[发明专利]一种双元SiC多孔结构的制备方法

说明书

一种双元SiC多孔结构的制备方法，它属于吸波、环保、催化、生物传感、半导体材料、能源和核防护材料制备领域，具体涉及一种双元SiC多孔材料的制备方法。本发明的目的是要解决传统SiC材料力学性能差的问题。制备方法：一、压片；二、造孔；三、预烧成型，得到SiC多孔骨架；四、负载催化剂；五、固相反应，得到双元SiC多孔结构。优点：一、常温以及高温吸波性能优异；二、具有优异力学性能；三、具有良好的防隔热性能。本发明主要用于制备双元SiC多孔结构。

技术领域

本发明属于吸波、环保、催化、生物传感、半导体材料、能源和核防护材料制备领域，具体涉及一种双元SiC多孔材料的制备方法。

背景技术

随着电子设备和通信系统的广泛应用，电磁波被广泛应用于民用和军事领域，并可能导致电磁污染、信息泄露和生物免疫系统损伤等问题。为了解决电磁污染的普遍存在，在电力、航天等领域长期高温暴露等极端条件下，研制重量轻、隔热、频率范围广、强度高、热稳定性好的吸波材料是一个日益增长的挑战。电磁波吸收性能由微观结构和形貌决定的。多孔结构是一种很有发展前途的轻质材料结构，其作为微结构与不同应用要求之间的多功能协同优化设计已被广泛研究。大量的研究已经证明，多孔结构有助于增加材料内部的孔壁和表面界面。然而，轻质多孔材料通常是以牺牲机械稳定性为代价的。碳化硅(SiC)由大量的定向共价键组成的，这导致了传统SiC材料的低韧性。

发明内容

本发明的目的是要解决传统SiC材料力学性能差的问题，而提供一种双元SiC多孔结构的制备方法。

一种双元SiC多孔结构的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、压片：先将SiC晶须与造孔剂均匀混合，再加入粘结剂，按照实际需要准备模具，利用液压机在模具中直接压制成型，得到压片成型的块体；所述SiC晶须与造孔剂的质量比为1～4:1；所述SiC晶须的质量与粘结剂的体积比为1g:(0.2～1)mL；

二、造孔：压片成型的块体在空气下升温至400～800℃，并在温度为400～800℃下脱除造孔剂，得到脱除造孔剂后块体；

三、预烧成型：以惰性气体作为保护气，对脱除造孔剂后块体进行烧结，烧结2h～4h，再冷却至室温，得到SiC多孔骨架；

四、负载催化剂：将SiC多孔骨架浸于金属元素催化剂溶液中，真空浸渍12h～24h，取出后干燥至恒重，得到负载催化剂后SiC多孔骨架；

五、固相反应：将负载催化剂后SiC多孔骨架放置在硅源上，在惰性气体下进行烧结，烧结2h～4h，再冷却至室温，得到双元SiC多孔结构；所述负载催化剂后SiC多孔骨架与硅源的质量比为1:1～4。

本发明优点：一、本发明开发了一种简便、易于放大的制备双元SiC多孔结构的方法，该双元SiC多孔结构保持SiC骨架的多孔结构同时在孔结构内部生长出第二元串珠状SiC，本发明以SiC晶须为原料，添加造孔剂，引入硅源，以金属元素催化剂为催化剂，然后在惰性气体环境下进行高温烧结，最终形成双元SiC多孔结构，制备的双元SiC多孔结构的常温以及高温吸波性能优异；二、本发明通过改变金属元素催化剂的用量可调节多孔结构内部的第二元SiC的数量以及长度；三、本发明通过改变多孔结构内部的第二元SiC的数量以及长度可以制备出具有优异力学性能的多孔SiC结构，相较于第一元SiC骨架其力学性能提升15倍；四、制备的双元SiC多孔结构具有良好的防隔热性能。

附图说明

图1为实施例1步骤三中得到的SiC多孔骨架的微观形貌；

图2为实施例1得到的双元SiC多孔结构的微观形貌；

图3为XRD图谱，图中S0为实施例1步骤三中得到的SiC多孔骨架的XRD图谱，S3为实施例1得到的双元SiC多孔结构的XRD图谱，S2为实施例2得到的双元SiC多孔结构的XRD图谱，S1为实施例3得到的双元SiC多孔结构的XRD图谱；