lái)制備濃度為0. 1-0. 3mol/L的溶液的步驟， 2)在氮?dú)鈿夥障律郎刂?30-180°C的步驟，3)以摩爾比1 1到1 2. 4向溶液中注入 P (Si (CH3) 3)3的步驟，4)將所得的橙色溶液升溫至260-270°C的步驟，5)降溫至90-110°C并 注入十二胺、癸胺或硫醇的步驟，6)將反應(yīng)混合物溶解于非極性溶劑形成膠體溶液，并添加 極性溶液直至膠體溶液變混濁，并通過(guò)離心分離來(lái)從懸濁液中將沉淀分離，獲得InP量子 點(diǎn)ο現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有公開(kāi)如本發(fā)明所教導(dǎo)公開(kāi)的制造納米粒子的裝置和方法。
背景技術(shù)：
納米材料根據(jù)其在特定維度的尺寸來(lái)分類。如果納米材料在三維小于lOOnm，則納 米材料就能是納米粒子、量子點(diǎn)或中空球的形式。如果納米材料在兩維小于lOOnm，則納米 材料可以是納米管、納米線或納米纖維。如果納米材料在一維小于lOOnm，納米材料就是納 米膜或納米層的形式。納米材料還可是納米粉末、納米簇或納米晶體。在最近的幾年中，由于納米粒子的特殊特性，對(duì)于納米粒子的研究受到極大關(guān)注。 納米粒子的物理特性與其對(duì)應(yīng)的塊狀材料有本質(zhì)的不同。納米粒子的這些不同的物理特性 是由于降低了納米粒子的尺度，其介于大分子基體的尺度和原子基體的尺度。從塊狀材料 到納米材料的物理特性的改變是由于增加了納米粒子的表面積與體積的比以及表面積與 尺寸的比，進(jìn)入了一個(gè)由量子效應(yīng)主導(dǎo)的領(lǐng)域。隨著納米粒子逐漸變小的過(guò)程而增加的表 面積與體積的比，導(dǎo)致增加了納米粒子的表面上的原子的行為主導(dǎo)性，超過(guò)了納米粒子內(nèi) 部的原子。量子效應(yīng)現(xiàn)象不僅影響了納米粒子單獨(dú)的特性，還影響了與其它材料反應(yīng)中納米 粒子的特性。因此，納米粒子在需要大表面積的研究中受到許多關(guān)注，例如催化劑、電極、半 導(dǎo)體、光學(xué)器件和燃料電池。納米粒子的另一特性是納米粒子具有獨(dú)特的特性而使塊狀材料區(qū)別于其納米粒 子。這些獨(dú)特的特性使例如增加的強(qiáng)度、提高的化學(xué)耐受性和增加的熱的耐受性。例如，當(dāng) 銅線移動(dòng)50nm程度時(shí)就會(huì)發(fā)生銅線的彎曲，而銅納米粒子非常硬，與塊狀材料顯示完全不 同的韌性。另一個(gè)例子是硅，完美形成的直徑40 IOOnm的硅納米粒子顯示不只比塊狀硅
5硬一點(diǎn)的硬度，而且其硬度在藍(lán)寶石和金剛石之間，使得硅納米粒子是最硬的材料之一。納米粒子的另一特性是，如果納米粒子變得足夠小，那么納米粒子顯示量子機(jī)械 行為。這樣的納米粒子通常稱為納米點(diǎn)或人造原子，因?yàn)榧{米粒子中的自由電子的行為方 式接近于電子(其于原子結(jié)合)，使得納米粒子能夠占據(jù)一些特定允許的能量狀態(tài)。因而正 在進(jìn)行許多研究來(lái)研究納米粒子的應(yīng)用和作為半導(dǎo)體的應(yīng)用。納米粒子的另一特征是具有低于可見(jiàn)光的特定的波長(zhǎng)。納米粒子不發(fā)射可見(jiàn)光， 但可以吸收可見(jiàn)光。納米粒子的這些吸收特性使得納米粒子作為原料用于例如包裝、化妝 品、涂層的應(yīng)用中。目前有幾種方法來(lái)制造納米粒子。制造納米粒子的方法的例子包括氣相沉積法、 化學(xué)合成法和粉碎法(attrition)。在所有制造方法中存在共同的因素，即制造的參數(shù)對(duì)于 確定納米粒子的尺寸是重要的。制造的參數(shù)例如是溫度、時(shí)間和反應(yīng)相。在納米粒子的制 造中，通常由控制制造的參數(shù)來(lái)制備所需尺寸的納米粒子。由氣相沉積法來(lái)制造納米粒子，包括使固體原料蒸發(fā)然后將原料快速沉積來(lái)形成 納米粒子。改變?cè)谄渲行纬蓺庀嗟慕橘|(zhì)會(huì)影響所制造的納米的尺寸。固體材料的蒸發(fā)和納 米粒子的制造通常在惰性氣氛中進(jìn)行，以防止可能的副反應(yīng)，例如形成所使用原料的氧化 物。在氣相沉積法中，納米粒子的尺寸取決于裝置環(huán)境并受到氣相沉積過(guò)程中溫度、氣體氣 氛和原料蒸發(fā)的速度的影響。有許多對(duì)氣相沉積方法的改變。一種改變是運(yùn)行液體上的真 2SMiR (vacuum evaporation on running liquids (VERL)) 。 VERL 力夕去貞2gif·白勺 旋轉(zhuǎn)鼓筒中使用一種粘性材料(例如油或聚合物)的膜。所需的材料然后被蒸發(fā)進(jìn)入到真 空中，在其中形成在粘性防料中懸浮的所需納米粒子。氣相沉積法的進(jìn)一步的改變是所謂 的化學(xué)氣相沉積(CVD)。CVD技術(shù)一般用于大規(guī)模制造集成電路的工藝，其中納米粒子用作 半導(dǎo)體。在CVD方法中，原料是液體或氣體并都被放入蒸發(fā)反應(yīng)器，然后沉積形成所需的納 米粒子?；瘜W(xué)合成法用來(lái)制造納米粒子可能是最普遍的。化學(xué)合成法可以低成本和高產(chǎn)量 地制造高度單分散的納米粒子?；瘜W(xué)合成法包括在含有原料反應(yīng)物的液體中納米粒子的生 長(zhǎng)?；瘜W(xué)合成法的一個(gè)實(shí)例是溶膠-凝膠法，經(jīng)常用來(lái)制造量子點(diǎn)。用于制造納米粒子的 化學(xué)合成法通常優(yōu)于氣相沉積法，特別是需要特定形狀的納米粒子時(shí)?；瘜W(xué)合成法制造納 米粒子時(shí)會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，原因是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)納米粒子被污染。納米粒子被污染是由于前體物質(zhì)。 在納米粒子用于燒結(jié)方法形成表面涂層時(shí)，這樣制造的被污染的納米粒子會(huì)有問(wèn)題。為了 使燒結(jié)法中使用的表面涂層獲得成功就需要使用不被污染的材料。通常在不能使用氣相沉積法或化學(xué)合成法時(shí)或需要大量低質(zhì)量納米粒子(具有 寬尺寸分布)時(shí)，采用粉碎法來(lái)制造納米粒子。粉碎法采用對(duì)材料的磨碎(grinding)或研 磨(milling)來(lái)形成納米粒子。研磨通常在球磨機(jī)、行星式球磨機(jī)或其它的降低尺寸的機(jī) 器中進(jìn)行。類似于制造納米粒子的化學(xué)合成法，粉碎法因?yàn)槭褂醚心ゲ牧蠈?dǎo)致納米粒子的 污染。另一缺點(diǎn)是納米粒子的寬尺寸分布和有限的尺寸范圍，因?yàn)樵诙鄶?shù)情況下，不能通過(guò) 粉碎法來(lái)制造直徑小于50nm的納米粒子。因?yàn)榧{米粒子需要被制成特定的尺寸，這會(huì)導(dǎo)致其獨(dú)特的特性，相應(yīng)地，納米粒子 需要特性評(píng)價(jià)。納米粒子的特性評(píng)價(jià)對(duì)于理解和控制納米粒子的制造是基礎(chǔ)性的。對(duì)納米 粒子的特性評(píng)價(jià)通常采用常用的分析技術(shù)，例如電子顯微鏡、原子力顯微鏡、X射線光電子能譜儀、粉末X射線衍射儀、動(dòng)態(tài)光散射和吸收、發(fā)射和傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀。由于對(duì)納米粒子獨(dú)特特性的高度需求，其市場(chǎng)在持續(xù)快速增長(zhǎng)，對(duì)低成本地獲得 高產(chǎn)出、高純度和明確界定的納米粒子的需求也在增加。這樣的需求導(dǎo)致需要開(kāi)發(fā)新型的 制造納米粒子的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制造納米粒子的方法和裝置。該裝置包括至少一個(gè)溶劑準(zhǔn)備模塊，其與至少一個(gè)粒子合成模塊串聯(lián)。該粒子合 成模塊包括三個(gè)獨(dú)立的可加熱的腔。該三個(gè)獨(dú)立的可加熱的腔包括一個(gè)分離的預(yù)加熱腔、一個(gè)分離的成核腔和一個(gè)分 離的成長(zhǎng)腔。該三個(gè)獨(dú)立的可加熱的腔使得可以操控納米粒子制造中的生長(zhǎng)參數(shù)，來(lái)確保 所制造的納米粒子基本上尺寸精確和尺寸均勻。本發(fā)明的另一方面中，采用粒子隔離模塊通過(guò)使用流體離心機(jī)來(lái)隔離所制造的納 米粒子。


圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的制造納米粒子的裝置。圖2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的制造納米粒子的方法。圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的粒子隔離模塊來(lái)隔離所制造的納米粒子。符號(hào)說(shuō)明10制造納米粒子的裝置15溶劑準(zhǔn)備模塊20粒子合成模塊25殼層結(jié)構(gòu)模塊30粒子隔離模塊30a-c 前體源35 管40a-c脫氣單元45a_c溶劑組織單元50a-d 泵55預(yù)加熱腔60成核腔65成長(zhǎng)腔70分析裝置75粒子收集器80分析輸出85流體離心機(jī)200納米粒子制造方法205沖洗裝置
210粒子前體溶液的準(zhǔn)備215粒子前體溶液的脫氣220 輸送230納米粒子的成核235納米粒子的成長(zhǎng)240納米粒子的分析245所制造的納米粒子的收集
具體實(shí)施例方式為了全面理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合附圖對(duì)以下記載進(jìn)行說(shuō)明。需要注意的是這里所討論的本發(fā)明的各方面僅是如何制造和使用本發(fā)明的特定 方式，并不限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍需要由權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)來(lái)綜合考慮。圖1表示根據(jù)本發(fā)明制造納米粒子的裝置10。根據(jù)圖1的裝置10描述了彼此串 聯(lián)的三個(gè)模塊15、20和25。這三個(gè)模塊包括至少一個(gè)溶劑準(zhǔn)備模塊15、粒子合成模塊20 和殼層結(jié)構(gòu)模塊25。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，在沒(méi)有殼層的情況下制造納米粒子，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 方式將僅包括兩個(gè)模塊。這兩個(gè)模塊是溶劑準(zhǔn)備模塊15和粒子合成模塊20，在本發(fā)明的這 一方面中，沒(méi)有殼層結(jié)構(gòu)模塊25。在制造芯-殼結(jié)構(gòu)納米粒子(具有芯和至少一個(gè)殼層)時(shí)，本發(fā)明的另一方面需 要至少如圖1所示的三個(gè)模塊。這至少三個(gè)模塊是至少一個(gè)溶劑準(zhǔn)備模塊15、至少一個(gè)粒 子合成模塊20和至少一個(gè)殼層結(jié)構(gòu)模塊25。在制造芯-殼-殼結(jié)構(gòu)納米粒子(具有芯和至少兩個(gè)殼層)時(shí)，本發(fā)明的另一方 面至少需要四個(gè)模塊。這四個(gè)模塊是至少一個(gè)溶劑準(zhǔn)備模塊15、至少一個(gè)粒子合成模塊20 和至少兩個(gè)殼層結(jié)構(gòu)模塊25。需要注意的是，裝置10的所有組件相對(duì)于在納米制造中和制造后所使用的化學(xué) 物質(zhì)是惰性的。溶劑準(zhǔn)備模塊15通過(guò)管35aa，35ab和35ac與三個(gè)前體源30a，30b和30c相連接。 前體源30a-c包括將要制作的納米粒子的前體。溶劑準(zhǔn)備模塊15包括至少三個(gè)溶劑組織單元45a_c和至少三個(gè)脫氣單元40a-c。 每個(gè)溶劑組織單元45a_c和脫氣單元40a_c由管35aa-35aC連接到三個(gè)前體源30a_c中的 分離的一個(gè)。脫氣單元40a-c和溶劑組織單元45a_c的目的是確保在制造納米粒子時(shí)所使 用的溶劑不含有溶解的大氣氣體，并確保粒子前體以足夠?qū)崿F(xiàn)納米粒子的制造的速度被輸 送到裝置10內(nèi)。每一脫氣單元40a-c和溶劑組織單元45a-c通過(guò)管35ba、35bb和35bc連 接于三個(gè)泵50a、50b和50c中的至少一個(gè)。在本發(fā)明中，粒子前體的溶液是預(yù)先準(zhǔn)備好的并置于前體源30a_c。粒子前體包括 納米粒子的芯的前體和納米粒子的殼層的前體(在芯_殼結(jié)構(gòu)納米粒子和芯-殼-殼結(jié)構(gòu) 納米粒子的情況下)。在一個(gè)方面，當(dāng)裝置10被用于制造不是芯_殼結(jié)構(gòu)納米粒子時(shí)，準(zhǔn)備好的粒子前 體的溶液被泵入溶劑準(zhǔn)備模塊15，并通過(guò)管35cb和管35cc通向粒子合成模塊20。
粒子合成模塊20包括至少兩個(gè)預(yù)熱腔55PSMa和55PSMb。該至少兩個(gè)預(yù)加熱腔 55PSMa和55PSMb通過(guò)管35cb和35cc分別連接于溶劑準(zhǔn)備模塊15。第一預(yù)加熱腔55PSMa 和第二預(yù)加熱腔55PSMb使得分離的粒子前體溶液獨(dú)立地且?guī)缀跬瑫r(shí)地被加熱到不同的、 獨(dú)立的溫度。兩個(gè)獨(dú)立的預(yù)加熱腔55PSMa和55PSMb可以獨(dú)立地、可變地加熱，這樣確保各 自的粒子前體的穩(wěn)定性不受損害。例如，NiPt粒子前體不能被加熱到高溫，因?yàn)镸Pt粒子 前體熱力學(xué)不穩(wěn)定，在高溫下劣化。但是，一般地，粒子前體在第一預(yù)加熱腔55PSMa和/或 第二預(yù)加熱腔中55PSMb預(yù)熱至將要制造的所需的納米粒子的成核溫度。分開(kāi)預(yù)熱的粒子 前體的溶液然后通過(guò)管35da和35db被分別泵入第一成核腔60PSM，在其中，預(yù)熱的溶液被 混合，納米粒子在溶液中進(jìn)行成核，形成含有納米粒子的溶液。第一成核腔60PSM的溫度幾乎與至少兩個(gè)預(yù)熱腔55PSMa和55PSMb的溫度相同。 含有納米粒子的溶液然后過(guò)管35e被泵入第一成長(zhǎng)腔65PSM。在第一成長(zhǎng)腔65PSM，含有納 米粒子的溶液的溫度設(shè)置為低于成核溫度。相比于第一成核腔60PSM的溫度，第一成長(zhǎng)腔 65PSM的較低的溫度消除在第一成長(zhǎng)腔65PSM中的自發(fā)成核。粒子合成模塊20包括第一分析裝置70PSM，其通過(guò)管35f連接于第一成長(zhǎng)腔 65PSM。在第一分析裝置70PSM，通過(guò)使用各種分析技術(shù)來(lái)對(duì)制造的納米粒子進(jìn)行分析，例如 吸收和/或發(fā)射光譜、光散射、X射線衍射和NMR。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，第一分析裝置至少通過(guò)管35ga和35gb分別與兩個(gè)出口 75PSM和80PSM連接。該至少兩個(gè)出口是至少一個(gè)分析輸出80PSM和至少一個(gè)粒子收集器 75PSM。分析輸出80PSM使得所制造的納米粒子被收集和分析來(lái)幫助確定制造納米粒子的 最佳參數(shù)。該至少一個(gè)粒子收集器75PSM在所制造的納米粒子在分析裝置70PSM被成功性 能分析后，便于所制造的納米粒子的收集。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，裝置10進(jìn)一步具有一個(gè)殼層結(jié)構(gòu)模塊25。殼層結(jié)構(gòu)模塊 25的使用是用于制造芯_殼納米粒子。進(jìn)而，至少一個(gè)另一個(gè)殼層結(jié)構(gòu)模塊25 (未圖示) 可以用來(lái)制造芯-殼-殼納米粒子。芯_殼納米粒子是具有一個(gè)芯和一個(gè)同心殼的納米粒 子，芯-殼-殼納米粒子是具有一個(gè)芯和兩個(gè)同心殼的納米粒子。殼層結(jié)構(gòu)模塊25連接于粒子合成模塊20和溶劑準(zhǔn)備模塊15。從溶劑準(zhǔn)備模塊 15到殼層結(jié)構(gòu)模塊25的至少一個(gè)預(yù)加熱腔55SSM通過(guò)管35ca建立第一連接。由管35h建 立到達(dá)殼層結(jié)構(gòu)模塊25的第二連接，其將粒子合成模塊20的粒子收集器75PSM連接到殼 層結(jié)構(gòu)模塊25的成核腔60SSM。殼層結(jié)構(gòu)模塊25的預(yù)加熱腔55SSM通過(guò)管35i連接到成核腔60SSM。成核腔60SSM 通過(guò)管35 j進(jìn)一步連接到成長(zhǎng)腔65SSM。殼層結(jié)構(gòu)模塊25包括至少一個(gè)預(yù)加熱腔55SSM來(lái)確保來(lái)自溶劑準(zhǔn)備模塊15的粒 子前體溶液被獨(dú)立地加熱。當(dāng)粒子前體的溶液被用作合成芯_殼納米粒子的殼層時(shí)，溶液 被預(yù)加熱到將要制造的所需芯-殼納米粒子的反應(yīng)溫度。殼層結(jié)構(gòu)模塊25進(jìn)一步包括一個(gè) 殼層成核腔60SSM。殼層成核腔60SSM預(yù)先設(shè)置將要制造的到芯_殼納米粒子的殼層反應(yīng) 溫度。該反應(yīng)溫度與成核溫度不同，不然的話殼層原料將形成核并導(dǎo)致形成分離的粒子而 不能形成殼層結(jié)構(gòu)。殼層結(jié)構(gòu)模塊25的殼層成核腔60SSM進(jìn)一步連接于成長(zhǎng)腔65SSM，后 者具有獨(dú)立的溫度控制，被設(shè)置成與殼層成核腔60SSM基本相似的溫度。殼層成長(zhǎng)腔65SSM 和殼層成核腔60SSM之間接近的溫度確保避免了芯粒子的自發(fā)形成，從而促進(jìn)殼的生長(zhǎng)。
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殼層結(jié)構(gòu)模塊25的成長(zhǎng)腔65SSM通過(guò)管35k與分析裝置70SSM連接。所制造的 芯_殼納米粒子由分析裝置70SSM的吸收和/或發(fā)射光譜、光散射、X射線衍射和NMR來(lái)分 析。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，裝置用來(lái)制造芯_殼納米粒子，分析裝置70SSM由管351a 和351b分別連接于至少兩個(gè)出口 75SSM和80SSM。這至少兩個(gè)出口中至少一個(gè)是分析輸出 80SSM，至少一個(gè)是粒子收集器75SSM。該分析輸出80PSM使得所制造的納米粒子被收集和 分析來(lái)保證確定最佳制造參數(shù)。該至少一個(gè)粒子收集器75SSM在所制造的納米粒子在分析 裝置70SSM.中被成功性能鑒定后便于所制造的納米粒子的收集。在裝置10中可以具備也可以不具備殼層結(jié)構(gòu)模塊25。如果具備殼層結(jié)構(gòu)模塊25 但裝置10不用來(lái)制造芯-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子，那么在本發(fā)明的這個(gè)方面中，不使用殼層結(jié) 構(gòu)模塊25。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，粒子隔離模塊30可以連接到粒子收集器75。粒子隔離模 塊30用來(lái)隔離根據(jù)本發(fā)明制造的納米粒子。粒子隔離模塊30可以通過(guò)管35na連接于粒子合成模塊20的粒子收集器75PSM。 在這種情況下，粒子隔離器30用來(lái)隔離所制造的不具有殼層的納米粒子。在本發(fā)明的另一方面，粒子隔離模塊30可以通過(guò)管35na連接于殼層結(jié)構(gòu)模塊25 的粒子收集器75SSM。在這種情況下，粒子隔離器30用來(lái)隔離所制造的具有殼層的納米粒 子(例如芯_殼結(jié)構(gòu)納米粒子)。如上所述的例子隔離模塊30可以通過(guò)管35na連接于粒子收集器75。粒子隔離 模塊的管35na連接于在粒子隔離腔的成核腔60PIM。溶劑模塊30也是粒子隔離模塊的一 部分，并且通過(guò)管35m連接于粒子隔離模塊中的泵50d。泵50d通過(guò)管35nb連接于成核腔 60PIM。成核腔60PIM連接于流體離心器85PM。根據(jù)本發(fā)明所制造的納米粒子通過(guò)使用粒子隔離模塊30而從溶劑、過(guò)剩的配體 以及任何未反應(yīng)的前體反應(yīng)物中隔離開(kāi)來(lái)。泵50d用來(lái)輸送溶劑(例如乙醇)，并與成核 腔60PIM的其他輸入相連接。成核腔60PIM的一個(gè)輸出與連續(xù)的流體離心器相連，其中所 制造的納米粒子被從液相中分離。通過(guò)對(duì)制造的納米粒子由例如氯仿或甲苯的溶劑進(jìn)行再 溶解從而獲得所制造的納米粒子。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，在完成納米粒子的制造后，由溶劑準(zhǔn)備模塊15的溶劑對(duì) 裝置10進(jìn)行沖洗，保持裝置10的清潔，從而可以進(jìn)行下一個(gè)制造過(guò)程。以下結(jié)合圖2來(lái)說(shuō)明方法。圖2是使用裝置10來(lái)制造納米粒子的方法的流程圖。方法200包括步驟205中由裝置10中的全部管35對(duì)裝置10的初始沖洗。然后， 在步驟210中，準(zhǔn)備至少兩種粒子前體的溶液，并置入前體源30a-c。該至少兩種粒子前體 的溶液是通過(guò)將粒子前體溶解于溶劑，用于準(zhǔn)備納米粒子。裝置10將用來(lái)制造芯-殼結(jié)構(gòu) 的納米粒子，至少一種粒子前體是以前制造的納米粒子，至少另一種粒子前體溶液包括殼 層物質(zhì)，其被預(yù)先準(zhǔn)備并置入至少一個(gè)粒子前體源30a。在大多情況下，用于準(zhǔn)備粒子前體溶液的溶劑是角鯊烯(squalene)。而且，溶劑中 還可含有協(xié)同穩(wěn)定劑，例如TOP(三辛基膦)和TOPO(三辛基氧膦)。在納米粒子的制造過(guò)程中使用角鯊烯的優(yōu)點(diǎn)是角鯊烯具有低熔點(diǎn)溫度和高沸點(diǎn) 溫度。因此，在很寬的溫度范圍內(nèi)角鯊烯是液態(tài)，是一種在寬的溫度范圍內(nèi)適合于納米粒子制造的溶劑。一旦準(zhǔn)備好至少兩種粒子前體的溶液，就通過(guò)至少兩個(gè)脫氣單元40b和40c分別 對(duì)該至少兩種粒子前體溶液進(jìn)行脫氣(步驟215)。步驟215確保至少兩種粒子前體溶液不 含有任何溶解的氣體和大氣(有可能會(huì)導(dǎo)致所不希望的副反應(yīng)和/或納米粒子的污染的)， 從而確保所制造的納米粒子不被所不希望的副反應(yīng)污染。粒子前體的脫氣后的溶液然后在步驟220中被分別泵入，并幾乎同時(shí)經(jīng)由管35cb 和35cc通過(guò)粒子合成裝置10。一旦粒子前體溶液在步驟220開(kāi)始同時(shí)泵入，溶液就開(kāi)始被 泵入粒子合成模塊20。在粒子合成模塊20中，在步驟225的至少兩個(gè)預(yù)加熱腔55PSMa和55PSMb中，至 少兩種粒子前體溶液被分別且?guī)缀跬瑫r(shí)地預(yù)加熱。至少兩個(gè)預(yù)加熱腔55PSMa和55PSMb的 溫度被預(yù)先設(shè)定到將要制造的納米粒子的成核溫度。在本發(fā)明的另一方面中，裝置10用于制造納米粒子，至少兩個(gè)預(yù)加熱腔55PSMa和 55PSMb可以也可以不預(yù)先加熱粒子前體溶液。兩種分離的預(yù)加熱后的粒子前體溶液然后通過(guò)管35da和35db被分離地泵入成核 腔60PSM，在那里兩種溶液混合并開(kāi)始成核，如步驟230所示。在成核腔60PSM中成核后，已成核的納米粒子的溶液通過(guò)管35e被泵入成長(zhǎng)腔 65PSM，在那里所制造的納米粒子開(kāi)始成長(zhǎng)，如步驟235所示。成長(zhǎng)腔65PSM的溫度預(yù)先被 設(shè)定為低于成核腔60PSM的溫度，以確保所制造的納米粒子以均勻的速度成長(zhǎng)，以使得所 制造的納米粒子獲得基本上均勻的尺寸。然后，如步驟240所示，由在分析裝置70PSM的收集對(duì)所制造的納米粒子進(jìn)行原位 分析。一旦納米粒子成長(zhǎng)到所需的尺寸，則從溶液中通過(guò)添加極性有機(jī)溶劑例如醇來(lái)誘 發(fā)的沉淀來(lái)收集，如步驟245所示。在從溶液中沉淀出所需的納米粒子后，可以對(duì)溶液進(jìn)行 離心處理來(lái)獲得所需納米粒子。如上所述，通過(guò)將粒子隔離模塊30連接于輸出75PSM來(lái)進(jìn) 行離心處理。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其中裝置10被用于制造芯_殼結(jié)構(gòu)的納米粒子，如上所 討論的，另一模塊即芯_殼層模塊25被連接到粒子合成模塊20。在制造芯-殼層納米粒子 的方法中，其方法與附圖2中記載的和上述記載的納米粒子的制造方法基本相同。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，其中裝置10被用于制造芯-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子，使用至 少兩種分離的粒子前體溶液。至少一種粒子前體溶液是來(lái)自較早的制造方法的已經(jīng)制造的 納米粒子的溶液，至少另一種溶液是殼層成分的粒子前體溶液。在制造芯-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子的方法中的不同在于，一旦來(lái)自較早的制造方法的 納米粒子被制造，這些制造出的納米粒子在步驟245中不被從溶液中收集。在步驟210中 所準(zhǔn)備的殼成分的粒子前體溶液通過(guò)管35ba、35ca被泵入殼層合成模塊25。在制造芯-殼層納米粒子中的粒子前體溶液，在步驟225中在殼層結(jié)構(gòu)模塊25的 預(yù)加熱腔55SSM中被單獨(dú)預(yù)加熱。繼續(xù)如制造非芯_殼結(jié)構(gòu)的納米粒子所述的步驟225到 255。但是，芯的粒子溶液一定不能預(yù)加熱，因?yàn)檫@將導(dǎo)致所不需要的芯反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，裝置10被用于制造芯-殼-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子。制造 芯-殼_殼結(jié)構(gòu)的納米粒子的方法與制造芯_殼結(jié)構(gòu)的納米粒子的方法基本上相似。
在發(fā)明的這個(gè)方面，需要至少兩種分離的粒子前體溶液。但是至少一種溶液是從 較早方法制造的芯_殼結(jié)構(gòu)的納米粒子的溶液，至少另一種溶液是在溶劑準(zhǔn)備模塊25中準(zhǔn) 備的殼層組分的粒子前體的溶液。在用來(lái)制造芯-殼-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子的方法的本發(fā)明的另一方面中，一旦來(lái)自 較早制造方法的納米粒子被制造，這些制造出的納米粒子在步驟245中不被從溶劑中收 集。而且在步驟210中準(zhǔn)備殼層組分的粒子前體溶液，在步驟215中，將該溶液再度脫氣。然后，兩種分離的粒子前體溶液被分別輸送220，至少一種粒子前體溶液在第二殼 層結(jié)構(gòu)模塊25 (未圖示)的單一預(yù)加熱腔中會(huì)被預(yù)加熱225。繼續(xù)如制造非芯-殼結(jié)構(gòu)的 納米粒子所述的步驟225到255，形成所制造的芯-殼-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子。在本發(fā)明的方面中，其中所制造的納米粒子在步驟245中被收集，在步驟250中裝 置10被清洗。清洗步驟250包括用純?nèi)軇_洗整個(gè)裝置10。純?nèi)軇┦褂迷谥圃旒{米粒子 中所使用的相同的溶劑。通過(guò)將純?nèi)軇┹斔屯ㄟ^(guò)裝置(從溶劑準(zhǔn)備模塊15到收集點(diǎn)75和 /或到分析輸出80)來(lái)對(duì)裝置10進(jìn)行沖洗。然后將裝置10冷卻。實(shí)施例以下實(shí)施例顯示本發(fā)明的若干方面，但并不限定本發(fā)明。實(shí)施例1 制備CdSe納米粒子準(zhǔn)備Cd粒子前體溶液。將1. 15g乙酸鎘在室溫與45ml角鯊烯和3. 5ml作為穩(wěn)定 劑的油酸混合，進(jìn)一步添加20ml的作為穩(wěn)定劑的油胺。將得到的懸濁液除氣并由氮?dú)膺M(jìn)行 清洗。然后將懸濁液加熱至150°C形成不透明的淺黃色溶液。然后對(duì)該溶液在100°C進(jìn)行 2小時(shí)減壓脫氣，冷卻至室溫。然后將混合物排出并保存在氮?dú)獾亩栊詺夥罩?。?zhǔn)備Se粒子前體溶液。在手套式操作箱中在室溫將2. Og的硒溶解于17ml的三 辛基膦(trioctylphosphine)中。向溶液中加入53ml的角鯊烯。將得到的溶液儲(chǔ)存于惰 性氣氛。制備CdSe納米粒子。將鎘溶液和硒溶液與兩個(gè)泵相連接并輸送到溶劑準(zhǔn)備模塊 15中。成核腔60的溫度設(shè)置在想要成核的溫度。成長(zhǎng)腔65的溫度設(shè)定在成長(zhǎng)溫度，預(yù)熱 腔55的溫度設(shè)定在成核溫度。然后，設(shè)置泵50中的流體，使得粒子前體滯留在裝置10內(nèi) 以及使混合比例相應(yīng)于所希望的參數(shù)值。滯留時(shí)間是指粒子前體的混合液從進(jìn)入成核腔60 到流出成長(zhǎng)腔65所用的時(shí)間。在停留時(shí)間的兩倍時(shí)間后，可以測(cè)量所制造的納米粒子的光 學(xué)參數(shù)。所希望的參數(shù)值是由測(cè)量實(shí)驗(yàn)所確定的流速和溫度，以提供納米粒子制造的最佳 條件。在完成制造后，用純?nèi)軇?duì)裝置10進(jìn)行沖洗，并使之冷卻。實(shí)施例2 制備NiPt納米粒子準(zhǔn)備Ni粒子前體溶液。將0. 84g乙酸鎳和0. 90g 1,2-十六烷二醇溶解于192ml 角鯊烯中，并添加(注入)4. Oml的作為穩(wěn)定劑的油酸和4. Oml的油胺。將混合物在80°C加 熱3小時(shí)，形成不透明的藍(lán)綠色溶液。然后將溶液排出并保存在氮?dú)獾亩栊詺夥罩?。?zhǔn)備Pt粒子前體溶液。將1. 26g乙酰丙酮鉬(II)、80ml的1，2_ 二氯苯和120ml 作為穩(wěn)定劑的角鯊烯的混合物加熱至50°C。將得到的溶液儲(chǔ)存于氮?dú)鈿夥?。制備MPt納米粒子。將鎳粒子前體溶液和鉬粒子前體溶液與兩個(gè)泵相連接并輸 送到溶劑準(zhǔn)備模塊15中。成核腔60的溫度設(shè)置在想要成核的溫度。成長(zhǎng)腔65的溫度設(shè)定在成長(zhǎng)溫度，預(yù)熱腔55的溫度設(shè)定在成核溫度。然后，設(shè)置泵50中的流體，使得粒子前 體滯留在裝置10內(nèi)以及使混合比例相應(yīng)于所希望的參數(shù)值。滯留時(shí)間是指粒子前體的混 合液從進(jìn)入成核腔60到流出成長(zhǎng)腔65所用的時(shí)間。在停留時(shí)間的兩倍時(shí)間后，可以測(cè)量 所制造的納米粒子的光學(xué)參數(shù)。所希望的參數(shù)值是由測(cè)量實(shí)驗(yàn)所確定的流速和溫度，以提 供納米粒子制造的最佳條件。在完成納米粒子的制造后，用純?nèi)軇?duì)反應(yīng)器進(jìn)行沖洗，并使之冷卻。實(shí)施例3 制備PbTe納米粒子準(zhǔn)備Pb粒子前體溶液。將24. 3g乙酸鉛溶解于320ml角鯊烯中，并添加(注 入)64ml的作為穩(wěn)定劑的油酸和16ml的油胺。將混合物在80°C加熱3小時(shí)，形成微黃色溶 液。然后將溶液排出并保存在氮?dú)獾亩栊詺夥罩?。?zhǔn)備Te粒子前體溶液。將4. 78g碲溶解于150ml的三辛基膦和250ml角鯊烯中。 將所得的混合物加熱至250°C。將得到的溶液儲(chǔ)存于氮?dú)鈿夥铡Ｖ苽銹bTe納米粒子。將鉛粒子前體溶液和碲粒子前體溶液與兩個(gè)泵相連接并輸 送到溶劑準(zhǔn)備模塊15中。成核腔60的溫度設(shè)置在想要成核的溫度。成長(zhǎng)腔65的溫度設(shè) 定在成長(zhǎng)溫度，預(yù)熱腔55的溫度設(shè)定在成核溫度。然后，設(shè)置泵50中的流體(flow)，使得 粒子前體滯留在裝置內(nèi)以及使混合比例相應(yīng)于所希望的參數(shù)值。滯留時(shí)間是指粒子前體的 混合液從進(jìn)入成核腔60到流出成長(zhǎng)腔65所用的時(shí)間。所希望的參數(shù)值是由測(cè)量實(shí)驗(yàn)所確 定的流速和溫度，以提供納米粒子制造的最佳條件。在停留時(shí)間的兩倍時(shí)間后，可以測(cè)量所制造的納米粒子的光學(xué)參數(shù)。在完成納米粒子的制造后，用純?nèi)軇?duì)裝置10進(jìn)行沖洗，并使之冷卻。實(shí)施例4 制備CdSe-CdS的芯-核結(jié)構(gòu)納米粒子準(zhǔn)備CdS粒子前體溶液。室溫下將432mg乙酸鎘溶解于15ml的三辛基膦。然后 添加1. Iml三甲基硫化硅(trimethyl silyl sulphide)，之后添加150ml角鯊烯。溶液保 持透明和黃色。該溶液是CdS粒子前體溶液，并可用作殼的前體。如實(shí)施例1中所記載來(lái)進(jìn)行CdSe納米粒子的準(zhǔn)備。制備CdSe-CdS的芯-核結(jié)構(gòu)納米粒子。將殼層結(jié)構(gòu)模塊25的成核腔60SSM的溫 度和成長(zhǎng)腔60SSM的溫度設(shè)定為相同溫度。在這種情況下，相同溫度用于促進(jìn)成長(zhǎng)并避免 成核。預(yù)加熱腔55SSM的溫度保持在室溫來(lái)避免形成CdS芯粒子。然后，設(shè)置泵50中的流 體，使得粒子前體滯留在裝置內(nèi)以及使混合比例相應(yīng)于所希望的參數(shù)值。滯留時(shí)間是指粒 子前體的混合液從進(jìn)入成核腔60到流出成長(zhǎng)腔65所用的時(shí)間。所希望的參數(shù)值是由測(cè)量 實(shí)驗(yàn)所確定的流速和溫度，以提供納米粒子制造的最佳條件。在完成納米粒子的制造后，用純?nèi)軇?duì)裝置10進(jìn)行沖洗，并使之冷卻。實(shí)施例5 制備CdTe納米粒子準(zhǔn)備Cd粒子前體溶液。將3. 92g乙酸鎘和7. 65g十四烷基磷酸與IOOml的三辛 基膦和443ml的十八烯混合。將所得混合物加熱至250°C。然后將溶液保存在氮?dú)鈿夥罩?。?zhǔn)備Te粒子前體溶液。將2. 55g碲與IOOml的三辛基膦和150ml的十八烯混合。 將所得混合物加熱至250°C。然后將溶液保存在氮?dú)鈿夥罩?。制備CdTe納米粒子。將鎘粒子前體溶液和碲粒子前體溶液與不同的泵相連接并 輸送到溶劑準(zhǔn)備模塊15中。成核腔60的溫度設(shè)置在想要成核的溫度。成長(zhǎng)腔65的溫度
13設(shè)定在成長(zhǎng)溫度，預(yù)熱腔55的溫度設(shè)定在成核溫度。然后，設(shè)置泵50中的流體，使得粒子 前體滯留在裝置10內(nèi)以及使混合比例相應(yīng)于所希望的參數(shù)值。滯留時(shí)間是指粒子前體的 混合液從進(jìn)入成核腔60到流出成長(zhǎng)腔65所用的時(shí)間。在停留時(shí)間的兩倍時(shí)間后，可以測(cè) 量所制造的納米粒子的光學(xué)參數(shù)。所希望的參數(shù)值是由測(cè)量實(shí)驗(yàn)所確定的流速和溫度，以 提供納米粒子制造的最佳條件。 在上述詳細(xì)記載的本發(fā)明的基礎(chǔ)上，應(yīng)該理解對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的上述詳細(xì)記載并不 限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明所需要保護(hù)的范圍由權(quán)利要求所確定。
權(quán)利要求
一種制造納米粒子(255)的裝置(10)，包括至少一個(gè)溶劑準(zhǔn)備模塊(15)，至少一個(gè)粒子合成模塊(20)，所述粒子合成模塊(20)具有至少三個(gè)獨(dú)立的可加熱的腔(55，60，65)；其中，所述至少一個(gè)溶劑準(zhǔn)備模塊(15)與所述至少一個(gè)粒子合成模塊(20)串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其中，所述粒子合成模塊(20)的至少三個(gè)獨(dú)立的 可加熱的腔(55，60，65)包括；預(yù)加熱腔(55)，用于單獨(dú)地且基本同時(shí)地預(yù)加熱(225)至少兩種分離的粒子前體溶液，成核腔(60)，用于混合(230)至少兩種分離的粒子前體溶液和使至少兩種粒子前體溶 液成核，成長(zhǎng)腔(65)，用于粒子的成長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置(10)，其中，預(yù)加熱腔(55)包括至少一個(gè)但不超過(guò)兩個(gè) 預(yù)加熱腔。
4.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，其中，至少一個(gè)溶劑準(zhǔn)備模塊(15)與前體源(30)連接。
5.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，其中，溶劑準(zhǔn)備模塊(15)包括至少一個(gè)脫氣單元 (40)和至少一個(gè)溶劑組織單元(45)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置(10)，其中，至少一個(gè)脫氣單元(40)和/或至少一個(gè)溶 劑組織單元(45)與至少一個(gè)前體源(30)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2 6任一所述的裝置(10)，進(jìn)一步包括連接于成長(zhǎng)腔(65)的分析 裝置(70)。
8.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)殼層結(jié)構(gòu)模塊(25)用來(lái)合成 芯-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子，該至少一個(gè)殼層結(jié)構(gòu)模塊(25)與至少一個(gè)粒子合成模塊(20)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置(10)，其中，至少一個(gè)殼層結(jié)構(gòu)模塊(25)包括至少一個(gè)預(yù)加熱腔(55)，其連接于多個(gè)脫氣單元(40)中的至少一個(gè)并連接溶液準(zhǔn)備 模塊(15)的多個(gè)溶液組織單元(45)中的至少一個(gè)，成核腔(60)，其連接于成長(zhǎng)腔，并連接于分析裝置(70)，該分析裝置(70)與粒子收集 器(75)和分析輸出(80)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置(10)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)第二殼層結(jié)構(gòu)模塊(25)，該 第二殼層結(jié)構(gòu)模塊(25)連接于至少一個(gè)第一殼層結(jié)構(gòu)模塊(25)，用來(lái)制造芯-殼-殼結(jié)構(gòu) 的納米粒子。
11.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，其中，進(jìn)一步包括至少一個(gè)泵(50)，該泵(50)連接 于至少一個(gè)脫氣裝置(40)和至少一個(gè)溶劑組織單元(45)之間，來(lái)控制粒子前體溶液通過(guò) 裝置(10)的流動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置(10)，其中，所述至少一個(gè)泵(50)由惰性材料制造。
13.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，其中，所述分析裝置(70)包括以下至少一種吸 收_發(fā)射光譜儀、X射線結(jié)晶學(xué)裝置、光散射測(cè)量裝置、NMR光譜儀。
14.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，其中，裝置(10)相對(duì)于用于制造粒子的粒子反應(yīng) 物為惰性。
15.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，其中，進(jìn)一步包括分析輸出(80)來(lái)原位收集和分 析所制造的納米粒子。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置(10)，其中，分析輸出(80)連接于分析裝置(70)。
17.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，進(jìn)一步包括粒子收集器(75)來(lái)收集所制造的粒子。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置(10)，其中，粒子收集器(75)連接于至少一個(gè)分析裝 置(70)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置(10)，其中，粒子收集器(75)連接于至少一個(gè)粒子合 成模塊(20)和殼層結(jié)構(gòu)模塊(25)之間。
20.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，其中，進(jìn)一步包括粒子隔離模塊(30)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置(10)，其中，粒子隔離模塊(30)包括流體離心器用于 隔離所制造的納米粒子。
22.根據(jù)上述任一所述的裝置(10)，用于連續(xù)制造納米粒子。
23.一種制造納米粒子的方法(200)，包括沖洗裝置10，準(zhǔn)備(210)至少兩種粒子前體溶液，在第一溫度分別且基本同時(shí)地預(yù)加熱(225)至少兩種粒子前體溶液，第一溫度為至少 粒子的成核溫度，在第二溫度混合(230)兩種粒子前體溶液，第二溫度基本與的第一溫度相同以形成納 米粒子(255)，在第三溫度成長(zhǎng)(235)納米粒子，第三溫度低于第一溫度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，對(duì)至少兩種粒子前體溶液進(jìn)行脫氣(215)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23 24任一所述的方法，其中，用角鯊烯來(lái)準(zhǔn)備至少兩種粒子前體 溶液中的至少一種。
26.根據(jù)權(quán)利要求23 25任一所述的方法，用于制造芯-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子，其中，提 供至少一種粒子溶液和至少一種殼層粒子前體的溶液。
27.根據(jù)權(quán)利要求23 26任一所述的方法，在制造芯-殼結(jié)構(gòu)粒子之前用溶劑對(duì)裝置 進(jìn)行清洗。
28.根據(jù)權(quán)利要求23 27任一所述的方法，其中，一種粒子前體溶液是從Pb、Cd、Ni 或Pt中選擇的一種乙酸鹽。
29.根據(jù)權(quán)利要求23 28任一所述的方法，其中，一種粒子前體溶液是從Te或Se的 元素的溶液選擇的。
30.根據(jù)權(quán)利要求23 29任一所述的方法，其中，一種粒子前體溶是納米粒子的溶液。
31.根據(jù)權(quán)利要求23 30任一所述的方法，其中，由離心器來(lái)隔離所制造的納米粒子。
32.根據(jù)權(quán)利要求23 31任一所述的方法，用于連續(xù)制造納米粒子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造納米粒子的裝置(10)和方法(200)。該裝置和方法可以使得納米粒子的成核和成長(zhǎng)在獨(dú)立的溫度下進(jìn)行。獨(dú)立的溫度使得納米粒子的成長(zhǎng)在可控的環(huán)境下進(jìn)行，避免了自發(fā)成核，使得粒子尺寸可控，并使得以基本均勻的尺寸制造納米粒子。進(jìn)而該裝置(10)可以用來(lái)制造芯-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子和芯-殼-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子。
文檔編號(hào)B01J19/24GK101939093SQ200980104696
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月11日
發(fā)明者H·韋勒, J·尼豪斯 申請(qǐng)人:應(yīng)用納米技術(shù)中樞(Can)有限公司