一种三维纳米多孔硅的制备装置及制备系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及纳米多孔硅材料的制备领域，提供了一种三维纳米多孔硅的制备装置，包括底座、激波发生器、激波电源、工作液槽、化学刻蚀反应容器以及温度计，激波发生器设置于底座的顶部，工作液槽设置于激波发生器的顶部，化学刻蚀反应容器通过夹持装置设置于工作液槽内，温度计设置于化学刻蚀反应容器内，工作液槽内设置有加热元件，激波电源设置于底座的侧壁，激波发生器和加热元件均与激波电源电路连接。该装置操作简单，且其制得的三维纳米多孔硅产率、高孔洞分布均匀、孔径尺寸均匀。本发明专利技术还提供了一种三维纳米多孔硅的制备系统，其包括上述的三维纳米多孔硅的制备装置，该系统制得的三维纳米多孔硅产率高品质好。

Device for preparing three-dimensional nano porous silicon and preparation system thereof

The present invention relates to the field of preparation of nano porous silicon material, provides a device for preparing 3D nano porous silicon, which comprises a base, a shock shock wave generator, power supply and working liquid, chemical etching reaction vessel, thermometer, shock wave generator is arranged on the base top, top working groove arranged on the shock wave generator, set to work the chemical etching reaction tank container through the clamping device, the thermometer arranged on the chemical etching reaction container, working liquid heating elements are arranged, the side wall of the shock wave power is arranged on the base of the shock wave generator and a heating element are respectively connected with the power supply circuit of shock wave. The device has the advantages of simple operation, high yield of the nano porous silicon produced by the device, uniform pore distribution and uniform pore size. The invention also provides a preparation system of the three-dimensional nanometer porous silicon, which comprises a preparation device of the three-dimensional nanometer porous silicon, and the three-dimensional nanometer porous silicon produced by the system has high yield and high quality.

【技术实现步骤摘要】
一种三维纳米多孔硅的制备装置及制备系统
本专利技术涉及纳米多孔硅材料的制备领域，具体而言，涉及一种三维纳米多孔硅的制备装置及制备系统。
技术介绍
三维纳米结构具有独特的介电特性、光电特性、微电子相容性以及大的比表面积，使其在敏感元件、传感器、照明材料、光电器件、集成电路、太阳能电池和锂电池领域广泛应用。近年来，由于三维纳米结构材料在锂电池负极材料上的优良表现，国内外很多知名专家和研究机构开始进行基于硅颗粒的三维纳米结构的研发工作，研究成果显示基体材料硅颗粒主要来自于金属冶金硅、晶体硅、硅铝合金以及天然含硅材料，硅颗粒作为基体材料制备纳米多孔硅的方法主要是采用不同形式的化学腐蚀。实验结果显示，各方法制备的三维纳米结构在锂电池上均有优异的性能表现，显示了三维纳米材料良好的结构特性。但是目前制备出的三维纳米结构也存在一定的问题。首先，硅颗粒的导电性不佳。作为锂电池负极材料时，后期为提高导电性，对三维纳米多孔硅还需要进行掺杂或包碳处理，增加了工艺难度和成本；其次，三维纳米多孔硅的结构不均匀。随着硅颗粒尺寸的减少，化学腐蚀过程中颗粒间腐蚀不均匀，特别是孔洞深度腐蚀有限，对于材料的性能有很大影响；再次，目前三维纳米多孔硅的制备方法产量低，成本高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种三维纳米多孔硅的制备装置，旨在改善现有的三维纳米多孔硅的制备装置操作复杂、产率低，制得的三维纳米多孔硅表面孔洞分布不均匀，孔径尺寸相差较大的问题。本专利技术还提供了一种三维纳米多孔硅的制备系统，其制备三维纳米多孔硅的产率高，性能好。本专利技术是这样实现的：一种三维纳米多孔硅的制备装置，包括底座、激波发生器、激波电源、工作液槽、化学刻蚀反应容器以及温度计，激波发生器设置于底座的顶部，工作液槽设置于激波发生器的顶部，化学刻蚀反应容器通过夹持装置设置于工作液槽内，温度计设置于化学刻蚀反应容器内，工作液槽内设置有加热元件，激波电源设置于底座的侧壁，激波发生器的电路和加热元件的电路均与激波电源的电路连接。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，夹持装置包括相互连接的立杆和夹件，立杆固定连接于底座，夹件夹设于化学刻蚀反应容器的外壁。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，夹持装置还包括升降杆、升降机，立杆中空且侧壁沿长度方向开设有条状开口，升降杆设置于立杆内，升降机设置于底座内，升降杆的底端与升降机连接，夹件远离化学刻蚀反应容器的一端穿过条状开口与升降杆连接。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，夹持装置还包括横杆，横杆连接于立杆远离底座的一端，温度计远离化学刻蚀反应容器的一端与横杆连接。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，还包括抽吸泵，化学刻蚀反应容器的底部设置有过滤器，过滤器与化学刻蚀反应容器的底壁之间形成一个出液腔，化学刻蚀反应器对应出液腔的侧壁开设有出液孔，出液孔与抽吸泵连通。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，过滤器包括过滤膜和过滤器主体，过滤膜的边缘与过滤器主体可拆卸连接，过滤器主体与化学刻蚀反应容器的内壁可拆卸连接。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，化学刻蚀反应容器的内壁设置有用于放置过滤器主体的环形凸起，且过滤器主体与环形凸起之间设置有第一密封垫。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，过滤器主体包括相互扣接的支撑网和扣合件，过滤膜夹设于支撑网和扣合件之间。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，支撑网靠近扣合件的一侧设置有第二密封垫，扣合件靠近支撑网的一侧设置有第三密封垫。一种三维纳米多孔硅的制备系统，包括上述的三维纳米多孔硅的制备装置。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过上述设计得到的三维纳米多孔硅的制备装置，本专利技术提供的三维纳米多孔硅的制备装置因其具有激波发生器，能够在三维纳米多孔硅的制备过程中对硅颗粒进行激波辅助一方面保证硅颗粒良好分散并诱导刻蚀溶液中金属粒子均匀沉积，实现在腐蚀过程中硅颗粒表面孔洞均匀分布；另一方面激波促使腐蚀产物能及时从孔洞排除，新鲜腐蚀液能迅速得到补充，能实现孔洞的高效、高精度刻蚀，使得最终制得的三维纳米多孔硅的孔径尺寸均匀，且该装置构造简单操作方便。本专利技术提供的三维纳米多孔硅的制备系统，因其包括上述的三维纳米多孔硅的制备装置，使得采用此系统制得的三维纳米多孔硅产率高，且三维纳米多孔硅颗粒的孔洞分布均匀，孔径尺寸均匀。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施方式提供的三维纳米多孔硅的制备装置的结构示意图；图2是图1中化学刻蚀反应容器的结构示意图；图3是图2中Ⅲ区域的放大图；图4是图2中过滤器的仰视图；图5是图2中过滤器的俯视图；图6是本专利技术实施方式提供的三维纳米多孔硅的制备方法的操作流程图。图标：100-三维纳米多孔硅的制备装置；110-激波发生器；120-激波电源；121-时间控制器；130-工作液槽；131-加热元件；140-化学刻蚀反应容器；141-出液腔；142-出液孔；143-环形凸起；145-第一密封垫；150-温度计；160-夹持装置；161-立杆；162-夹件；163-升降杆；164-升降机；165-条状开口；166-横杆；170-过滤器；171-过滤膜；172-过滤器主体；173-支撑网；174-扣合件；175-网孔；176-连接柱；177-连接孔；178-第二密封垫；179-第三密封垫；180-抽吸泵；181-抽吸管；190-底座。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维纳米多孔硅的制备装置，其特征在于，包括底座、激波发生器、激波电源、工作液槽、化学刻蚀反应容器以及温度计，所述激波发生器设置于所述底座的顶部，所述工作液槽设置于所述激波发生器的顶部，所述化学刻蚀反应容器通过夹持装置设置于所述工作液槽内，所述温度计设置于所述化学刻蚀反应容器内，所述工作液槽内设置有加热元件，所述激波电源设置于所述底座的侧壁，所述激波发生器的电路和所述加热元件的电路均与所述激波电源的电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种三维纳米多孔硅的制备装置，其特征在于，包括底座、激波发生器、激波电源、工作液槽、化学刻蚀反应容器以及温度计，所述激波发生器设置于所述底座的顶部，所述工作液槽设置于所述激波发生器的顶部，所述化学刻蚀反应容器通过夹持装置设置于所述工作液槽内，所述温度计设置于所述化学刻蚀反应容器内，所述工作液槽内设置有加热元件，所述激波电源设置于所述底座的侧壁，所述激波发生器的电路和所述加热元件的电路均与所述激波电源的电路连接。2.根据权利要求1所述的三维纳米多孔硅的制备装置，其特征在于，所述夹持装置包括相互连接的立杆和夹件，所述立杆固定连接于所述底座，所述夹件夹设于所述化学刻蚀反应容器的外壁。3.根据权利要求2所述的三维纳米多孔硅的制备装置，其特征在于，所述夹持装置还包括升降杆、升降机，所述立杆中空且侧壁沿长度方向开设有条状开口，所述升降杆设置于所述立杆内，所述升降机设置于所述底座内，所述升降杆的底端与所述升降机连接，所述夹件远离所述化学刻蚀反应容器的一端穿过所述条状开口与所述升降杆连接。4.根据权利要求3所述的三维纳米多孔硅的制备装置，其特征在于，所述夹持装置还包括横杆，所述横杆连接于所述立杆远离所述底座的一端，所述温度计远离所述化学刻蚀反应容器的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪捐，耿其东，周兆锋，杜建周，黄因慧，
申请(专利权)人：盐城工学院，江苏海州经济开发区管理委员会，
类型：发明
国别省市：江苏,32