[发明专利]获得包覆层厚度可控的SiC@SiO2纳米电缆及无包覆SiC纳米线的制备技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米电缆的包覆层厚度可控去除技术，具体为采用碱洗法对SiC@SiO₂纳米电缆进行处理，通过控制反应时间，获得了SiO₂包覆层厚度可控的SiC@SiO₂纳米电缆及无包覆SiC纳米线。 

技术背景

许多纳米电缆，例如Si@SiO_x-C，Cu/C，MnO₂/ZTO/CF，AlN/GaN和Ag/C，具有极好的物理和化学性能使其在一些工业领域得到了广泛的应用。然而在大量的一维或准一维的带有包覆层的纳米材料中，SiC纳米线也同样被不同的纳米材料所包覆，例如SiC/SiO₂/BN，SiC/Al₂O₃，SiC/BN和SiC/C，由于它们具有突出的光致发光性能、场发射性能和显著的电学性能，因此，吸引了研究人员的广泛关注。 

众所周知，SiC@SiO₂纳米电缆具有良好的机械性能和超亲水性能，这为其在陶瓷增韧及自清洁领域的应用奠定了基础。到目前为止，有很多关于SiC@SiO₂纳米电缆合成方法的报道，例如，李贺军等人采用化学气相沉积法，以氢气为载气将反应气源甲基三氯硅烷带入已升温至1050℃～1300℃的立式气相沉积炉内，沉积10min～120min，得到了SiC@SiO₂同轴纳米电缆(中国发明专利，申请号201210243056.0)；王志江等人利用Si粉、SiO₂粉和碳纳米管粉体为原料，在氩气气氛下升温至1400℃并保温2h，得到烧结混合粉体，再将其置于马弗炉中，在700℃条件下保温8h去碳，得到SiC/SiO₂纳米线增强体(中国发明专利，申请号20120578947.1)；Wu等人采用碳热还原法，以硅和活性炭为原料，1350℃反应8h，制备了形貌较直的核壳结构SiC@SiO₂纳米线状产物，但产物中还有类珍珠链状、交叉状、网状等其他形貌产物(Wu R B，Zha B L，Wang L Y，et al.Core-shell SiC/SiO₂heterostructures in nanowires.Phys.Status.Solidi.A，2012，209(3)，553-558.)。本课题组采用化学气相沉积法，以Si粉和SiO₂粉为原料，1200℃～1300℃反应10min～20min，制备出了非晶SiO₂包覆SiC同轴纳米电缆(中国发明专利，申请号CN03134329)。然而，大部分报道的合成方法都会使SiO₂包覆层的厚度不均一、不可控，这阻碍了SiC@SiO₂纳米电缆潜在性能的进一步探索，进而限制了其在一些工业领域的应用。根据Ryu等人的报道可知，当SiO₂包覆层的厚度达到一定值时，SiC@SiO₂纳米电缆才具有显著的场发射性能(Ryu Y，Tak Y，Yong K.Direct growth of core-shell SiC-SiO₂ nanowires and field emission characteristics.Nanotechnology，2005，16，S370-S374.)。在最近的报道中，王志江等人采用质量分数为40％的HF酸洗处理SiC@SiO₂纳米电缆的SiO₂包覆层， 得到了无包覆SiC纳米线(中国发明专利，申请号20120516420.6)。HF酸洗处理是一种去除SiO₂包覆层有效的方法，但在处理过程中，生成物SiF₄是一种有毒气体，不可避免地对生态环境造成严重污染；同时，也很难控制SiO₂包覆层的厚度。 

综上所述，开发一种简单高效、低成本、绿色环保的SiO₂包覆层厚度可控的SiC@SiO₂纳米电缆及无包覆SiC纳米线的制备技术具有重要的理论意义和广阔的应用前景。 

发明内容

本发明提出了一种操作简单，成本低廉，高效环保的碱洗法对SiC@SiO₂纳米电缆进行处理，获得了包覆层厚度可控的SiC@SiO₂纳米电缆及无包覆SiC纳米线。