一种可控纳米材料合成的化学反应装置的制作方法

本发明属于纳米粉体制备和化学反应合成技术领域，特别是涉及一种纳米线、纳米粉体及纳米颗粒的合成工艺中的可控纳米材料合成的化学反应装置。

背景技术

随着经济的高速发展，科学技术的不断进步，纳米材料逐渐引起了科学界的极大关注，并成为世界范围内的研究热点。纳米材料（一般定义的纳米材料是指至少在一维方向上的尺寸在1-100nm之间）具有相当独特的性质，例如小尺寸效应、表面效应、量子效应以及库仑效应等。

化学合成的制备技术的研究在分散性、纯度以及成本上都具有很大的优势，另外，液相浓度以及反应物比例是可以连续变化的，也就是说产物的形貌更容易调控。直接的液相反应的报道比较少，这是因为很难控制成核反应与生长反应的速率。在反应的初始阶段，所形成的颗粒基本是无定形的，生长方向基本是随机的，最终产物以圆形为主。若要使最初形成的晶核按照一定的方向生长，必须使之形成势能最优势面，或者是引入外力。

技术实现要素：

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种可施加不对称交流变电场的可控纳米材料合成的化学反应装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种可控纳米材料合成的化学反应装置，其特征在于：包括化学反应容器、电磁加热搅拌器、高精度注射泵、可编程交流电源、高压直流电源；所述的化学反应容器坐落于电磁加热搅拌器上，化学反应容器内盛装有电泳凝胶、两块待镀金属板、磁力搅拌子，两块待镀金属板的一端分别与可编程交流电源的两端相连；所述的化学反应容器的上方设置有高精度注射泵，高精度注射泵内盛装有待镀溶液，高精度注射泵的注射液出口端对准化学反应容器的敞口，高精度注射泵的注射液出口端一侧连接有导线，导线连接有高压直流电源，高压直流电源与地相连。

作为本发明的一种优选方案，所述的磁力搅拌子设在化学反应容器内的底部中间位置。

作为本发明的另一种优选方案，两块待镀金属板固定设置在化学反应容器内磁力搅拌子上方的电泳凝胶中相同高度处，两块待镀金属板之间留有距离，两块待镀金属板靠近反应容器侧壁一端分别通过导线穿出反应容器侧壁外与可编程交流电源的两端相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述化学反应容器为烧杯、烧瓶或者四氟乙烯广口瓶，化学反应容器的容器侧壁或容器底为导电的容器侧壁或容器底。

作为本发明的另一种优选方案，在所述化学反应容器的容器侧壁或容器底涂上导电胶、导电银浆或加放导电铁片。

作为本发明的另一种优选方案，所述磁力搅拌子与电磁加热搅拌器相配合对化学反应容器内的电泳凝胶进行搅拌，所述电磁加热搅拌器设有搅拌器面板，所述搅拌器面板上设有搅拌器显示屏、温控旋钮、速控旋钮。

作为本发明的另一种优选方案，所述高精度注射泵包括泵体，在泵体上设有注射泵面板、注射泵显示屏、针筒、导电针头，导电针头与针筒相连，针筒内盛装待镀溶液，导电针头对准化学反应容器的敞口，导电针头与导线相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述的可编程交流电源采用能施加锯齿波电压的交流电源，其电压范围100v-5000v。

本发明的有益效果。

1、本发明所提供的一种可控纳米材料合成的化学反应装置，在于通过控制所述的可编程交流电源所产生的交流电场的方向，改变锯齿波电压的大小，采用锯齿波电压控制纳米结构合成过程，以操控纳米结构及形状的形成，获得不同需要的不同的纳米结构，开发出纳米材料的一些新的应用；采用本发明这种可控纳米材料合成的化学反应装置来进行合成制备纳米粉体，其方法简单、有效、成本低廉。

2、本发明在通常的化学反应容器装置上附加一个由可编程交流电源产生的电场，用电场改变操控化学反应或析晶过程，从而控制化学反应或析晶出的纳米材料的形状和结构。

3、目前外加电场的技术采用的多是直流电，本发明采用的交流切割技术；通过所述的可编程交流电源来产生交流电场，通过在交流电场下施加不对称的锯齿波电压及其施加的方向及时间来控制晶体的生长，是本发明的特点。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明一种可控纳米材料合成的化学反应装置的整体结构示意图。

图2是本发明一种可控纳米材料合成的化学反应装置的高精度注射泵的外观结构示意图。

图3是本发明一种可控纳米材料合成的化学反应装置的可编程交流电源的外观结构示意图。

图4是本发明一种可控纳米材料合成的化学反应装置的高压直流电源的外观结构示意图。

图中标记说明：a为高精度注射泵、b为可编程交流电源、c为高压直流电源；1为待镀溶液、2为注射泵面板、3为搅拌器面板、4为电泳凝胶、5为磁力搅拌子、6为待镀金属板、7为化学反应容器、8为导线、9为电磁加热搅拌器、10为搅拌器显示屏、11为温控旋钮、12为速控旋钮、13为导电针头、14为针筒、15为注射泵显示屏、16为泵体。

具体实施方式

结合附图1所示，本发明一种可控纳米材料合成的化学反应装置，其特征在于：包括化学反应容器7、电磁加热搅拌器9、高精度注射泵a、可编程交流电源b、高压直流电源c；所述的化学反应容器7坐落于电磁加热搅拌器9上，化学反应容器7内盛装有电泳凝胶4、两块待镀金属板6、磁力搅拌子5，两块待镀金属板6的一端分别与可编程交流电源b的两端相连；所述的化学反应容器7的上方设置有高精度注射泵a，高精度注射泵a内盛装有待镀溶液1，高精度注射泵a的注射液出口端对准化学反应容器7的敞口，高精度注射泵a的注射液出口端一侧连接有导线8，导线8连接有高压直流电源c，高压直流电源c与地相连。

作为本发明的一种优选方案，所述的磁力搅拌子5设在化学反应容器7内的底部中间位置。

作为本发明的另一种优选方案，两块待镀金属板6固定设置在化学反应容器7内磁力搅拌子5上方的电泳凝胶4中相同高度处，两块待镀金属板6之间留有距离，两块待镀金属板6靠近反应容器7侧壁一端分别通过导线8穿出反应容器7侧壁外与可编程交流电源b的两端相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述化学反应容器7为烧杯、烧瓶或者四氟乙烯广口瓶，化学反应容器7的容器侧壁或容器底为导电的容器侧壁或容器底。

作为本发明的另一种优选方案，在所述化学反应容器7的容器侧壁或容器底涂上导电胶、导电银浆或加放导电铁片。

作为本发明的另一种优选方案，所述磁力搅拌子5与电磁加热搅拌器9相配合对化学反应容器7内的电泳凝胶4进行搅拌，所述电磁加热搅拌器9设有搅拌器面板3，所述搅拌器面板3上设有搅拌器显示屏10、温控旋钮11、速控旋钮12。

作为本发明的另一种优选方案，所述高精度注射泵a包括泵体16，在泵体16上设有注射泵面板2、注射泵显示屏15、针筒14、导电针头13，导电针头13与针筒14相连，针筒14内盛装待镀溶液1，导电针头13对准化学反应容器7的敞口，导电针头13与导线8相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述的可编程交流电源b采用能施加锯齿波电压的交流电源，其电压范围100v-5000v。

在各种各样的外力中，电场力最具有可操控性；本发明的目的就是通过纳米合成的化学反应过程或析晶过程中，引入电场力，由本发明所述的可编程交流电源提供交流电场，通过控制交流电场方向、大小和施加的时间，控制纳米结构合成过程的化学反应和结晶过程及类型，建立纳米结构与电压强度之间的关系，以操控纳米结构的形成，实现微观纳米结构的可控性生长，获得不同需要的不同的纳米结构，制备出高纯度品质的纳米粉体或单晶纳米线，开发出纳米材料的一些新的应用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不局限于说明书和实施方式中所列的发明内容。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。