[发明专利]一种碳热还原法制备一维氮化铝纳米线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备氮化铝纳米线的方法。更确切的说，涉及一种碳热还原法制备一维氮化铝纳米线的方法，属于氮化铝材料领域。

背景技术

氮化铝(AlN)是具有纤锌矿型结构的III-V族化合物，具有高机械强度、高熔点、高热传导系数、低膨胀系数、高电绝缘性、低介电常数、耐化学侵蚀、抗热震等性能，可用作耐磨损部件、熔炼坩埚、高温电绝缘材料、微波介电材料，也是新一代大规模集成电路、半导体模块电路及大功率器件理想的散热和封装材料，同时氮化铝又具有宽带隙(～6.2eV)和低的电子亲和能(0.25eV)，在半导体器件、固体白光发射体、激光二极管和紫外可见光电子器件等领域具有广阔的应用前景。

由于优异的电子及发光性能，一维氮化铝纳米材料的研究已成为纳米材料研究的热点。时至今日，氮化铝纳米结构的制备方法有：氯化物辅助法[Liu，C.，Hu，Z.，Wu，Q.，et al.Vapor-Solid Growth and Characterization of AluminumNitride Nanocones.J.Am.Chem.Soc.127(2005)1318-1322]、碳纳米管模板法[Zhang Y.J.，Liu J.，He R.R.，et al.Synthesis of Aluminum Nitride Nanowiresfrom Carbon Nanotubes.Chem.Mater.13(2001)3899-3905；Yin L.W.，Bando Y.，Zhu Y.C.，et al.Single-crystalline AlN nanotubes with carbon-layer coatings onthe outer and inner surfaces via a multiwalled carbon nanotube template inducedroute.Adv.Mater.17(2005)2，213-217]、碳热还原法[Pathak，L.C.，Ray，A.K.，Das，S.，et al.Carbothermal synthesis of nanocrystalline aluminum nitride powders.J.Am.Cer.Soc.82(1999)1，257-260；Kuang，J.C.，Zhang C.R.，et al.Synthesis ofhigh thermal conductivity nano-scale aluminum nitride by a new carbothermalreduction method from combustion precursor.Journal of Crystal Growth256(2003)3-4，288-291；Kuang，J.C.，C.R.Zhang，et al.Influence of processingparameters on synthesis of nano-sized AlN powders.Journal of Crystal Growth263(2004)1-4，12-20]电弧放电法[Tondare V.N.，Balasubramanian C.，Shende S.V.，et al.Field emission from open ended aluminum nitride nanotubes.Appl.Phys.Lett.80(2002)4813-4815；Tang Y.B.，Cong H.T.，Z.G Zhao，and H.M.Cheng.Fieldemission from AlN nanorod array.Appl.Phys.Lett.86(2005)153104]、水热反应法[Hao X.P.，Yu M.Y.，Cui D.L.，et al.Synthesize AlN nanocrystals in organicsolvent at atmospheric pressure.Journal of Crystal Growth 242(2002)1-2，229-232]、直接氮化Al法[Wu，Q.，Hu，Z.，Wang，X.Z.，et al.Synthesis andOptical Characterization of Aluminum Nitride Nanobelts.J.Phys.Chem.B107(2003)9726-9729；Yin，L.W.，Bando，Y.，Zhu，Y.C.，et al.Growth and FieldEmission of Hierarchical Single-Crystalline Wurtzite AlN Nanoarchitectures.Adv.Mater.17(2005)110-114]等。这些方法各有利弊，氯化物辅助法和水热反应法制备的产物含有杂质且质量不高，制备工艺较为复杂；电弧放电法不适合大批量生产，工艺参数控制较多；碳纳米管模板法可以制备氮化铝纳米管或纳米线，但是纳米管的使用提高了制备成本；碳热还原法一般使用Al₂O₃做Al源制备AlN纳米粉末，可以大批量生产且制备成本低廉，但很难制备出一维纳米结构。所以利用Al₂O₃做Al源，通过改进碳热还原法制备形貌可控的一维AlN纳米结构，可以降低制备成本，是一种有较好发展前景的选择。