[实用新型]一种纳米硅激光气相合成系统

说明书

本实用新型公开了一种纳米硅激光气相合成系统，包括：反应腔；激光器，设置于反应腔的一端，产生的激光通过反应腔入口射入到反应腔内；硅烷气瓶，所述硅烷气瓶内盛有硅烷，硅烷通过管道通入反应腔内；束缚氮气瓶，所述束缚氮气瓶内装有用于为硅烷提供束缚保护作用的氮气，该氮气通过管道通入反应腔内；混合气瓶，所述混合气瓶内盛有氮气和氢气，该氮气和氢气通过管道通入反应腔内；硅粉收集器，设置于反应腔的下端，用于收集反应腔内产生的纳米硅颗粒；真空抽取子系统，与反应腔连接，用于抽取反应腔内的气体，是反应腔内呈现真空状态。该系统能够制备得到粒子大小可控、无粘连、粒度分布均匀的纳米硅颗粒。

技术领域

本实用新型属于纳米硅制备领域，尤其涉及一种纳米硅激光气相合成系统。

背景技术

纳米级的高纯度晶体硅颗粒(超细硅粉)具有纯度极高、粒径小、分布均匀、分散性能好、比表面积大、高表面活性、松装密度低、活性好等特点，目前商业上主要用于陶瓷材料、耐高温涂料、橡胶材料、锂离子电池负极材料、太阳能电池、碳化硅-金刚石复合材料及合成硅有机材料等。调研报告显示，对超细金属硅粉的需求越来越大。除原有应用领域外，近年来超细硅粉室温下优异的红光发射性能被人们所发现，使得它在电致发光、生物测定、荧光成像等领域也有着广阔的应用前景。

现有的制备超细硅粉的方法均采用等离子体化学气相沉积方法，这种方法能非常好地避免纳米颗粒的团聚，但制备的纳米颗粒中可能存在一定程度的杂质；另外，此方法对反应器的真空要求较高，纳米颗粒收集难度较大，因此等离子体辅助合成热解法所需的设备造价较高，而且不容易规模化生产。

授权公告号为CN207002840U的实用新型专利公开了一种激光诱导气相沉积系统的光气分离装置，包括：激光器、聚焦物镜、反应腔体、平衡调节阀，反应腔体下方放置有待镀膜产品，激光器发射的激光束透过聚焦物镜从反应腔体的腔体口射入反应腔体，激光束照射待镀膜产品表面时，将在待镀膜产品表面形成光气混合区，所述反应腔体的腔体口设置有阻气镜片；所述反应腔体的上部、靠近腔体口的位置，其两侧分别设置有保护气体入口和保护气体出口；所述反应腔体的中部，其两侧分别设置有工作气体入口；所述反应腔体的底部设置有均压环型槽，所述均压环型槽侧面设置有负压抽取口，所述平衡调节阀用于调节所述反应腔体内上下面的压力差。此装置能够避免工作气体的溢出，但是粒子大小不可控。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种纳米硅激光气相合成系统，通过调节该系统中各部件的工作参数能够制备出表面清洁、粒子大小可控、无粘连、粒度分布均匀的纳米硅颗粒，容易实现颗粒尺寸和晶相的控制。

为实现上述发明目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种纳米硅激光气相合成系统，包括：

反应腔；

激光器，设置于反应腔的一端，产生的激光通过反应腔入口射入到反应腔内；

硅烷气瓶，所述硅烷气瓶内盛有硅烷，硅烷通过管道通入反应腔内；

束缚氮气瓶，所述束缚氮气瓶内装有用于为硅烷提供束缚保护作用的氮气，该氮气通过管道通入反应腔内；

混合气瓶，所述混合气瓶内盛有氮气和氢气，该氮气和氢气通过管道通入反应腔内；

硅粉收集器，设置于反应腔的下端，用于收集反应腔内产生的纳米硅颗粒；

真空抽取子系统，与反应腔连接，用于抽取反应腔内的气体，使反应腔内呈现真空状态。

硅烷通入到反应腔内后，在束缚氮气的保护下，受到激光能量的作用下，受热分解产生纳米硅颗粒，在重力的作用下落入到硅粉收集器中得以收集。利用该系统能够制备出表面清洁、粒子大小可控、无粘连、粒度分布均匀的纳米硅颗粒，容易实现颗粒尺寸和晶相的控制。

其中，所述的真空抽取子系统包括：