一种纳米材料制造装置的制作方法

本发明涉及一种纳米材料制造装置，尤其涉及一种用于纳米材料大规模生长或者类似系统及其制造方法。

背景技术：

纳米材料，如金纳米棒（goldnanorods）具有独特的光学特性，它被广泛用于生命科学，环境，织物等领域。纳米粒子可以通过化学还原法，超声化学法，绿色法等各种方法制备而成。经由化学等方法处理得到的纳米材料多数在烧瓶等化学容器中进行，单次处理数量有限，时间长，所以效率低，综合成本高，不适合大批量工业生产。本发明提供了一种用于纳米材料大规模生长或者类似系统及其制造方法。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于纳米材料大规模生长或者类似系统及其制造方法。该生长装置包括纳米材料生长液容器、晶种容器、窄直径管道、终产物容器、恒温水浴、uv-可见光分光光度计、阀门和泵等。

在本发明一个实施例中，纳米颗粒可以在稳定的生长溶液流中生长。生长溶液包括长链表面活性剂、银离子、金离子和抗坏血酸等混合物。使用泵将生长溶液通入窄直径的管道中，管的内径为0.1mm至5mm之间，长度范围为1m至5m之间。管道浸在使用恒温器控制温度的水浴中。将表面活性剂封端的种晶快速注入生长溶液流中以开始反应，生长金纳米颗粒。不同长宽比的纳米颗粒生长取决于不同的流速。可以通过泵和管的长度控制流速。并使用组装到窄管上的uv-可见光分光光度计监测管内纳米颗粒的生长。将生长溶液以受控方式逐渐添加至循环的纳米颗粒溶液中以得到合适纵横比的纳米颗粒。一旦生长出合适长宽比的纳米颗粒，就将管内溶液输出到容器中进行提纯并和储存。

可以通过降低温度使得表面活性剂结晶的方法除去过量的表面活性剂以提纯纳米颗粒，或者通过过滤装置提纯纳米颗粒。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明的一种用于纳米材料大规模生长或者类似系统的一个实施例的示意图；使用泵将生长溶液通入窄直径的管道中,液体流向如图所示管道浸在使用恒温器控制温度的水浴中。将表面活性剂封装的种晶快速注入生长溶液流中以启动反应，图中的阀门控制液体流向，通过阀门、泵和管的长度控制流速。并使用组装到窄直径的管道上的uv-可见光分光光度计监测管内纳米颗粒的生长。将生长溶液以受控方式逐渐添加至循环的纳米颗粒溶液中以得到合适纵横比的纳米颗粒。管内溶液最终输出到终产物容器中进行提纯并和储存。

发明实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所做出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

本发明提供了一种用于低成本大批量纳米材料大规模生长或者类似系统的装置。该装置可用于大规模生产纳米颗粒。该生长装置包括纳米材料生长液容器、晶种容器、窄直径管道、终产物容器、恒温水浴、uv-可见光分光光度计、阀门和泵等。

在本发明的一个实施例中，纳米颗粒在稳定的生长溶液流中生长。生长溶液包括但不限于长链表面活性剂、银离子、金离子和抗坏血酸等混合物。使用泵将生长溶液通入窄直径的管道中。管道浸在使用恒温器控制温度的水浴中。

将表面活性剂封装的种晶快速注入生长溶液流中以开始反应，生长金纳米颗粒。不同长宽比的纳米颗粒生长取决于不同的流速。可以通过泵和管的长度控制流速。并使用组装到窄管上的uv-可见光分光光度计监测管内纳米颗粒的生长。将生长溶液以受控方式逐渐添加至循环的纳米颗粒溶液中以得到合适纵横比的纳米颗粒。一旦生长出合适长宽比的纳米颗粒，就将管内溶液输出到容器中进行提纯并和储存。

种晶生长液中包括但不限于一定浓度的金离子、十六烷基三甲基溴化铵、硼氢化钠等。生长液表面活性剂包括但不限于十六烷基二甲基苄基氯化铵、溴化十六烷三甲基铵、6-氨基己酸等。

可以通过降低温度使得表面活性剂结晶的方法除去过量的表面活性剂以提纯纳米颗粒，或者通过过滤装置提纯纳米颗粒。

窄管道的基础材料可以是不易吸附所处理纳米材料的玻璃、金属、半导体、绝缘体、塑料、聚合物等各种材料。管道可以是刚性或者是柔性的。

图1为本发明的一种用于纳米材料大规模生长或者类似系统的一个实施例的示意图；使用泵将生长溶液通入有窄直径的管道中,液体流向如图所示管道浸在使用恒温器控制温度的水浴中。将表面活性剂封装的种晶快速注入生长溶液流中以启动反应，图中的阀门控制液体流向，通过阀门、泵和管的长度控制流速。并使用组装到窄直径的管道上的uv-可见光分光光度计监测管内纳米颗粒的生长。将生长溶液以受控方式逐渐添加至循环的纳米颗粒溶液中以得到合适纵横比的纳米颗粒。管内溶液最终输出到终产物容器中进行提纯并和储存。

在本发明的一个实施例中，窄管的内径为0.1mm至5mm之间，长度范围为1m至5m之间。

在本发明实施例中，此处使用的“纳米粒子”可指包含可以是纳米颗粒、纳米球、纳米线等多种形状，可以是金属、半导体等多种材料，纳米材料表面可以附着有活性剂、稳定剂。在一些实施例中，纳米粒子可以是具有多种活性剂或者保护层包裹的金纳米颗粒。

在本发明中涉及的“管道”包括在一个有外径和内径的中间有空间形成的形状的材料或者组分，并不代表这些材料或者组分的特定的厚度或者其他几何维度。在本发明中涉及的“纳米材料”包括在尺度为1-1000nm的材料，并不代表这些材料或者组分的特定的尺度或者其他几何维度。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以做出许多修改和变型。因此，要认识到权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。