[发明专利]制备大小可控的纳米颗粒的装置及其操作方法和应用

说明书

本发明提供一种制备大小可控的纳米颗粒的装置，该装置包括：电泳分离槽，所述电泳分离槽包括入口、出口和所述入口和出口之间的底面和两个侧面；靶材，所述靶材设置在电泳分离槽的底面上并浸没于有机溶剂中；第一级电泳正、负电极，所述第一级电泳正、负电极彼此相对地分别设置在所述电泳分离槽的两个侧面的内侧上且靠近电泳分离槽的入口；第二级电泳正、负电极，所述第二级电泳正、负电极彼此相对地分别设置在所述电泳分离槽的两个侧面的内侧上且靠近电泳分离槽的出口；激光器，所述激光器发出的激光束通过透镜聚焦在所述靶材上；和回流泵。还提供了该装置的操作方法及其应用。

技术领域

本发明涉及一种制备纳米颗粒的装置，具体涉及一种制备大小可控的纳米颗粒的装置，以及该装置的操作方法和应用。

背景技术

金属或半导体纳米颗粒分散于其中的有机溶剂在生物、物理、化学等领域有着广泛的应用。传统的溶胶-凝胶法的分散液是水，不适用于有机溶剂，而且颗粒度分布较宽，尤其要获得15纳米及以下的分布很窄的颗粒是很困难，甚至是不可能的。

激光烧蚀方法制备金属纳米颗粒有其独有特性。1997年Marek Prochazka等人就用激光烧蚀方法制备出银纳米颗粒，并应用于增强拉曼散射(Probing Applications ofLaser-Ablated Ag Colloids in SERS Spectroscopy:Improvement of AblationProcedure and SERS Spectral Testing,Analytical Chemistry,69(24)5103,1997)。

数年前，中国科学院物理研究所用激光烧蚀技术成功地在有机溶剂中制备了银纳米颗粒。该方法虽然有一系列优点，但是其颗粒尺度还是大于15纳米，而且颗粒直径弥散度(即最大颗粒直径与最小颗粒直径之差)大于3纳米。此后又提供了优化的制备金属纳米颗粒的装置及方法，然而制得的纳米颗粒直径弥散度仍然较大，且不能依需要选择特定大小的纳米颗粒。

然而，实际的科研工作常常需要含有一定浓度的、颗粒大小可控在10纳米至100纳米之间的任何值，粒度均一，粒度直径弥散度小于2纳米的金属或半导体颗粒的有机溶剂，因此还需相应地进一步研发改善制备纳米颗粒的装置及方法，以满足现实中的需求。

发明内容

因此，本发明的目的在于弥补现有技术的空白并满足实际工作的需要，提供了一种制备大小可控的纳米颗粒的装置及该装置的操作方法和应用。该装置可以制备大小可控的纳米颗粒(例如12纳米至100纳米之间)，且颗粒大小分布均匀，颗粒直径弥散度不大于2纳米。

为实现上述目的，本发明提供了一种制备大小可控的纳米颗粒的装置，该装置包括：

电泳分离槽，所述电泳分离槽包括入口、出口和所述入口和出口之间的底面和两个侧面；

靶材，所述靶材设置在电泳分离槽的入口附近的底面上并浸没于有机溶剂中；

第一级电泳正、负电极，所述第一级电泳正、负电极彼此相对地分别设置在所述电泳分离槽的两个侧面的内侧上且靠近电泳分离槽的入口；

第二级电泳正、负电极，所述第二级电泳正、负电极彼此相对地分别设置在所述电泳分离槽的两个侧面的内侧上且靠近电泳分离槽的出口；

激光器，所述激光器发出的激光束通过透镜聚焦在所述靶材上；和

回流泵；

其中，所述电泳分离槽的出口设置有若干个并排的颗粒输出端口和位于所述颗粒输出端口下方的溶剂回收端口，所述颗粒输出端口中的任一个连接颗粒输出管且其他颗粒输出端口被封闭，所述溶剂回收端口连接溶剂回收管，所述颗粒输出管与颗粒收集储罐连接，所述溶剂回收管、回流泵和电泳分离槽的入口之间连接有供所述有机溶剂循环流动的管线。选择某一个颗粒输出端口连接颗粒输出管，即可选择特定大小的纳米颗粒输出。