專利名稱：一種用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及氮化硼一維納米結(jié)構領域，具體為一種用于制備氮化硼一維納米 結(jié)構宏觀繩的裝置。
技術背景氮化硼一維納米結(jié)構是一種寬帶隙半導體，具有優(yōu)異的性能和廣泛的應用前景。 由于其強的共價鍵結(jié)合，使其擁有與碳納米管相當?shù)牧W性質(zhì)，同時由于其高的化學穩(wěn)定 性和抗氧化性，更使其可在高溫、氧化氣氛等苛刻條件下作為力學增強相等獲得應用。自 1995年首次被發(fā)現(xiàn)以來，已發(fā)展出多種方法制備出氮化硼納米結(jié)構，例如電弧法、激光濺射 法、化學氣相沉積及固相反應法等。其中，化學氣相沉積方法由于具有成本低廉、可控性好 及易于放大等優(yōu)點，被廣泛使用。利用該方法，已實現(xiàn)氮化硼納米管的高純度、較大量制備。實際應用中需要把納米結(jié)構組裝成宏觀材料，如何實現(xiàn)氮化硼一維納米結(jié)構的連 接、組裝，并在組成宏觀材料以后表現(xiàn)出納米結(jié)構的優(yōu)異性能，是目前研究中的一個重點和 難點
實用新型內(nèi)容
本實用新型目的是提供一種用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，解決納 米結(jié)構宏觀材料的組裝問題，實現(xiàn)氮化硼一維納米結(jié)構的連接、組裝，并在組成宏觀材料以 后表現(xiàn)出納米結(jié)構的優(yōu)異性能。本實用新型的技術方案是一種用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，該裝置的反應容器為管狀結(jié) 構，反應容器外側(cè)設有電加熱部分，反應容器內(nèi)設置反應套管，反應容器兩端分別連接進氣 管和排氣管，進氣管伸至反應套管中，熱電偶伸至反應容器的內(nèi)腔。所述的用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，反應容器內(nèi)徑為40 60mm， 反應套管為內(nèi)徑30-40mm的剛玉管。所述的用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，反應容器內(nèi)的反應套管內(nèi)分 為高溫區(qū)和低溫區(qū)兩部分，高溫區(qū)位于反應容器的中部，低溫區(qū)位于反應容器的一端部。所述的用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，在反應套管內(nèi)的高溫區(qū)放置 反應物和反應促進劑于石墨片上，在反應套管內(nèi)的低溫區(qū)放置浮動催化劑前驅(qū)體。本實用新型的有益效果是1、本實用新型提出用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，即厘米級長度的 宏觀繩狀氮化硼結(jié)構在制備過程中原位通過自組裝形成，避免了后續(xù)處理組裝、成型等對 其結(jié)構造成破壞，從而保持氮化硼一維納米結(jié)構優(yōu)異的本征性能。2、本實用新型為氮化硼納米結(jié)構在結(jié)構增強復合材料中的應用打下了基礎。


圖1.氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的制備裝置結(jié)構示意圖。圖中，1浮動催化劑前驅(qū)體；2反應物；3石墨片；4熱電偶；5反應容器；6進氣管； 7排氣管；8反應套管。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置采用水平化 學氣相沉積管式反應爐，具體結(jié)構如下該裝置的反應容器5為管狀結(jié)構，其內(nèi)徑為40 60mm，反應容器5外側(cè)設有電加 熱部分，反應容器5內(nèi)設置反應套管8，反應套管8為內(nèi)徑30-40mm的剛玉管，反應容器5兩 端分別連接進氣管6和排氣管7，進氣管6伸至反應套管8中，熱電偶4伸至反應容器5的 內(nèi)腔，測溫和控溫通過熱電偶和電腦程序?qū)崿F(xiàn)。反應容器5內(nèi)的反應套管8內(nèi)分為高溫區(qū) 和低溫區(qū)，高溫區(qū)位于反應容器5的中部，低溫區(qū)位于反應容器5的一端部，在反應套管8 內(nèi)的高溫區(qū)放置反應物2和反應促進劑于石墨片3上，在反應套管8內(nèi)的低溫區(qū)放置浮動 催化劑前驅(qū)體1，升溫以后通過進氣管6導入載氣(Ar)和氮源氣體(NH3)。本實用新型采用浮動催化劑化學氣相沉積過程是以二茂鐵作為浮動催化劑前驅(qū)體，浮動催化劑前驅(qū)體在低溫區(qū)升華揮發(fā)，并由載 氣攜帶到高溫區(qū)分解為納米金屬(Fe)顆粒，作為氮化硼(BN)納米結(jié)構生長的催化劑，促進 反應物硼粉和氧化硼反應生成的B2O2蒸汽與氨氣反應生成氮化硼一維納米結(jié)構。同時，通 過反應爐內(nèi)的反應套管對氣流控制，氮化硼一維納米結(jié)構在氣流作用下定向排布，所生成 氮化硼一維納米結(jié)構自組裝形成宏觀繩狀結(jié)構。
權利要求一種用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，其特征在于該裝置的反應容器為管狀結(jié)構，反應容器外側(cè)設有電加熱部分，反應容器內(nèi)設置反應套管，反應容器兩端分別連接進氣管和排氣管，進氣管伸至反應套管中，熱電偶伸至反應容器的內(nèi)腔。
2.按照權利要求1所述的用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，其特征在于 反應容器內(nèi)徑為40 60mm，反應套管為內(nèi)徑30_40mm的剛玉管。
3.按照權利要求1所述的用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，其特征在于 反應容器內(nèi)的反應套管內(nèi)分為高溫區(qū)和低溫區(qū)兩部分，高溫區(qū)位于反應容器的中部，低溫 區(qū)位于反應容器的一端部。
4.按照權利要求3所述的用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置，其特征在于 在反應套管內(nèi)的高溫區(qū)放置反應物和反應促進劑于石墨片上，在反應套管內(nèi)的低溫區(qū)放置 浮動催化劑前驅(qū)體。
專利摘要本實用新型涉及氮化硼一維納米結(jié)構領域，具體為一種用于制備氮化硼一維納米結(jié)構宏觀繩的裝置。該裝置的反應容器為管狀結(jié)構，反應容器外側(cè)設有電加熱部分，反應容器內(nèi)設置反應套管，反應容器兩端分別連接進氣管和排氣管，進氣管伸至反應套管中，熱電偶伸至反應容器的內(nèi)腔。采用本實用新型可以解決納米結(jié)構宏觀材料的組裝問題，可使厘米級長度的宏觀繩狀氮化硼結(jié)構在制備過程中原位通過自組裝形成，避免了后續(xù)處理組裝、成型等對其結(jié)構造成破壞，從而保持氮化硼一維納米結(jié)構優(yōu)異的本征性能。
文檔編號C01B21/064GK201737697SQ20102001034
公開日2011年2月9日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權日2010年1月20日
發(fā)明者劉暢, 成會明, 湯代明 申請人:中國科學院金屬研究所