金属氧化物纳米粉末的等离子体合成及其装置

摘要

提供了一种用于从金属化合物蒸汽合成金属氧化物纳米粉末的方法和装置。尤其是公开了一种从TiCl₄合成TiO₂纳米粉末的方法和装置。金属化合物蒸汽与氧化气体在电感应的RF频率等离子体中反应，由此形成金属氧化物蒸汽。采用强湍流的气体骤冷区快速冷却金属氧化物蒸汽，该骤冷区快速中止颗粒生长过程，与已知方法相比，生成了尺寸大大减小的金属氧化物颗粒。金属化合物蒸汽还可与掺杂剂反应，生成掺杂的金属氧化物纳米粉末。此外，公开了一种用于在管道内合成涂覆的金属氧化物的方法和装置，其中，金属氧化物颗粒在强湍流气体骤冷区被冷却后，用表面试剂进行涂覆。

主权项

1.一种从金属化合物蒸汽合成金属氧化物纳米粉末的方法，包括：通过使工作气体通过高频电磁场产生感应等离子体射流；引入所述金属化合物蒸汽和所述感应等离子体射流通过反应器的第一轴端；所述等离子体射流导致金属化合物蒸汽达到反应温度，并与所述工作气体反应，生成纳米尺寸的金属氧化物颗粒；在位于第一轴端下游的所述反应器骤冷区中快速冷却纳米尺寸的金属氧化物颗粒，由此停止所述纳米尺寸的金属氧化物颗粒的生长过程，生成金属氧化物纳米粉末；和收集所述骤冷区下游的所述金属氧化物纳米粉末；其中，a)使金属氧化物化合物与所述感应等离子体反应；感应等离子体允许足够大的体积放电和所述反应器中足够长的停留时间，和b)在骤冷区中所述快速冷却所述生成的纳米尺寸的颗粒的组合，从而控制所述金属氧化物的粒径。