[实用新型]基于拓扑化学法制备硅纳米片的实验装置

说明书

本实用新型涉及基于拓扑化学法制备硅纳米片的实验装置，包括集热式恒温磁力搅拌器和圆底烧瓶，集热式恒温磁力搅拌器包括主机、支架和搅拌磁子，主机上设有水浴锅，水浴锅内侧壁上设有温度传感器，温度传感器与主机连接，搅拌磁子放置在圆底烧瓶中，圆底烧瓶中倒入纯化后的硅化钙、分散剂和氯化亚锡溶液，圆底烧瓶上端设有冷凝管，支架上设有夹持冷凝管的夹头，冷凝管上端设有气球，冷凝管包括外管和内管，外管两端密封设置在内管外壁上，内管下端与圆底烧瓶连通，上端与气球连通，外管下半部上设有进口，上半部上设有出口，外管接通循环冷却水，循环冷却水从进口进入，从出口流出。具有结构设计简单、可操作性强、成本低、无需氮气保护等优点。

技术领域：

本实用新型涉及硅纳米片制备实验设备技术领域，具体涉及基于拓扑化学法制备硅纳米片的实验装置。

背景技术：

硅原子以蜂窝状阵列于晶格之中，即形成硅纳米片材料，其结构似石墨烯，呈二维片层结构。硅纳米片与硅材料相比，层间相互作用的范德华力可使金属离子在材料层间自由移动，确保充放电过程中材料结构的完整性，从而有效抑制传统的硅材料电极，在使用中产生的电极体积膨胀，这样电极材料的性能和循环利用次数都可以大幅度提升，因此该材料应用前景广阔。

硅纳米片中主要存在Si-Si共价键以及Si-Ca键，Si-Ca键能相对Si-Si共价键的键能弱，但是相对硅纳米片层间范德华力强。Si-Ca键的结合力相对于Si-Si共价键较弱，所以Ca层原子反应活性相对较高，可以通过刻蚀实现剥离，从而得到二维层状结构的硅纳米片材料。然而现有硅纳米片实验设备整体结构设计复杂，可操作性差，制备时间长，而且制备过程需要氮气保护，这些因素的存在不利于开展科研教学工作。因此，有必要设计一种结构简单、操作简便、无需氮气保护的硅纳米片制备实验装置。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供基于拓扑化学法制备硅纳米片的实验装置，具有结构设计简单、可操作性强、成本低、无需氮气保护等优点。

本实用新型通过采取以下技术方案实现上述目的：

基于拓扑化学法制备硅纳米片的实验装置，包括集热式恒温磁力搅拌器和圆底烧瓶，所述集热式恒温磁力搅拌器包括主机、支架和搅拌磁子，所述主机上设有水浴锅，所述水浴锅内侧壁上设有温度传感器，所述温度传感器与主机连接，所述搅拌磁子放置在圆底烧瓶中，所述圆底烧瓶中倒入纯化后的硅化钙、分散剂和氯化亚锡溶液，所述圆底烧瓶上端密封设有冷凝管，所述支架上设有夹持冷凝管的夹头，所述冷凝管上端密封设有气球，所述冷凝管包括外管和内管，所述外管两端密封设置在内管外壁上，所述内管下端与圆底烧瓶连通，上端与气球连通，所述外管下半部上设有进口，上半部上设有出口，所述外管接通循环冷却水，循环冷却水从进口进入，从出口流出。

所述内管设计成球形或波浪形。

本实用新型采用上述结构，能够带来如下有益效果：

本申请通过采用集热式恒温磁力搅拌器，可以实现制备硅纳米片需要的恒温和搅拌两个条件，通过设计圆底烧瓶、冷凝管和气球，实现了密封反应，且反应物在冷却下回流，替代了氮气保护条件。整个实验装置结构简单和操作简便。

附图说明：

图1为本实用新型实验装置的结构示意图；

图中，1、集热式恒温磁力搅拌器，101、主机，102、支架，103、搅拌磁子， 104、水浴锅，105、温度传感器，106、夹头，2、圆底烧瓶，3、冷凝管，301、外观，302、内管，303、进口，304、出口，4、气球，5、循环冷却水。

具体实施方式：

为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。