一种用于黑磷晶体放大制备的反应器及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于黑磷晶体放大制备的反应器及使用方法。该反应器包括加热装置、相互联通的第一反应仓和第二反应仓、阀门、传感器、管塞、泄压阀、取样板和取样杆。首先分别向第一反应仓加入磷源，向第二反应仓加入催化剂和输运剂；开启阀门，对反应仓真空抽气后关闭阀门；随后进行加热处理，并根据传感器的同步反馈调整反应温度程序，控制阀门及泄压阀的开启和关闭；反应结束后，取出样品，得到高纯度、高质量的黑磷晶体。本发明专利技术设计的双反应仓能够实现反应过程的连续化及实时可控，传感器及泄压阀进一步保证了生产过程的安全性，因而将更有利于提高产能及产量，降低成本及能耗，实现黑磷晶体的工业化连续可控放大制备。

【技术实现步骤摘要】
一种用于黑磷晶体放大制备的反应器及其应用
本专利技术属于二维材料
，具体涉及一种用于黑磷晶体放大制备的反应器及其应用。
技术介绍
当今在石墨烯产业蓬勃发展之际，一种有望超越石墨烯的“梦幻材料”逐渐被人们被发现，它就是黑磷。黑磷是磷的一种同素异形体，它有着类似但不同于石墨烯片层结构的褶皱结构，并具备石墨烯所没有的半导体直接带隙。黑磷的直接带隙可随层数调节(0.3～2.0eV)，可在绝缘和导电两种状态中转换，加上黑磷电子迁移速度快(大于1000cm2V-1s-1)，开关比较高(105)，有望在光电领域得到广泛应用。而且，黑磷的直接带隙使其光学性能优越，可以和光直接耦合，构筑新一代光电器件。黑磷还具有独特的力学、电学和热学各向异性，在场效应晶体管、太阳能电池、高效催化、生物医用、光通信等多个领域展现出巨大的应用潜力。黑磷晶体的制备也经历了一个漫长的研究过程。从最初的高压白磷转化法，到后来的汞催化、铋催化法，直到现在广泛采用的高能球磨法、低压化学气相传输法，黑磷晶体的制备技术也在不断突破。高能球磨法，如专利CN106185849B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于黑磷晶体放大制备的反应器，其特征在于：所述反应器包括加热装置(1)、相互联通的第一反应仓(2)和第二反应仓(3)、阀门(4)、传感器(5)、管塞(6)、泄压阀(7)、取样板(8)和取样杆(9)，其中：/n加热装置(1)，用于为反应器提供稳定热源，同时可根据传感器(5)的同步反馈对其反应温度程序进行调整；/n第一反应仓(2)，用于储存反应所需的磷源，磷源通过磷源进料口(21)加入第一反应仓(2)；第二反应仓(3)用于储存反应所需的助剂，催化剂和输运剂通过助剂进料口(31)加入第二反应仓(3)；磷源进料口(21)和助剂进料口(31)分别配有第一密封挡板(22)和第二密封挡板(32)；第...

【技术特征摘要】
1.一种用于黑磷晶体放大制备的反应器，其特征在于：所述反应器包括加热装置(1)、相互联通的第一反应仓(2)和第二反应仓(3)、阀门(4)、传感器(5)、管塞(6)、泄压阀(7)、取样板(8)和取样杆(9)，其中：
加热装置(1)，用于为反应器提供稳定热源，同时可根据传感器(5)的同步反馈对其反应温度程序进行调整；
第一反应仓(2)，用于储存反应所需的磷源，磷源通过磷源进料口(21)加入第一反应仓(2)；第二反应仓(3)用于储存反应所需的助剂，催化剂和输运剂通过助剂进料口(31)加入第二反应仓(3)；磷源进料口(21)和助剂进料口(31)分别配有第一密封挡板(22)和第二密封挡板(32)；第二反应仓(3)远离第一反应仓(2)的一端设有管口(33)；
阀门(4)耐高温高压，用于第一反应仓(2)和第二反应仓(3)之间的连通和断开，同时可根据传感器(5)的同步反馈对其开启和关闭进行控制；
传感器(5)耐高温高压，用于实时监测第一反应仓(2)和第二反应仓(3)的内部温度及压强；
管塞(6)为楔形，插入第二反应仓(3)的管口(33)内，管塞顶部设有开孔(61)，用于反应结束时配合撬棍旋转拧开管塞(6)；管塞(6)中间设有孔道(62)，孔道(62)与第二反应仓(3)相连通，用于第一反应仓(2)和第二反应仓(3)的真空抽气处理，同时可根据传感器(5)的同步反馈，配合泄压阀(7)控制仓内压强；
泄压阀(7)，用于控制第一反应仓(2)和第二反应仓(3)的内部压强，同时可根据传感器(5)的同步反馈对其开启和关闭进行控制；
取样板(8)为圆形不锈钢垫片，置于管塞(6)底部，其表面设有凹槽(81)；取样杆(9)下端设有与凹槽(81)配合的凸起(91)，取样板(8)和取样杆(9)通过凹槽(81)和凸起(91)可拆连接；取样杆(9)上端设有手柄，取样时施加外力可推动取样板(8)进行取样。


2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述加热装置包括电阻丝加热、红外加热、电磁感应加热、高温气体加热中的任意一种或至少两种的组合。


3.根据权利要求1所述的反应器，其特在在于，所述反应器的整体材质采用包括不锈钢、铁基、钴基或镍基高温合金中的任意一种或至少两种的组合。


4.一种如权利要求1～3任一项所述反应器的使用方法，其特征在于，步骤如下：
1)加样：分别称取磷源、催化剂和输运剂，其中磷源通过磷源进料口加入第一反应仓，催化剂和输运剂通过助剂进料口加入第二反应仓，加料完毕后关闭密封挡板；
2)安装：将取样板...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻学锋，汪建南，王佳宏，喻彬璐，
申请(专利权)人：深圳市中科墨磷科技有限公司，深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44