一种SCDD及CDC制备装置，它包括底座（2）和钟罩（12），钟罩（12）安装在底座（2）上并形成一个真空保护腔（30），其特征是在所述的真空保护腔（30）中安装有反应管（13），反应管（13）中安装有放置反应试样的工作台（15），在反应管（13）外与工作台（15）对应位置处套装金属套（11），金属套（11）上套装有感应加热线圈（25）；在反应管（13）的一端或两端还套装有冷却座（10），冷却座（10）连接有通向真空保护腔外的用于连接冷却装置或冷源的冷却管（5）。本发明专利技术结构简单，安装、维护便捷，安全系数高，加热持续稳定，不易损坏，加热位置可调，便于实验记录和分析，内部气-固反应充分，可制备出质量较好的CDC及SCDD材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气固反应发生装置，尤其是一种刻蚀碳化物制备碳材料的装置，具体地说是一种S⑶D及⑶C的制备装置。
技术介绍
众所周知，碳元素在自然界含量丰富，“碳材料”具有众多特性可为人们所使用。近年来“碳材料”的应用越来越广泛，各种“碳材料”的制备工艺以及设备一直是研究热点，人类或将步入“碳材料时代”。Q)C(carbide derived carbon碳化物衍生碳)与SO)D(siliconcarbide derived diamond碳化物衍生金刚石)作为两种较新的“碳材料”,最近几年才引起人们的重视，在国际上关于CDC与SCDD的研究文献还不多，国内相关研究还未起步。CDC材料作为一种新的多孔碳材料在超级电容、储气、电池电极、物质吸附等方面大有可为，SCDD材料在涂层刀具、耐磨涂层等领域应用前景广阔。CDC与SCDD材料的制备工艺都涉及到一种卤素(一般使用氯气)的选择性刻蚀工艺，本专利技术所涉及的就是一种CDC及SCDD的制备装置。 由于氯气高温下腐蚀性极强，对反应腔的材料具有特殊的要求，并且氯气可对人体造成很大伤害，一旦泄露危害极大。常规的加热方式都不易于作为该工艺的加热装置，例如:直接火焰加热温度不容易控制；电阻炉加热需要对内部的炉腔增加保护材料，即便采用其他腔体作为反应腔放置于电阻炉内也不便于气路连接以及冷却。感应加热是一种容易控制温度、绿色环保、高效的加热设备，但是正常使用时都将感应线圈暴露在空气中，容易对感应线圈损坏，影响加热效果，并且感应加热只对铁合金磁性材料有很好的加热效果。在气-固反应体系中，流场和温度场的分布跟反应的效果关系密切，多数的反应设备在便于实验记录、研究的因素方面考虑欠缺，例如:常用的放置样片的工作台平面大多为水平面；反应管的进、出气口大多设置在同一水平线；加热位置的记录需要额外的测量和标记。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前因无合适的⑶C及S⑶D制造装置而影响其工业化应用的问题，设计一种可实现稳定、长时间持续加热反应制备“碳材料”，并且安全系数高，反应效率较高，结构简单，使用维护便捷，便于调整以及实验记录、分析的⑶C及S⑶D制备装置，以便制备出质量较好的CDC和SCDD材料，为该工艺的进一步研究提供硬件基础。本专利技术的技术方案是: 一种S⑶D及⑶C制备装置，它包括底座2和钟罩12，钟罩12安装在底座2上并形成一个真空保护腔30，其特征是在所述的真空保护腔30中安装有反应管13，反应管13中安装有放置反应试样的工作台15，在反应管13外与工作台15对应位置处套装金属套11，金属套11上套装有感应加热线圈25 ;所述反应管13的一端安装有密封堵头9，密封堵头9的中心设有反应气进气孔，反应气进气孔通过反应气进气管4与位于真空保护腔外的气源相连，反应管13的另一端连接有一端伸出真空保护腔的反应气出气管20 ;在反应管13的一端或两端还套装有冷却座10，冷却座10连接有通向真空保护腔外的用于连接冷却装置或冷源的冷却管5。所述的底座2上设有凹槽，凹槽中安装有密封垫圈3，钟罩12的下端插装在所述的凹槽中并与密封垫圈3相接触，在底座2上安装有一端伸入钟罩中以便对钟罩内进行抽真空，另一端与抽真空设备相连的抽真空管21。所述的工作台15的侧面有小块凸缘，底面呈与反应管13壁贴合的圆弧结构，工作台15的上表面呈倾斜状斜面结构，斜面面向进气口处，与水平线夹角α =5° 45°。所述的金属套11的位置可调，移动位置示数可读，在反应管13外壁面标有长度刻度值；所述的反应管13的长度L1、外径D1，满足关系:L1MD1 ;所述的金属套11的长度L2与反应管13长度L1满足关系:L2 = 0.4Q ;所述的感应线圈25的内径D3与金属套11的外径D2满足关系:D3=D2+ (Γ10) mm。所述的反应管13进气端的进气孔与另一端的出气端的出气口不在同一轴线上，且出气端的出气口中心高度低于进气孔中心高度。所述的工作台15为工作台，放置于反应管13中被金属套11覆盖的区域，工作台15任意一端超出金属套11边缘的距离C与金属套11的长度L2满足关系:C ( L2。所述的感应线圈25不直接固定于底座2上，而是通过支架26连接、固定，以方便配合支架26更换使用不同规格的感应线圈，且可通过支架26在底座2上移动位置；感应线圈25的两端与支架26相连 ，两者的连接处均装有绝缘衬套24，支架26两侧的底部均为T形块状，并安装于底座2的滑槽内实现移动可调；感应线圈25的两端穿过支架26后与对应的两个金属波纹管23的一端密封连接，金属波纹管23的另一端与穿过底座的金属管22的一端密封连接；两个金属管22穿过底座的部分均套有绝缘垫，金属管22位于底座下部的一端与外部感应加热仪器连接。 所述的冷却座10的中心有圆形通孔，通孔内包裹有软质耐高温散热垫8，所述的反应管13的端部位于冷却座的通孔内；冷却座10的空心冷却腔体两侧均有开口，边缘开有凹槽用于放置密封圈，空心冷却腔体通过多个螺钉与盖板压紧密封；冷却管5的一端与冷却座侧面开口焊接，另一端与底座2焊接延伸到外部连接冷却装置或冷源(如水管)。所述的钟罩12为透明钟罩或带观察窗的金属钟罩，放置于底座上的凹槽内与密封垫圈3贴合，底座2上焊接有用于连接外部气压表以便于测量真空保护腔内压力的气管1，所述的底座上还焊接有往钟罩12内通入惰性气体的进气管31。所述的反应气出气管20连接有真空泵和尾气处理装置，它被焊接于底座2上并通过第二连接头17与反应管13出气管连接；所述的反应气进气管4焊接于底座2上，它通过第一连接头7与密封堵头9上的进气管密封连接，所述的第一连接头7和第二连接头17均设有连接外部气压表的出口。所述的底座2上安装有若干个用于测量反应管13、金属套11表面温度的测温装置。本专利技术的有益效果: (I)本专利技术加热装置与反应气体分离，避免了反应气体对热源的破坏，热源在真空系统及惰性气体保护下，避免了在空气中被氧化破坏。(2)本专利技术的加热线圈不易损坏，可持续稳定进行加热。(3)本专利技术的反应管与冷却座接触好，冷却座采用分体设计，便于加工，并且内部空腔大，冷却效率高。(4)本专利技术的加热装置和工作台位置可调，示数可读，便于记录、分析。(5)本专利技术的工作台采用斜面设计，反应腔进气口、出气口设计为不在同一水平线，有利于优化内部气体流场分布，增加反应效率。(6)本专利技术的感应线圈不直接固定于底座上，而是通过支架连接、固定，便于配合支架更换使用不同规格的感应线圈，且可通过支架在底座上移动位置； (7)本专利技术给出了反应管、金属套、感应线圈等的最佳配合的几何尺寸要求，有利于提高制造效率和质量。(8)本专利技术结构简单，安装、维护便捷，安全系数高，加热持续稳定，不易损坏，加热位置可调，便于实验记录和分析，内部气-固反应充分，可制备出质量较好的CDC及SCDD材料。附图说明图1是本专利技术的S⑶D及⑶C的制备装置示意图。图2是本专利技术的加热装置的示意图。图中:1为气管；2为底座；3为O形密封垫圈；4为进气管；5为冷却水管；7为第一连接头；8为软质耐高温散热垫；9为密封堵头；10为冷却座；11为金属套；12为钟罩；13为反应管；15为工作台；17为第二连接头；20为反应气出气管空心金属管为；21为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SCDD及CDC制备装置，它包括底座（2）和钟罩（12），钟罩（12）安装在底座（2）上并形成一个真空保护腔（30），其特征是在所述的真空保护腔（30）中安装有反应管（13），反应管（13）中安装有放置反应试样的工作台（15），在反应管（13）外与工作台（15）对应位置处套装金属套（11），金属套（11）上套装有感应加热线圈（25）；所述反应管（13）的一端安装有密封堵头（9），密封堵头（9）的中心设有反应气进气孔，反应气进气孔通过反应气进气管（4）与位于真空保护腔外的气源相连，反应管（13）的另一端连接有一端伸出真空保护腔的反应气出气管（20）；在反应管（13）的一端或两端还套装有冷却座（10），冷却座（10）连接有通向真空保护腔外的用于连接冷却装置或冷源的冷却管（5）。
【技术特征摘要】
1.一种S⑶D及⑶C制备装置，它包括底座(2)和钟罩(12)，钟罩(12)安装在底座(2)上并形成一个真空保护腔(30)，其特征是在所述的真空保护腔(30)中安装有反应管(13)，反应管(13 )中安装有放置反应试样的工作台(15 )，在反应管(13 )外与工作台(15 )对应位置处套装金属套(11 )，金属套(11)上套装有感应加热线圈(25);所述反应管(13)的一端安装有密封堵头(9)，密封堵头(9)的中心设有反应气进气孔，反应气进气孔通过反应气进气管(4)与位于真空保护腔外的气源相连，反应管(13)的另一端连接有一端伸出真空保护腔的反应气出气管(20);在反应管(13)的一端或两端还套装有冷却座(10)，冷却座(10)连接有通向真空保护腔外的用于连接冷却装置或冷源的冷却管(5)。2.根据权利要求1所述的SCDD及CDC制备装置，其特征是所述的工作台(15)的侧面有小块凸缘，底面呈与反应管(13)壁贴合的圆弧状结构，工作台(15)的上表面呈倾斜状斜面结构，斜面面向进气口处，与水平线夹角α =5° 45° ;所述的反应管(13)进气端的进气孔与另一端的出气端的出气口不在同一轴线上，且出气端的出气口中心高度低于进气孔中心高度。3.根据权利要求1所述的S⑶D及⑶C制备装置，其特征是所述的金属套(11)的位置可调；所述的反应管(13)的长度L1、外径D1，满足关系:L1MD1 ;所述的金属套(11)的长度L2与反应管(13)长度1^满足关系:L2 ^ 0.4Q ;所述的感应线圈(25)的内径D3与金属套(11)的外径D2满足关系=D3=D2+ (Γ10) mm。4.根据权利要求1所述的SCDD及CDC制备装置，其特征是所述的反应管(13)和工作台(15)为石英或其它耐卤族元素刻蚀的材料,工作台(15)放置于反应管(13)中被金属套`(11)覆盖的区域，工作台(15)任意一端超出金属套(11)边缘的距离C与金属套(11)的长度L2满足关系:C< L2。5.根据权利要求1所述的SCDD及CDC制备装置，其特征是所述的感应线圈(25)不直接固定于底座(2)上，而是通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢文壮，王正鑫，黄群超，左敦稳，孙玉利，徐锋，艾国平，陈瑶光，蔡文俊，冯森，左杨平，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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