[发明专利]一种宏量制备硅纳米材料的方法及装置

权利要求书

1.一种宏量制备硅纳米材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将含硅气体和惰性气体输入到等离子体枪中，在等离子体枪内电离及热分解出硅离子和氢离子；

(2)使经过电离及热分解打开的硅离子和氢离子进入生长控制器中，重新生成硅纳米线或/和硅纳米颗粒；

(3)重新生成的硅纳米线或/和硅纳米颗粒进入冷却容器中，经冷却气体环释放出的冷却气体快速冷却稳定成型。

2.根据权利要求1所述的一种宏量制备硅纳米材料的方法，其特征在于，所述步骤还包括：重新生成的硅纳米线或/和硅纳米颗粒、冷却气体和重新组合生成的氢气进入气固分离器进行气固分离，硅纳米线或/和硅纳米颗粒留存在气固分离器底部，气体进入管道经热交换器快速冷却后进入循环。

3.根据权利要求1所述的一种宏量制备硅纳米材料的方法，其特征在于，所述含硅气体选自甲硅烷、三氯硅烷、二氯甲硅烷，四氯化硅、一氯三氢硅烷中的一种或多种，优选为甲硅烷，所述惰性气体选自氩气、氖气、氙气、氦气中的一种或多种，优选为氩气。

4.根据权利要求1所述的一种宏量制备硅纳米材料的方法，其特征在于，所述含硅气体与惰性气体进入等离子体腔内的比例为1:5-0。

5.根据权利要求1所述的一种宏量制备硅纳米材料的方法，其特征在于，所述生长控制器中的温度控制为1600℃以下。

6.根据权利要求1所述的一种宏量制备硅纳米材料的方法，其特征在于，所述含硅气体的输送速度为3-35标方/小时，硅纳米线的线径为20-200nm，长度为60-5000nm，硅纳米颗粒的直径D50为30-200nm。

7.一种宏量制备硅纳米材料的装置，其特征在于，包括等离子电源控制的等离子体枪，等离子体枪的内腔连接有惰性气体储罐、硅源储罐，等离子体枪的下端设置有生长控制器，生长控制器的下端设置有冷却容器，冷却容器中设置有气体冷却环，所述冷却容器连接气固分离器并设置有吸气装置，所述气固分离器的气体出口依次连接热交换器和混合气体储罐，混合气体储罐与气体冷却环相连以输出冷却后的混合气体。

8.根据权利要求7所述的一种宏量制备硅纳米材料的装置，其特征在于，所述生长控制器包括圆柱形耐高温管，耐高温管外设置有高温加热器，加热器外设置有隔热保温层，保温层外设置有不锈钢水冷保护外壳。

9.根据权利要求8所述的一种宏量制备硅纳米材料的装置，其特征在于，所述耐高温管内圆柱形高温通道的直径和长度之比为1:5-200。

10.根据权利要求7所述的一种宏量制备硅纳米材料的装置，其特征在于，所述吸气装置为鼓风机或真空泵，所述气固分离器下端设置有固体收集处，固体收集处连接真空吸料储存桶，真空吸料储存桶连接真空泵。