[发明专利]通过产生电火花制备纳米粒子的方法

权利要求书

1.一种通过一种以上前体流体的合成制备在1nm至1000nm大小范围内的纳米粒子的方法，所述方法包括提供包含至少一种前体流体的流体介质和在所述流体介质内产生电火花以导致所述至少一种前体流体在相对热的等离子体区中的热解，以制备至少一种自由基物种，并通过在所述等离子体区周围的较冷的反应区中的所述流体介质中成核以形成纳米粒子，其中，所述至少一种自由基物种在构成所述纳米粒子的物质的合成中起反应物或催化剂的作用。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述火花通过具有0.01Hz至1kHz之间的频率的放电产生。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述火花通过具有1Hz至100Hz之间的频率的放电产生。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述火花具有0.01J至10J之间的总能量。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述火花具有0.1至1J之间的总能量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述前体流体包含至少一种处于气体形式的前体物质。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述前体流体包含至少一种处于液体形式的前体物质，所述液体为纯的不导电液体或其他物质在合适的溶剂中的不导电的溶液。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述前体流体包含至少一种前体物质，所述前体物质平常为固体或液体，并且作为由在载气中的粒子或液滴构成的气溶胶被引入所述火花中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中远离所述火花的区域的纳米粒子的快速凝聚导致球形纳米粒子的形成。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述球形纳米粒子为单晶。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中，所述纳米粒子形成紧密的球形或椭球形簇。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，纳米粒子团聚以形成链、支化的簇、或网络。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，纳米粒子在预先存在的纳米粒子周围成核，以制备具有核-壳结构的二元纳米粒子。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述纳米粒子在被注入围绕所述火花的介质的较冷区域中的预先存在的纳米粒子周围成核，以形成具有核-壳结构的二元纳米粒子。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，在距所述火花不同距离处引入不同的前体物质，以允许具有组成梯度或核-壳结构的异质粒子的成核。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述纳米粒子包含硅。

17.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述纳米粒子包含硅的化合物，所述硅的化合物包括二氧化硅、碳化硅、或氮化硅。

18.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述纳米粒子包含硅的合金，所述硅的合金包括被硼、磷、或砷掺杂的硅，以及硅-碳和硅-锗合金。

19.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述纳米粒子包含聚合物。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述纳米粒子包含无机半导体物质并且具有非绝缘表面，通常用于电子和电学用途，且具体用于需要半导体性质的那些用途。