[发明专利]一种带有涂层的碳质材料及其制备方法

权利要求书

1.一种带有涂层的碳质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在碳质材料基体表面形成微结构凹槽，并在所述碳质材料基体表面制备金属催化剂层；

(2)使用含硅浆料对所述碳质材料基体进行浸渗处理，所述含硅浆料包括10质量份的纳米硅粉和2～3质量份的蜡质碳源；

(3)将所述经过浸渗处理的碳质材料基体置于反应装置中加热生长形成碳化硅纳米线连接层，得到中间产品A；

(4)将中间产品A置于沉积装置内，并通入稀释气体、硅源气体和碳源气体，在中间产品A上沉积形成碳化硅纳米线增强碳化硅层，得到中间产品B；

(5)在所述中间产品B上沉积制备碳化硅-碳化锆复合层，并进行后处理，得到中间产品C；

(6)在所述中间产品C上沉积制备碳化锆层，即得所述带有涂层的碳质材料。

2.根据权利要求1所述的带有涂层的碳质材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述微结构凹槽的深度为10～20μm，宽度为2～5μm；所述微结构凹槽采用激光刻蚀的方法形成。

3.根据权利要求1所述的带有涂层的碳质材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述浸渗处理的操作为：将所述含硅浆料刷涂在碳质材料基体表面，并在室温下旋转浸渗；刷涂次数为3～5次，每次刷涂后再室温干燥2～10min；浸渗时间为1～3h，旋转速度为10～30/圈。

4.根据权利要求1所述的带有涂层的碳质材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述碳化硅纳米线连接层的加热生长过程中，先于真空条件下加热生长1～2h，再向反应装置中通入稀释气体、硅源气体和碳源气体，继续生长0.5～2h。

5.根据权利要求4所述的带有涂层的碳质材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述碳化硅纳米线连接层的生长温度为1100～1350℃，生长时间为1.5～4h；所述碳源气体和硅源气体的体积比为1：(2～4)，所述稀释气体的体积为碳源气体和硅源气体总体积的3～5倍。

6.根据权利要求1所述的带有涂层的碳质材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述碳化硅纳米线增强碳化硅层的沉积温度为1000～1400℃，沉积时间为5～20h。

7.根据权利要求1-6任一项所述的带有涂层的碳质材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述碳化硅-碳化锆复合层采用双气相通入法沉积获得，通入的气体为四氯化硅、四氯化锆、碳源气体和稀释气体，四氯化硅、四氯化锆的摩尔比为1:1。

8.根据权利要求1-6任一项所述的带有涂层的碳质材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述后处理操作为将碳质材料基体置于铺有硅粉的热处理炉内进行热处理，热处理温度为2000～2200℃，热处理时间为1～2h。

9.根据权利要求1-6任一项所述的带有涂层的碳质材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述碳化锆层采用高温化学气相沉积法制备，沉积温度为1700～1800℃，沉积时间为3～5h，原料气体为四氯化锆，稀释气体为氢气，原料气体与稀释气体的体积比为1:1。

10.一种带有涂层的碳质材料，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。