微波等離子體合成材料

 微波等離子體合成材料

　　微波等離子體合成納米材料的實驗裝置示。為了能夠得到相互包裹的納米材料顆粒，在一個石英管中設(shè)計了２個等離子體反應(yīng)區(qū)。磁控管產(chǎn)生的微波通過能量分配器，把微波分配在２個波導(dǎo)分支之中。典型實驗過程中，通過等離子體反應(yīng)區(qū)的氣體流速為４ｍ３／ｈ；氫與氧的混合氣體載著揮發(fā)了的氯化物蒸汽進(jìn)入等離子體反應(yīng)區(qū)。

    納米晶ＺｒＮ的合成

　　通常，ＺｒＮ的合成有兩種方法。一種方法是通過電子束或激光揮發(fā)純金屬，然后再在氣相中進(jìn)行氮化。有人曾用激光在壓力０．１ＭＰａ的氮氣氛下?lián)]發(fā)金屬Ｚｒ，得到了平均顆粒尺寸為１４ｎｍ，最大顆粒尺寸為４０ｎｍ的ＺｒＮ，然而，產(chǎn)品粉末是黑色而不是金黃色或黃銅色，這表明，產(chǎn)品中存在有過剩的氮。另外一種方法是用氯化錯與氮氣進(jìn)行合

成。根據(jù)熱力學(xué)分析，傳統(tǒng)加熱下氯化錯與氮氣直接合成氮化物是比較困難的，反應(yīng)中加入氫和氨能驅(qū)使反應(yīng)向生成氮化物方向進(jìn)行。在等離子體氣氛中，由于反應(yīng)物的電離和離解，克服了反應(yīng)的動力學(xué)阻力，降低了反應(yīng)的溫度，使得氯化物與氮氣直接合成氮化物的反應(yīng)能夠進(jìn)行。實驗表明，通過微波等離子體，以氯化錯、氮和氨作為反應(yīng)物，可合成顆粒尺寸為４ｎｍ－８ｎｍ的ＺｒＮ，而且反應(yīng)溫度從９００℃以上降