專利名稱：用于制備磁性金屬及合金一維納米材料的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種用于制備磁性金 屬及合金一維納米材料的裝置。
背景技術(shù)：
磁性金屬及合金一維納米材料(納米線，納米鏈，納米棒等)因較大的長徑比和比 表面積，具有不同于塊體材料的特殊的物理和化學(xué)性能，比如較高的矯頑力、良好的導(dǎo)電性 等特點(diǎn)，在高密度磁記錄、磁傳感器、光催化劑、低溫超塑性、儲氫材料、電磁屏蔽等方面有 著廣泛的應(yīng)用前景。然而，由于制備方法、工藝、裝置等的限制，很難實(shí)現(xiàn)低成本量化制備和 生產(chǎn)，阻礙了其進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用，使得一維磁性金屬納米材料的優(yōu)越特性難以在應(yīng)用 上體現(xiàn)。研制和開發(fā)產(chǎn)率高、成本低、工藝簡單的一維磁性金屬及合金納米材料的大量制備 方法和裝置將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。經(jīng)對現(xiàn)有的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?00520071475. 6，記載了一種“基于在 氧化鋁模板中制備鎳納米線的方法”，其中公開了一種電化學(xué)沉積納米線的電解槽裝置，此 裝置在第一批納米線制作好之后需將槽體中的溶液倒出，擰開裝置使槽體和底座分離，取 出制備好的納米線，然后重新組裝槽體和底座并將反應(yīng)液倒入才能夠做第二批試樣。這種 裝置制備效率較低，不能夠大量得到金屬鎳納米線，且操作過程繁雜。同時，這種方法得到 的納米線是通過電化學(xué)方法沉積在氧化鋁模板的微孔中，制備的納米線的數(shù)量取決于氧化 鋁模板的微孔數(shù)目，將模板溶解后才能得到納米線。因此，這種方法和裝置不但復(fù)雜，而且 產(chǎn)量極低，不適合大量生產(chǎn)。進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)，H.L. Niu，Q. W. Chen，M. Ning et al, Synthesis and one-dimensional self-assembly of acicular Nickel nanocrystal1ites under magnetic field, J. Phys. Chem. B 108 (2004) 3996-3999 (磁場作用下針狀鎳納米晶的合成 和一維自組裝，(美國)物理化學(xué)雜志)，在磁場誘導(dǎo)下制備了鎳的一維納米線材料，文章 中采用的水熱還原裝置是一種密閉的60mL四氟乙烯水熱反應(yīng)釜，因?qū)Ω邏好荛]體系的要 求，這種方法和裝置也難以實(shí)現(xiàn)大量制備。C. Gong, L. Yu, et al, The fabrication and magnetic properties of Ni fibers systhesized under external magnetic field,Eur. J. Inorg. Chem. 2884-2891 (2008)(外磁場下鎳?yán)w維的制備和磁性，歐洲無機(jī)化學(xué))，在磁場 誘導(dǎo)下，采用胼還原法制備了準(zhǔn)一維鎳納米材料，文章中采用的裝置是將平底燒瓶置于一 塊釹鐵硼永磁體上，60°C下進(jìn)行制備。這種方法是在開放體系下制備鎳的一維納米材料，有 望實(shí)現(xiàn)大量制備，但由于實(shí)驗(yàn)中鎳的濃度極低，單次產(chǎn)量很少(每次產(chǎn)量少于0. lg)，得不 到大量的一維鎳納米材料。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于制備磁性金屬及合金一 維納米材料的裝置，不但能大量制備高質(zhì)量一維磁性金屬納米材料，而且對溶劑進(jìn)行回收利用，成本低廉，工藝簡單，克服了目前一維磁性納米材料制備技術(shù)和裝置中存在的問題。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括反應(yīng)室、補(bǔ)償循環(huán)機(jī) 構(gòu)、恒溫控溫機(jī)構(gòu)和磁場產(chǎn)生器，其中反應(yīng)室與補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)連接，反應(yīng)室與恒溫控溫機(jī) 構(gòu)通過導(dǎo)線連接，反應(yīng)室與磁場產(chǎn)生器固定連接，反應(yīng)室位于磁場產(chǎn)生器的正上方，反應(yīng) 室、補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)底部和恒溫控溫機(jī)構(gòu)底部位于同一水平面。所述的反應(yīng)室包括反應(yīng)槽、加熱板、攪拌器和蓋板，其中加熱板固定設(shè)置于反 應(yīng)槽的四周，攪拌器固定設(shè)置于反應(yīng)槽的正中，攪拌器的電機(jī)位于反應(yīng)槽的正上方，攪拌器 的攪拌葉片位于反應(yīng)槽的內(nèi)部中下方，蓋板固定設(shè)置于反應(yīng)槽的正上方。所述的攪拌器為機(jī)械攪拌器，轉(zhuǎn)速可調(diào)，使反應(yīng)槽中反應(yīng)溶液的濃度和溫度達(dá)到 均勻。所述的補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)包括反應(yīng)物補(bǔ)償容器和連接泵，其中反應(yīng)物補(bǔ)償容器與 耐酸堿泵連接。所述的磁場產(chǎn)生器包括磁鐵和驅(qū)動裝置，其中磁鐵固定設(shè)置于驅(qū)動裝置中。所述的磁鐵是永磁體或電磁鐵，通過驅(qū)動裝置調(diào)節(jié)永磁體與反應(yīng)槽的距離或通過 調(diào)節(jié)電磁鐵的電流的大小來調(diào)節(jié)0 0. 5T范圍內(nèi)的磁場。所述的恒溫控溫機(jī)構(gòu)包括測溫傳感器和恒溫控溫電源，其中測溫傳感器直接 放置于反應(yīng)槽溶液中，測溫傳感器通過導(dǎo)線與恒溫控溫電源連接，恒溫控溫電源與反應(yīng)室 相連接，該恒溫控溫機(jī)構(gòu)根據(jù)測溫傳感器測定的溫度自動啟動和關(guān)閉恒溫控溫電源，使反 應(yīng)槽溫度達(dá)到試驗(yàn)要求，測溫傳感器隨時監(jiān)測反應(yīng)液的溫度，當(dāng)反應(yīng)液的溫度低于實(shí)驗(yàn)要 求溫度的2 3°C時則啟動恒溫控溫電源；當(dāng)反應(yīng)液溫度高于實(shí)驗(yàn)要求溫度的2 3°C則關(guān) 閉恒溫控溫電源。本實(shí)用新型裝置使反應(yīng)液配比、磁場強(qiáng)度、反應(yīng)溫度均可調(diào)可控，采用的補(bǔ)償循環(huán) 機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)一維磁性金屬及合金納米材料的大量制備，而且溶劑的回收利用降低了成本。 此裝置解決了目前磁性金屬及合金一維納米材料不能大量制備的難題，而且工藝簡單、成 本低廉，是一種高效節(jié)能的納米材料的制備裝備。

圖1為實(shí)用新型示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限 于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括反應(yīng)室1、補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)2、恒溫控溫機(jī)構(gòu)3、磁場產(chǎn)生 器4和氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)5，其中反應(yīng)室1與補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)2連接，反應(yīng)室1與恒溫控溫機(jī)構(gòu)3 通過導(dǎo)線連接，反應(yīng)室1與磁場產(chǎn)生器4固定連接，反應(yīng)室1位于磁場產(chǎn)生器4的正上方， 反應(yīng)室1與氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)5連接，反應(yīng)室1、補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)2底部、恒溫控溫機(jī)構(gòu)3底部和氣 體保護(hù)機(jī)構(gòu)5底部位于同一水平面。所述的反應(yīng)室1包括反應(yīng)槽6、加熱板7、攪拌器8和蓋板9，其中加熱板7固定設(shè)置于反應(yīng)槽6的四周，攪拌器8固定設(shè)置于反應(yīng)槽6的正中，攪拌器8的電機(jī)位于反應(yīng)槽 6的正上方，攪拌器8的攪拌葉片位于反應(yīng)槽6的內(nèi)部中下方，蓋板9固定設(shè)置于反應(yīng)槽6 的正上方。所述的攪拌器8為機(jī)械攪拌器8，轉(zhuǎn)速可調(diào)，使反應(yīng)槽6中反應(yīng)溶液的濃度和溫度 達(dá)到均勻。所述的補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)2包括反應(yīng)物補(bǔ)償容器10和連接泵11，其中反應(yīng)物補(bǔ)償 容器10與連接泵11連接。所述的磁場產(chǎn)生器4包括磁鐵12和驅(qū)動裝置13，其中磁鐵12固定設(shè)置于驅(qū)動 裝置13中。所述的磁鐵12是永磁體，通過驅(qū)動裝置13調(diào)節(jié)永磁體與反應(yīng)槽6的距離來調(diào)節(jié) 0 0. 5T范圍內(nèi)的磁場。所述的恒溫控溫機(jī)構(gòu)3包括測溫傳感器14和恒溫控溫電源15，其中測溫傳感 器14直接放置于反應(yīng)槽6溶液中，測溫傳感器14通過導(dǎo)線與恒溫控溫電源15連接；恒溫 控溫電源15與加熱板7通過導(dǎo)線連接，該恒溫控溫機(jī)構(gòu)3根據(jù)測溫傳感器14測定的溫度 自動啟動和關(guān)閉恒溫控溫電源15，使反應(yīng)槽6溫度達(dá)到試驗(yàn)要求，測溫傳感器14隨時監(jiān)測 反應(yīng)液的溫度，當(dāng)反應(yīng)液的溫度低于實(shí)驗(yàn)要求溫度的2 3°C時則啟動恒溫控溫電源15 ；當(dāng) 反應(yīng)液溫度高于實(shí)驗(yàn)要求溫度的2 3°C則關(guān)閉恒溫控溫電源15。所述的氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)5包括氣體減壓閥16和惰性氣瓶17，其中氣體減壓閥16 與惰性氣瓶17的瓶口連接。
權(quán)利要求一種用于制備磁性金屬及合金一維納米材料的裝置，其特征在于，包括反應(yīng)室、補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)、恒溫控溫機(jī)構(gòu)和磁場產(chǎn)生器，其中反應(yīng)室與補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)連接，反應(yīng)室與恒溫控溫機(jī)構(gòu)通過導(dǎo)線連接，反應(yīng)室與磁場產(chǎn)生器固定連接，反應(yīng)室位于磁場產(chǎn)生器的正上方，反應(yīng)室、補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)底部和恒溫控溫機(jī)構(gòu)底部位于同一水平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備磁性金屬及合金一維納米材料的裝置，其特征是， 所述的反應(yīng)室包括反應(yīng)槽、加熱板、攪拌器和蓋板，其中加熱板固定設(shè)置于反應(yīng)槽的四 周，攪拌器固定設(shè)置于反應(yīng)槽的正中，攪拌器的電機(jī)位于反應(yīng)槽的正上方，攪拌器的攪拌葉 片位于反應(yīng)槽的內(nèi)部中下方，蓋板固定設(shè)置于反應(yīng)槽的正上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于制備磁性金屬及合金一維納米材料的裝置，其特征是， 所述的攪拌器為機(jī)械攪拌器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備磁性金屬及合金一維納米材料的裝置，其特征是， 所述的補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)包括反應(yīng)物補(bǔ)償容器和連接泵，其中反應(yīng)物補(bǔ)償容器與耐酸堿泵 連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備磁性金屬及合金一維納米材料的裝置，其特征是， 所述的磁場產(chǎn)生器包括磁鐵和驅(qū)動裝置，其中磁鐵固定設(shè)置于驅(qū)動裝置中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制備磁性金屬及合金一維納米材料的裝置，其特征是， 所述的磁鐵是永磁體或電磁鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備磁性金屬及合金一維納米材料的裝置，其特征是， 所述的恒溫控溫機(jī)構(gòu)包括測溫傳感器和恒溫控溫電源，其中測溫傳感器直接放置于反 應(yīng)槽溶液中，測溫傳感器通過導(dǎo)線與恒溫控溫電源連接，恒溫控溫電源與反應(yīng)室相連接。
專利摘要一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的用于制備磁性金屬及合金一維納米材料的裝置，包括反應(yīng)室、補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)、恒溫控溫機(jī)構(gòu)和磁場產(chǎn)生器，其中反應(yīng)室與補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)連接，反應(yīng)室與恒溫控溫機(jī)構(gòu)通過導(dǎo)線連接，反應(yīng)室與磁場產(chǎn)生器固定連接，反應(yīng)室位于磁場產(chǎn)生器的正上方，反應(yīng)室、補(bǔ)償循環(huán)機(jī)構(gòu)底部和恒溫控溫機(jī)構(gòu)底部位于同一水平面。本實(shí)用新型不但能大量制備高質(zhì)量一維磁性金屬納米材料，而且對溶劑進(jìn)行回收利用，成本低廉，工藝簡單，克服了目前一維磁性納米材料制備技術(shù)和裝置中存在的問題。
文檔編號B82B3/00GK201670724SQ201020294419
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者張麗英, 張亞非, 王劍 申請人:上海交通大學(xué)