專利名稱：一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及納米材料制備裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種納米材料的自蔓延
高溫合成裝置。
背景技術(shù)：
目前，常見的納米材料制備方法主要有水熱法、化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、碳熱還原法、煅燒法、溶膠凝膠法、模版法等。這些方法往往制備工藝繁復(fù)、設(shè)備投入過大、能耗過高，且制得的納米材料純度較低。自蔓延高溫合成技術(shù)，主要通過高熱劑的氧化還原反應(yīng)，誘發(fā)體系冶金物理化學(xué)反應(yīng)形成燃燒波，瞬間釋放熱量熔化噴出體系產(chǎn)物，使其受控冷卻從而獲得納米材料。此方法具有制備工序少、操作流程短、工藝簡(jiǎn)單、低能耗、低成本、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的市場(chǎng)化前景。 由于自蔓延高溫合成具有很強(qiáng)的體系針對(duì)性，往往制備不同類型的產(chǎn)物所用到裝置也大不相同。目前，公知的自蔓延高溫合成裝置主要針對(duì)致密塊體材料和多孔固體材料合成，不能直接獲得分散的納米材料。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置，可用于制備氧化鋅、氧化錫等納米材料，可獲得線狀納米微粒。本實(shí)用新型納米材料的自蔓延高溫合成裝置，包括內(nèi)設(shè)產(chǎn)物收集板12的爐蓋I和設(shè)置有底座3、反應(yīng)容器6、點(diǎn)火裝置9的爐體2，所述爐蓋I和爐體2之間設(shè)有散熱組件10。所述散熱組件10由兩塊以上平行放置的石墨散熱片5組合而成，且相鄰石墨散熱片5的間距為l-2cm。所述石墨散熱片5的厚度為l_2cm。所述反應(yīng)容器6和底座3之間還設(shè)有集渣槽7，反應(yīng)容器6底部開孔與集渣槽7相連通，所述反應(yīng)容器6的孔口上設(shè)有紙墊片8。所述產(chǎn)物收集板12為兩塊以上平行放置的平板或波紋板。本實(shí)用新型納米材料的自蔓延高溫合成裝置的優(yōu)點(diǎn)是集氣氛控制、反應(yīng)合成、產(chǎn)物收集于一體，一步實(shí)現(xiàn)納米材料的自蔓延高溫合成；帶孔的反應(yīng)容器，能有效的避免反應(yīng)殘?jiān)谇粌?nèi)堆積，便于反應(yīng)腔的清洗；采用集渣槽能夠最大限度的收集反應(yīng)殘?jiān)员阌脕矸治龇磻?yīng)機(jī)制，也起到了清潔環(huán)保的作用；散熱組件采用石墨散熱片，既耐高溫，散熱性好，又可重復(fù)使用，同時(shí)為納米顆粒的生長(zhǎng)提供了一個(gè)冷卻的溫度梯度，促進(jìn)納米產(chǎn)物沿該溫度梯度方向生長(zhǎng)，從而得到線狀納米產(chǎn)物，且不引入雜質(zhì)，保證了產(chǎn)物的純度。

圖I為本實(shí)用新型納米材料的自蔓延高溫合成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]其中1為爐蓋，2為爐體，3為底座，4為進(jìn)氣口，5為石墨散熱片，6為反應(yīng)容器，7為集渣槽，8為紙墊片，9為點(diǎn)火裝置，10為散熱組件，11為反應(yīng)粉末，12為產(chǎn)物收集板。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明根據(jù)圖I示，一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置，包括內(nèi)設(shè)產(chǎn)物收集板12的爐蓋I和設(shè)置有底座3、反應(yīng)容器6、點(diǎn)火裝置9的爐體2，所述爐蓋I和爐體2之間設(shè)有散熱組件10。所述散熱組件10由兩塊以上平行放置的石墨散熱片5組合而成，且相鄰石墨散熱片5的間距為l-2cm。所述石墨散熱片5的厚度為l_2cm。所述反應(yīng)容器6和底座3之間還設(shè)有集渣槽7，反應(yīng)容器6底部開孔與集渣槽7相連通，所述反應(yīng)容器6的孔口上設(shè)有紙墊片8?！に鳇c(diǎn)火裝置9為激光點(diǎn)火器、火柴、打火槍或者其他點(diǎn)火裝置。所述產(chǎn)物收集板12為兩塊以上平行放置的平板或波紋板。所述散熱組件10下端距反應(yīng)容器6上端的距離應(yīng)高于反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的火焰的頂端5-10cm ;反應(yīng)物總質(zhì)量越多，該距離越大。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的按照一定的比例稱取Al、Cu0、Zn0粉末，并且將它們均勻混合，用作反應(yīng)粉末11。然后，將紙墊片8放入反應(yīng)容器6底部堵住小孔，再將混合好的反應(yīng)粉末11裝入反應(yīng)容器6中，然后將反應(yīng)容器6放置于集渣槽7上，一同放入反應(yīng)爐體2內(nèi)，置于反應(yīng)爐內(nèi)中央底座3上。再把散熱組件10架設(shè)于反應(yīng)容器6正上方，蓋上反應(yīng)爐蓋I。然后，將進(jìn)氣口 4與外部氧氣供給設(shè)備連接，開始向爐內(nèi)通入氣體，整個(gè)容器與大氣相通。然后啟動(dòng)激光點(diǎn)火器，引燃反應(yīng)粉末11，實(shí)現(xiàn)自蔓延高溫合成過程。約8-15秒后，反應(yīng)結(jié)束后，停止外部氧氣供給，打開反應(yīng)爐蓋1，取出產(chǎn)物收集板12，即可獲得附著于其表面的氧化鋅納米帶。所涉及的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)主要有2Al+3Cu0—Al203+3Cu2Zn0—2Zn+022Zn+02—2Zn0該產(chǎn)品經(jīng)X射線衍射，掃描電子顯微鏡的表征結(jié)果證明所得為高純度氧化鋅納米帶完整單晶，其平均寬度(厚度)約在50nm級(jí)左右。本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置，包括內(nèi)設(shè)產(chǎn)物收集板(12)的爐蓋⑴和設(shè)置有底座⑶、反應(yīng)容器(6)、點(diǎn)火裝置(9)的爐體⑵，其特征在于所述爐蓋⑴和爐體⑵之間設(shè)有散熱組件(10)。
2.如權(quán)利要求I所述的納米材料的自蔓延高溫合成裝置，其特征在于所述散熱組件(10)由兩塊以上平行放置的石墨散熱片(5)組合而成，且相鄰石墨散熱片(5)的間距為l-2cm。
3.如權(quán)利要求I或2所述的納米材料的自蔓延高溫合成裝置，其特征在于所述石墨散熱片(5)的厚度為l-2cm。
4.如權(quán)利要求I或2所述的納米材料的自蔓延高溫合成裝置，其特征在于所述反應(yīng)容器(6)和底座⑶之間還設(shè)有集渣槽(7)，反應(yīng)容器(6)底部開孔與集渣槽(7)相連通，所述反應(yīng)容器(6)的孔口上設(shè)有紙墊片(8)。
5.如權(quán)利要求I或2所述的納米材料的自蔓延高溫合成裝置，其特征在于所述產(chǎn)物收集板(12)為兩塊以上平行放置的平板或波紋板。
專利摘要一種納米材料的自蔓延高溫合成裝置，包括內(nèi)設(shè)產(chǎn)物收集板⑿的爐蓋⑴和設(shè)置有底座⑶、反應(yīng)容器⑹、點(diǎn)火裝置⑼的爐體⑵，所述爐蓋⑴和爐體⑵之間設(shè)有散熱組件⑽。其優(yōu)點(diǎn)是集氣氛控制、反應(yīng)合成、產(chǎn)物收集于一體，一步實(shí)現(xiàn)納米材料的自蔓延高溫合成；散熱組件采用石墨散熱片，既耐高溫，散熱性好，又可重復(fù)使用，同時(shí)為納米顆粒的生長(zhǎng)提供了一個(gè)冷卻的溫度梯度，促進(jìn)納米產(chǎn)物沿該溫度梯度方向生長(zhǎng)，從而得到線狀納米產(chǎn)物，且不引入雜質(zhì)，保證了產(chǎn)物的純度。
文檔編號(hào)C30B29/16GK202766658SQ20122039858
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者張國(guó)棟, 劉聰, 劉錦 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)