電弧等離子體沉積系統(tǒng)

       日本ADVANCE RIKO公司致力于電弧等離子體沉積系統(tǒng)（APD）用脈沖電弧放電將電導(dǎo)材料離子化，產(chǎn)生高能離子并沉積在基底上，制備納米薄膜鍍層或納米顆粒。

       用通過(guò)控制脈沖能量，可以在1.5nm到6nm范圍內(nèi)控制納米顆粒直徑，活性好，產(chǎn)量高。多種靶材同時(shí)制備可生成新化合物。金屬/半導(dǎo)體制備同時(shí)控制腔體氣氛，可以產(chǎn)生氧化物和氮化物薄膜。高能量等離子體可以沉積碳和相關(guān)單質(zhì)體如非晶碳，納米鉆石，碳納米管 形成新的納米顆粒催化劑。

主要應(yīng)用域

• 制備新金屬化合物，或制備氧化物和氮化物薄膜（氧氣和氮?dú)夥諊?/span>
• 制備非晶碳，納米鉆石以及碳納米管的納米顆粒
• 形成新的納米顆粒催化劑（廢氣催化劑，揮發(fā)性有機(jī)化合物分解催化劑，光催化劑，燃料電池電催化劑，制氫催化劑）
• 用熱電材料靶材制備熱電效應(yīng)薄膜

技術(shù)原理

1. 在觸發(fā)電上加載高電壓后，電容中的電荷充到陰（靶材）上。
2. 真空中的陽(yáng)和陰（靶材）間，電子形成了蠕緩放電，并產(chǎn)生放電回路，靶材被加熱并形成等離子體。
3. 通過(guò)磁場(chǎng)控制等離子體照射到基底上，形成薄膜或納米顆粒。

適用性

       APD適用于元素周期表中大部分高導(dǎo)電性金屬，合金以及半導(dǎo)體。所用原料為直徑10mmX17mm長(zhǎng)圓柱體或管狀體，且電阻率小于0.01 ohm.cm。下面的元素周期表顯示了可制備的材料，綠色代表*適用，黃色代表在定條件下適用。

產(chǎn)品點(diǎn)

系統(tǒng)參數(shù)

產(chǎn)品對(duì)比

測(cè)試數(shù)據(jù)

■  用APD制備氧化鐵納米顆粒

圖1 三種不同碳基支撐物表面獲得的氧化鐵顆粒的HAADF-STEM圖像及粒徑分布統(tǒng)計(jì)圖

表1 鐵負(fù)載量、納米顆粒粒徑與電弧脈沖次數(shù)的關(guān)系

引用資料：Yumi Ida, et al. A useful preparation of ultrasmall iron oxide particles by using arc plasma deposition. RSC Adv., 2020, 10, 41523.

■  用APD制備Fe-Co納米顆粒

APD制備的Fe-Co納米顆粒的SEM和EDS圖譜

部分用戶發(fā)表文獻(xiàn)

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.

2. Ai Misaki, Takahiro Saida, Shigeya Naritsuka, Takahiro Maruyama. Effect of growth temperature and ethanol flow rate on synthesis of single-walled carbon nanotube by alcohol catalytic chemical vapor deposition using Ir catalyst in hot-wall reactor. Jpn. J. Appl. Phys., 2021, 60, 015003.

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.

2. K Miyazawa, T Nagai, K Kimoto, M Yoshitake, Y. Tanaka. HRTEM-EELS cross-sectional characterization of HOPG substrate with platinum nanoparticles deposited using a coaxial arc plasma gun. Diam. Relat. Mater., 2020, 101, 107623.

3. Xiao Zhao, Yutaka Hamamura, Yusuke Yoshida, Takuma Kaneko, Takao Gunji, Shinobu Takao, Kotaro Higashi, Tomoya Uruga, Yasuhiro Iwasawa. Plasma-Devised Pt/C Model Electrodes for Understanding the Doubly Beneficial Roles of a Nanoneedle-Carbon Morphology and Strong Pt-Carbon Interface in the Oxygen Reduction Reaction. ACS Appl. Energy Mater. 2020, 3, 6, 5542–5551.

4. Naoto Todoroki, Shuntaro Takahashi, Kotaro Kawaguchi, Yusuke Fugane, Toshimasa Wadayama, Dry synthesis of single-nanometer-scale Ptsingle bondSi fine particles for electrocatalysis. J. Electroanal. Chem., 2020, 876, 114492.

5. Hiroshi Yoshida, Yusuke Kuzuhara, Tomoyo Koide, Junya Ohyama, Masato Machida. Pt-modified nanometric Rh overlayer as an efficient three-way catalyst under lean conditions. Catal. Today, (On line, in press).

6. Takahiro Maruyama, Takuya Okada, Kamal Prasad Sharma, Tomoko Suzuki, Takahiro Saida, Shigeya Naritsuka, Yoko Iizumi, Toshiya Okazaki, Sumi Iijima. Vertically aligned growth of small-diameter single-walled carbon nanotubes by alcohol catalytic chemical vapor deposition with Ir catalyst. Appl. Surf. Sci., 2020, 509, 145340.

7. Teppei Ikehara, Zhiyun Noda, Junko Matsuda, Masamichi Nishihara, Akari Hayashi, Kazunari Sasaki. Porous Metal Support for Gas Diffusion Electrode of PEFCs. ECS Trans., 2020, 98, 573.

8. D. Kawachino, M. Yasutake, Z. Noda, J. Matsuda, S. M. Lyth, A. Hayashi, K. Sasaki. Surface-Modified Titanium Fibers as Durable Carbon-Free Platinum Catalyst Supports for Polymer Electrolyte Fuel Cells. J. Electrochem. Soc., 2020, 167, 104513.

9. Masahiro Yasutake, Daiki Kawachino, Zhiyun Noda, Junko Matsuda, Stephen M. Lyth, Kohei Ito, Akari Hayashi,  Kazunari Sasaki. Catalyst-Integrated Gas Diffusion Electrodes for Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolysis: Porous Titanium Sheets with Nanostructured TiO2 Surfaces Decorated with Ir Electrocatalysts. J. Electrochem. Soc., 2020, 167, 124523.

用戶單位

北海道大學(xué)

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所

東北大學(xué)（Tohoku University）

韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院

九州大學(xué)

京都大學(xué)

大阪大學(xué)

山梨大學(xué)

東京理科大學(xué)

東京工業(yè)大學(xué)