[实用新型]一种纳米材料的自蔓延高温合成装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及纳米材料制备装置技术领域，具体的说是一种纳米材料的自蔓延高温合成装置。

背景技术

目前，常见的纳米材料制备方法主要有：水热法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、碳热还原法、煅烧法、溶胶凝胶法、模版法等。这些方法往往制备工艺繁复、设备投入过大、能耗过高，且制得的纳米材料纯度较低。自蔓延高温合成技术，主要通过高热剂的氧化还原反应，诱发体系冶金物理化学反应形成燃烧波，瞬间释放热量熔化喷出体系产物，使其受控冷却从而获得纳米材料。此方法具有制备工序少、操作流程短、工艺简单、低能耗、低成本、产品纯度高等优点，有着广阔的市场化前景。

由于自蔓延高温合成具有很强的体系针对性，往往制备不同类型的产物所用到装置也大不相同。目前，公知的自蔓延高温合成装置主要针对致密块体材料和多孔固体材料合成，不能直接获得分散的纳米材料。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种纳米材料的自蔓延高温合成装置，可用于制备氧化锌、氧化锡等纳米材料，可获得线状纳米微粒。

本实用新型纳米材料的自蔓延高温合成装置，包括：内设产物收集板12的炉盖1和设置有底座3、反应容器6、点火装置9的炉体2，所述炉盖1和炉体2之间设有散热组件10。

所述散热组件10由两块以上平行放置的石墨散热片5组合而成，且相邻石墨散热片5的间距为1-2cm。

所述石墨散热片5的厚度为1-2cm。

所述反应容器6和底座3之间还设有集渣槽7，反应容器6底部开孔与集渣槽7相连通，所述反应容器6的孔口上设有纸垫片8。

所述产物收集板12为两块以上平行放置的平板或波纹板。

本实用新型纳米材料的自蔓延高温合成装置的优点是：集气氛控制、反应合成、产物收集于一体，一步实现纳米材料的自蔓延高温合成；带孔的反应容器，能有效的避免反应残渣在腔内堆积，便于反应腔的清洗；采用集渣槽能够最大限度的收集反应残渣以便用来分析反应机制，也起到了清洁环保的作用；散热组件采用石墨散热片，既耐高温，散热性好，又可重复使用，同时为纳米颗粒的生长提供了一个冷却的温度梯度，促进纳米产物沿该温度梯度方向生长，从而得到线状纳米产物，且不引入杂质，保证了产物的纯度。

附图说明

图1为本实用新型纳米材料的自蔓延高温合成装置的结构示意图。

其中：1为炉盖，2为炉体，3为底座，4为进气口，5为石墨散热片，6为反应容器，7为集渣槽，8为纸垫片，9为点火装置，10为散热组件，11为反应粉末，12为产物收集板。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型进行进一步说明：根据图1示，一种纳米材料的自蔓延高温合成装置，包括：内设产物收集板12的炉盖1和设置有底座3、反应容器6、点火装置9的炉体2，所述炉盖1和炉体2之间设有散热组件10。

所述散热组件10由两块以上平行放置的石墨散热片5组合而成，且相邻石墨散热片5的间距为1-2cm。

所述石墨散热片5的厚度为1-2cm。

所述反应容器6和底座3之间还设有集渣槽7，反应容器6底部开孔与集渣槽7相连通，所述反应容器6的孔口上设有纸垫片8。

所述点火装置9为激光点火器、火柴、打火枪或者其他点火装置。

所述产物收集板12为两块以上平行放置的平板或波纹板。

所述散热组件10下端距反应容器6上端的距离应高于反应时产生的火焰的顶端5-10cm；反应物总质量越多，该距离越大。

本实用新型是这样实现的：按照一定的比例称取Al、CuO、ZnO粉末，并且将它们均匀混合，用作反应粉末11。然后，将纸垫片8放入反应容器6底部堵住小孔，再将混合好的反应粉末11装入反应容器6中，然后将反应容器6放置于集渣槽7上，一同放入反应炉体2内，置于反应炉内中央底座3上。再把散热组件10架设于反应容器6正上方，盖上反应炉盖1。然后，将进气口4与外部氧气供给设备连接，开始向炉内通入气体，整个容器与大气相通。然后启动激光点火器，引燃反应粉末11，实现自蔓延高温合成过程。约8-15秒后，反应结束后，停止外部氧气供给，打开反应炉盖1，取出产物收集板12，即可获得附着于其表面的氧化锌纳米带。

所涉及的相关化学反应主要有：

 2Al+3CuO—Al₂O₃+3Cu

2ZnO—2Zn+O₂

 2Zn+O₂—2ZnO