【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合成设备，特别涉及一种可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置和方法。
技术介绍
1、优质的纳米晶已经在能源、催化、光伏和显示等领域表现出强大的应用潜力。材料及其空间排列决定了纳米晶的功能，而它们的界面控制着电子和磁耦合。因此，合理制备异质结构纳米晶，让具有合适带隙和带边位置的半导体连接在一起，可使得电子和空穴定向传输，并用于光催化水分解、光子上转换、光响应发光二极管和光电探测器等方面。
2、阳离子交换法是一种强大的纳米晶后处理方法，在异质结构纳米晶合成方面有优异的表现。目前研究人员已经利用阳离子交换法合成出掺杂结构、合金结构、分段结构和核壳结构的纳米晶。并且，通过顺序阳离子交换法也得到了具有丰富组成和结构的纳米晶。基于阳离子交换法操作简单、条件温和以及普适性良好等特点，目前已被广泛应用于纳米材料合成之中。
3、阳离子交换反应通常使用水浴法和油浴法对反应体系进行加热。然而，水浴法受水的沸点影响，在温度接近水的沸点时会发生暴沸现象。与水相比油浴虽然可以在更高温度下加热至100-250℃，且油更不易挥发，但长时间使用后需要更换介质以保持加热效率。并且两种加热方式都是由外向内进行，加热的均匀性差、效率低。综上，两种加热均受到中间传热介质的限制。这些缺点使它们在自动化加工中受到很大限制。
4、人工智能(artificial intelligence,ai)技术的崛起为多个领域带来了新的发展机遇。目前，ai技术在化学领域的应用正在不断拓展，从实验操作到参数模拟优化，ai技术正深刻改变化学研究
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，克服现有技术的上述缺陷，从而提供一种可程序化激光加热反应物快速合成的装置和方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案所提供的可程序化激光加热反应物快速合成的装置，包括：支撑平台、移动机构、激光组件和程序控制系统，其中，
3、所述支撑平台，具有若干用于安装反应容器的容纳空间；
4、所述移动机构，安装至所述支撑平台；
5、所述激光组件，与所述移动机构连接，用于发射激光；其中，
6、所述移动机构在程序控制系统的手动控制或自动控制下，带动激光组件进行x轴、y轴或/和z轴方向移动，使所述激光组件将激光沿z轴方向发射至其下方的至少一个预设反应容器中，从而对反应容器中的反应物进行加热，使反应物内的纳米材料进行反应。
7、作为上述装置的一种改进，所述支撑平台包括：高度调节机构、倾斜度调节机构和支持平台本体，其中，所述高度调节机构用于调节支持平台本体的高度；所述倾斜度调节机构用于调节支持平台本体的倾斜度，以保证支持平台本体处于水平位置。
8、作为上述装置的一种改进，所述反应容器沿z轴安装至容纳空间，其顶端透光。
9、作为上述装置的一种改进，所述移动机构包括：第一y方向丝杆滑台、第二y方向丝杆滑台、x方向丝杆滑台和z方向丝杆滑台，其中，所述第一y方向丝杆滑台和第二y方向丝杆滑台沿y轴方向设置，分别安装至支撑平台顶面的两个侧边，用于带动激光组件进行y轴方向移动；所述x方向丝杆滑台沿x轴方向设置，并与所述第一y方向丝杆滑台和第二y方向丝杆滑台的上方连接，用于带动激光组件进行x轴方向移动；所述z方向丝杆滑台沿z轴方向设置，安装至所述x方向丝杆滑台，用于带动激光组件进行z轴方向移动。
10、作为上述装置的一种改进，所述激光组件包括：激光器、激光器电源、光纤和光矫正器，其中，所述激光器电源用于为激光器供电，并通过调节电源控制激光器发射激光的波长和/或强度；所述激光器与光纤一端连接，所述光纤另一端与安装至移动机构的光矫正器连接，从而使激光器发射的激光传输至光矫正器，并在矫正后沿z轴方向发射至该光矫正器下方的反应容器中。
11、作为上述装置的一种改进，所述光矫正器通过夹具安装至移动机构，所述夹具至少设置一个光矫正器的安装位置。
12、作为上述装置的一种改进，所述光矫正器包括：准直器和用于扩大光斑的装置。
13、作为上述装置的一种改进，所述程序控制系统包括：驱动器、控制柜和上位机；
14、所述控制柜设置有手动控制按钮；所述上位机包括：编程控制模块和/或ai控制模块；其中，所述程序控制系统具有手动调节模式，通过控制柜的手动按钮控制驱动器，通过驱动器驱动移动机构进行移动，从而带动激光组件移动，将激光发射至预定反应容器中；所述程序控制系统还具有自动调节模式，通过上位机的编程控制模块和/或ai控制模块自动控制驱动器，通过驱动器驱动移动机构进行移动，从而带动激光组件移动，将激光发射至预定反应容器。
15、作为上述装置的一种改进，还包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器用于搅拌反应容器内的反应物，所述反应物包括纳米材料。
16、为实现本专利技术的另一目的，本专利技术还提供一种反应物快速合成方法，基于上述的可程序化激光加热反应物快速合成的装置实现，包括以下步骤：
17、调整支撑平台至水平位置；
18、安装反应容器，将反应物和磁子装填至反应容器中，并通过磁力搅拌器进行搅拌；
19、启动激光组件，使其预热从而稳定输出激光；
20、通过程序控制系统手动控制或自动控制移动机构带动激光组件移动，从而使激光沿z轴方向发射至其下方的至少一个预设反应容器中，从而对反应容器中的反应物进行加热，使反应物进行反应。
21、相较于现有技术，本专利技术的优点在于：
22、1.本专利技术使用组合的丝杆滑台控制反应定点、定时自动进行。通过控制柜手动或自动控制其移动与停止，且移动距离，停留时间和移动速度参数有良好的灵活性和可调整性，这不但减少了人工操作带来的误差，而且避免了操作过程中激光可能对操作人员带来的伤害。
23、2.本专利技术使用激光照射使纳米晶产热从而激发阳离子交换反应的进行，该种加热方式为原位产热，有效避免了传统加热受传热介质影响所带来的限制。同时原位产热效率更高，能大大提高反应效率。
24、3.本专利技术使用激光光照反应的方式，反应位置由激光照射位置控制，因此可精确进行定点反应。但通过更换其他激光转换装置，也可进行大范围反应。
25、4.本专利技术可选用多组激光或使用转换装置扩大激光范围以达到同时操控多个反应进行。
26、5.本专利技术使用控制柜6对丝杆滑台进行控制，进行移动和停止操作。除通过控制柜6控制外，也可编程控制，或与ai连接。
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1.一种可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，包括：支撑平台、移动机构、激光组件和程序控制系统，其中，
2.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述支撑平台包括：高度调节机构、倾斜度调节机构和支持平台本体，其中，所述高度调节机构用于调节支持平台本体的高度；所述倾斜度调节机构用于调节支持平台本体的倾斜度，以保证支持平台本体处于水平位置。
3.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述反应容器沿Z轴安装至容纳空间，其顶端透光。
4.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述移动机构包括：第一Y方向丝杆滑台、第二Y方向丝杆滑台、X方向丝杆滑台和Z方向丝杆滑台，其中，
5.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述激光组件包括：激光器、激光器电源、光纤和光矫正器，其中，
6.根据权利要求5所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述光矫正器通过夹具安装至移动机构，所述夹具至
7.根据权利要求5所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述光矫正器包括：准直器和用于扩大或缩小光斑的装置。
8.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述程序控制系统包括：驱动器、控制柜和上位机；
9.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，还包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器用于搅拌反应容器内的反应物。
10.一种纳米材料快速合成方法，基于权利要求1-9任一所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置实现，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，包括：支撑平台、移动机构、激光组件和程序控制系统，其中，
2.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述支撑平台包括：高度调节机构、倾斜度调节机构和支持平台本体，其中，所述高度调节机构用于调节支持平台本体的高度；所述倾斜度调节机构用于调节支持平台本体的倾斜度，以保证支持平台本体处于水平位置。
3.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述反应容器沿z轴安装至容纳空间，其顶端透光。
4.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征在于，所述移动机构包括：第一y方向丝杆滑台、第二y方向丝杆滑台、x方向丝杆滑台和z方向丝杆滑台，其中，
5.根据权利要求1所述的可程序化激光加热纳米材料快速合成的装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：张加涛，李乃庆，王志敏，苏梦瑶，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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