电弧等离子体沉积系统-APD
日本Advance Riko 公司致力于电弧等离子体沉积系统(APD)利用脉冲电弧放电将电导材料离子化,产生高能离子并沉积在基底上,制备纳米级薄膜镀层或纳米颗粒。
电弧等离子体沉积系统利用通过控制脉冲能量,可以在1.5nm到6nm范围内精确控制纳米颗粒直径,活性好,产量高。多种靶材同时制备可生成新化合物。金属/半导体制备同时控制腔体气氛,可以产生氧化物和氮化物薄膜。高能量等离子体可以沉积碳和相关单质体如非晶碳,纳米钻石,碳纳米管 形成新的纳米颗粒催化剂。
应用领域
1、制备新金属化合物,或制备氧化物和氮化物薄膜(氧气和氮气氛围);
2、制备非晶碳,纳米钻石以及碳纳米管的纳米颗粒;
3、形成新的纳米颗粒催化剂
(废气催化剂,挥发性有机化合物分解催化剂,光催化剂,燃料电池电极催化剂,制氢催化剂);
4、用热电材料靶材制备热电效应薄膜。
APD设备特点
◆ 系统可以通过调节放电电容选择纳米颗粒沉积直径在1.5nm到6nm范围内。
◆ 只要靶材是导电材料,系统就可以将其等离子体化。(电阻率小于0.01ohm·cm)。
◆ 改变系统的气氛氛围,可以制备氧化物或氮化物。石墨在氢气中放电能产生超纳米微晶钻石。
◆ 用该系统制备的活性催化剂效果优于湿法制备。
◆ Model APD-P支持将纳米颗粒做成粉末。Model APD-S适合在2英寸基片上制备均匀薄膜。
APD技术原理
1、在触发电极上加载高电压后,电容中的电荷充到阴极(靶材)上;
2、真空中的阳极和阴极(靶材)间,电子形成了蠕缓放电,并产生放电回路,靶材被加热并形成等离子体;
3、通过磁场控制等离子体照射到基底上,形成薄膜或纳米颗粒。
材料适用性:
APD适用于元素周期表中大部分高导电性金属,合金以及半导体。所用原料为直径10mmX17mm长圆柱体或管状体,且电阻率小于0.01 ohm.cm。下面的元素周期表显示了可制备的材料,绿色代表完全适用,黄色代表在一定条件下适用。
APD系统参数
1. 真空腔尺寸:400X400X300长宽高 2. 抽空系统:分子泵450L/s (N2, H2,O2,Ar) (1800μF下大150V) |
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APD-P 1. 粉末容器:直径95mm 高30mm 2. 形成粉末的速度:13-20cc (随颗粒尺寸和密度变化) 3. 旋转速度:1-50rpm |
测试数据
■ 利用APD制备氧化铁纳米颗粒
图1 三种不同碳基支撑物表面获得的氧化铁颗粒的HAADF-STEM图像及粒径分布统计图
表1 铁负载量、纳米颗粒粒径与电弧脉冲次数的关系
引用资料:Yumi Ida, et al. A useful preparation of ultrasmall iron oxide particles by using arc plasma deposition. RSC Adv., 2020, 10, 41523.
■ 利用APD制备Fe-Co纳米颗粒
APD制备的Fe-Co纳米颗粒的SEM和EDS图谱
部分用户发表文献
2021
1. Kamal Prasad Sharma, Aliza Khaniya Sharma, Toru Asaka, Takahiro Maruyama. Transmissible Plasma-Evolved Suspended Graphene for TEM Observation Window. ACS Appl. Nano Mater. 2021, XXXX, XXX, XXX-XXX.
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2020
1. Yumi Ida, Atsushi Okazawa, Kazutaka Sonobe, Hisanori Muramatsu, Tetsuya Kambe, Takane Imaoka, Wang-Jae Chun, Makoto Tanabe, Kimihisa Yamamoto. A useful preparation of ultrasmall iron oxide particles by using arc plasma deposition. RSC Adv., 2020, 10, 41523.
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