[发明专利]一种团簇束流实验装置及纳米团簇的制备方法

说明书

一种团簇束流实验装置及纳米团簇的制备方法，其主要涉及材料制备设备领域。其中，团簇束流实验装置包括团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室、团簇质量选择器以及高真空团簇沉积室。通过将团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室以及团簇质量选择器依次密封连接、将第一沉积室和第二沉积室分别与在线催化测量室和团簇质量选择器密封连接，使得纳米团簇产生、团簇质量选择、团簇沉积、在线催化能够集成一体化，从而使得操作人员能够根据自己实际需要的纳米团簇要求制备自己所需的纳米团簇，并能对团簇的催化性能进行在线测量。采用上述团簇束流实验装置进行纳米团簇的制备，大大降低了制取纳米团簇的时长，同时提高了所得纳米团簇的质量稳定性。

技术领域

本发明涉及材料制备设备领域，具体而言，涉及一种团簇束流实验装置及纳米团簇的制备方法。

背景技术

金属、氧化物纳米团簇由于量子尺寸效应，造成电子、能带结构的变化。通过控制纳米团簇尺寸的制备，可以实现不同用途的功能材料，如生物医学、气体传感、光催化等。对于纳米团簇的制备，通常有水热合成方法及气相团簇沉积方法。相比于水热合成，气相团簇沉积方法制备的纳米团簇具有尺寸可控、无其它杂相，方法简单等特点。

团簇束流实验装置是气相团簇沉积方法制备纳米团簇的常用装置，然而目前存在的问题是：团簇束流试验装置在纳米团簇产生、团簇沉积及测量过程中，耗时较长且所得纳米团簇性能稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种团簇束流实验装置，其能够将纳米团簇产生、团簇质量选择、团簇沉积、在线催化集成一体化，从而降低获取纳米团簇的时长，提高所需纳米团簇的质量稳定性，更好的对团簇的性能进行研究并加以应用。

本发明的另一目的在于提供一种纳米团簇的制备方法，其能够可控的获得表面洁净且尺寸和分布固定的纳米粒子，其能够广泛应用于催化、光学以及传感等领域，且表现出良好的效果。

本发明的实施例是这样实现的：

一种团簇束流实验装置，其包括团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室、团簇质量选择器以及高真空团簇沉积室。其中，团簇束流产生室、差分输运室、在线催化测量室以及团簇质量选择器依次密封连接；高真空团簇沉积室包括第一沉积室和第二沉积室，第一沉积室密封连接于在线催化测量室，差分输运室、在线催化测量室的内腔和团簇质量选择器的内腔均连通于第一沉积室，第二沉积室设置有用于接收团簇束流的进料口，团簇质量选择器密封连接于进料口，在线催化测量室还设置有用于传递团簇束流的超高真空传样装置，超高真空传样装置的内腔均连通于差分输运室和在线催化测量室的内腔。

在本发明较佳的实施例中，上述团簇束流产生室中设置有用于产生团簇束流的磁控溅射设备。

在本发明较佳的实施例中，上述差分输运室内设置有用于控制团簇束流输运的输运差分系统。

在本发明较佳的实施例中，上述差分输运室内还设置有用于控制团簇束流准直的隔离器。

在本发明较佳的实施例中，上述超高真空传样装置还设置有控制阀，控制阀包括插板阀门和用于控制插板阀门的控制把手，其中，插板阀门位于超高真空传样装置和在线催化测量室之间。

在本发明较佳的实施例中，上述在线催化测量室内设置有用于为在线催化测试提供温度条件的加热装置。

在本发明较佳的实施例中，上述在线催化测量室还设置有用于对催化测试气体精确调控的高精度质量流量计。

在本发明较佳的实施例中，上述团簇质量选择器内设置有用于筛选团簇束流的团簇质量选择系统。

在本发明较佳的实施例中，上述高真空团簇沉积室设置有用于调整高真空团簇沉积室位置的可活动底座，可活动底座转动连接于高真空团簇沉积室的一端。

一种纳米团簇的制备方法，其包括以下步骤：