[发明专利]一种在SiC陶瓷表面制备碳化硅纳米带的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备碳化硅(SiC)纳米带的方法，在SiC陶瓷表面制备SiC纳米带的方法。

背景技术

近年来，由于纳米材料在现代科技领域潜在的应用价值，关于一维纳米材料(包括：纳米管、纳米线、纳米棒、纳米带等)的制备技术受到了广泛的关注。一维SiC纳米材料拥有优异的电学特性、光学特性和机械性能，在场发射、纳米电子器件以及先进复合材料领域具有潜在的巨大应用价值，其中SiC纳米带是作为在场发射、纳米电子器件以及先进复合材料领域应用的理想一维纳米材料。但是，目前国内外研究者关于SiC纳米带的制备方法报道较少。

文献1：“Quantum confinement effect and field emission characteristics of ultrathin3C-SiC nanobelts.Chemical Physics Letters，461(2008)：242～245”介绍了一种利用Si粉、C粉和SiO₂粉为原料，采用微波法制备SiC纳米带。但该方法制备的产物中含有大量的C粉、Si粉和SiO₂粉，需要对其进行氧化纯化和酸纯化处理，进而使SiC纳米带的制备过程更加复杂。更为重要的是，在氧化纯化过程中，制备的SiC纳米带也会在一定程度上被氧化，很难制备出纯的SiC纳米带。上述缺点严重限制了该材料的广泛应用。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种在SiC陶瓷表面制备SiC纳米带的方法，可以简单、低成本、高效地制备大量的纯SiC纳米带，而且通过调整制备工艺可以对纳米带的形貌和尺寸进行控制。

技术方案

一种SiC纳米带的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将质量百分比为10～15％的Si粉，15～30％的C粉，40～70％的SiO₂粉和5～15％的二茂铁粉进行混合，然后置于松脂球磨罐中，球磨混合处理2～4小时；

步骤2：将粉料均匀铺满石墨坩埚底部，用一束3k碳纤维捆绑SiC陶瓷片后悬挂在石墨坩埚内的粉料上方；

步骤3：将石墨坩埚放入石墨为发热体的热压真空反应炉中，对真空炉进行真空处理后，通Ar至常压，以5～10℃/min升温速度将炉温从室温升至1600～1800℃，保温1～3小时，关闭电源自然冷却至室温；整个过程中通Ar保护；

步骤4：取出石墨坩埚，清理SiC陶瓷片上的碳纤维，在SiC陶瓷片上得到SiC纳米带。

所述SiC陶瓷片清洗后放入烘箱中烘干。

所述对真空炉进行真空处理为：抽真空30分钟后使真空度达到-0.09MPa，保真空30分钟。

所述Si粉的纯度为99.5％、粒度为300目。

所述C粉的纯度为99％，粒度为320目。

所述SiO₂粉的纯度为分析纯、粒度为300目。

所述Al₂O₃粉的纯度为分析纯，粒度为100～200目。

所述二茂铁粉的纯度为分析纯，粒度为300目。

有益效果

本发明提出的一种在SiC陶瓷表面制备SiC纳米带的方法。该方法以Si粉、C粉和SiO₂粉为原料，同时引入二茂铁作为催化剂，采用化学气相沉积法在SiC陶瓷表面一次性制备出大量的纯SiC纳米带。该方法可以简单、低成本、高效地制备大量的纯SiC纳米带，而且通过调整制备工艺可以对纳米带的形貌和尺寸进行控制。

本发明的有益效果：该方法生产成本低、工艺简单、制备周期短，合成SiC纳米带的产率和纯度高；此外，通过调整二茂铁的含量以及制备温度可以有效控制合成SiC纳米带的形貌和尺寸。这些优点使该方法具有发展成大规模工业成产的潜力。

附图说明

图1：是发明实施例2所制备的SiC纳米带的低倍SEM照片

图2：是发明实施例2所制备的SiC纳米带的高倍SEM照

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

实施例1：

分别称取10g的Si粉，15g的C粉，70g的SiO₂粉和5g的二茂铁粉。置于松脂球磨罐中，取不同数量不同直径的玛瑙球放入松脂球磨罐中，在行星式球磨机上进行球磨混合处理2h，得到粉料。