專利名稱：一種針狀納米碳化硅的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針狀納米碳化硅的合成方法。
背景技術(shù)：
碳化硅作為第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料，擁有極為優(yōu)異的機(jī)械性能、熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性能、很高的熱導(dǎo)率以及很大的帶寬，被廣泛用于高溫、高頻、高功率等惡劣的環(huán)境下。與大塊的碳化硅單晶相比，碳化硅納米棒擁有更出色的電學(xué)和力學(xué)性能。一維納米碳化硅可作為增韌劑而用于制造復(fù)合材料。此外取向排列的碳化硅納米棒(納米線)還擁有場發(fā)射效應(yīng)，光致發(fā)光效應(yīng)等。哈佛大學(xué)的Lieber研究小組利用碳納米管和SiO或SiI2之間反應(yīng)首次制備一維納米碳化硅棒。此后，人們通過碳熱還原溶膠凝膠制得的含碳的硅膠制備一維納米碳化硅。也有利用化學(xué)氣相沉積法在硅底物上得到了一維納米碳化硅。中國科技大學(xué)的錢逸泰研究小組則用SiCl4和CCl4作為反應(yīng)物，金屬鈉作為催化劑，在高壓反應(yīng)釜中實(shí)現(xiàn)了一維納米碳化硅的生長。對(duì)于針狀納米碳化硅的報(bào)道較少，中山大學(xué)許寧生教授采用商業(yè)SiC粉體，在催化劑的作用下，制備了針狀的納米碳化硅，并研究了其場發(fā)射及光致發(fā)光性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種針狀納米碳化硅的合成方法，是以碳纖維為碳源，硅蒸汽為硅源制備針狀一維納米碳化硅，這種針狀一維納米碳化硅在碳基體呈發(fā)散狀生長。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是硅作為起始的原材料首先被置于石墨坩鍋里，然后將聚丙烯腈基碳纖維或活性碳纖維絲分布在于石墨坩鍋上，再倒置同樣直徑大小的坩鍋于裝有硅源的石墨坩鍋上，將上述整個(gè)裝置放置在真空高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，以10～30℃/min的升溫速率一直升溫到1500～1650℃，保溫時(shí)間3～9個(gè)小時(shí)。整個(gè)裝置在Ar的氣氛下進(jìn)行，保溫時(shí)間結(jié)束后，以5～20℃/min的降溫速率降溫到1200℃，然后關(guān)掉加熱電源，冷卻水一直循環(huán)直至整個(gè)裝置完全冷卻。
本發(fā)明具有的有益效果是它以碳纖維為碳源，硅蒸汽為硅源制備了針狀一維納米碳化硅。這種針狀一維納米碳化硅在碳基體呈發(fā)散狀生長。在碳基體上生長的針狀一維納米碳化硅在場發(fā)射效應(yīng)、光致發(fā)光及電致發(fā)光等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景。


附圖是針狀納米碳化硅的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1硅作為起始的原材料首先被置于石墨坩鍋里，然后將聚丙烯腈基碳纖維或活性碳纖維絲均勻分布在于石墨坩鍋上，為了盡可能增加碳纖維或活性碳纖維與硅蒸汽的接觸，再倒置同樣直徑大小的坩鍋于裝有硅源的石墨坩鍋上。將上述整個(gè)裝置放置在真空高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，以30℃/min的升溫速率一直升溫到1600℃，保溫時(shí)間9個(gè)小時(shí)。整個(gè)裝置在Ar的氣氛下進(jìn)行，以避免任何的氧化行為發(fā)生。保溫時(shí)間結(jié)束后，以5℃/min的降溫速率降溫到1200℃，然后關(guān)掉加熱電源，冷卻水一直循環(huán)直至整個(gè)裝置完全冷卻，附圖是針狀納米碳化硅的掃描電鏡圖。
實(shí)施例2硅作為起始的原材料首先被置于石墨坩鍋里，然后將聚丙烯腈基碳纖維或活性碳纖維絲均勻分布在于石墨坩鍋上，為了盡可能增加碳纖維或活性碳纖維與硅蒸汽的接觸，再倒置同樣直徑大小的坩鍋于裝有硅源的石墨坩鍋上。將上述整個(gè)裝置放置在真空高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，以10℃/min的升溫速率一直升溫到1650℃，保溫時(shí)間3個(gè)小時(shí)。整個(gè)裝置在Ar的氣氛下進(jìn)行，以避免任何的氧化行為發(fā)生。保溫時(shí)間結(jié)束后，以10℃/min的降溫速率降溫到1200℃，然后關(guān)掉加熱電源，冷卻水一直循環(huán)直至整個(gè)裝置完全冷卻。
實(shí)施例3硅作為起始的原材料首先被置于石墨坩鍋里，然后將聚丙烯腈基碳纖維或活性碳纖維絲均勻分布在于石墨坩鍋上，為了盡可能增加碳纖維或活性碳纖維與硅蒸汽的接觸，再倒置同樣直徑大小的坩鍋于裝有硅源的石墨坩鍋上。將上述整個(gè)裝置放置在真空高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，以20℃/min的升溫速率一直升溫到1500℃，保溫時(shí)間6個(gè)小時(shí)。整個(gè)裝置在Ar的氣氛下進(jìn)行，以避免任何的氧化行為發(fā)生。保溫時(shí)間結(jié)束后，以20℃/min的降溫速率降溫到1200℃，然后關(guān)掉加熱電源，冷卻水一直循環(huán)直至整個(gè)裝置完全冷卻。
權(quán)利要求
1.一種針狀納米碳化硅的合成方法，其特征在于該方法的步驟如下硅作為起始的原材料首先被置于石墨坩鍋里，然后將聚丙烯腈基碳纖維或活性碳纖維絲分布在于石墨坩鍋上，再倒置同樣直徑大小的坩鍋于裝有硅源的石墨坩鍋上，將上述整個(gè)裝置放置在真空高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，以10～30℃/min的升溫速率一直升溫到1500～1650℃，保溫時(shí)間3～9個(gè)小時(shí)。整個(gè)裝置在Ar的氣氛下進(jìn)行，保溫時(shí)間結(jié)束后，以5～20℃/min的降溫速率降溫到1200℃，然后關(guān)掉加熱電源，冷卻水一直循環(huán)直至整個(gè)裝置完全冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種針狀納米碳化硅的合成方法。硅作為起始的原材料首先被置于石墨坩堝里，然后將聚丙烯腈基碳纖維或活性碳纖維絲分布在于石墨坩堝上，再倒置同樣直徑大小的坩堝于裝有硅源的石墨坩堝上，放置在真空高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，以10～30℃/min的升溫速率一直升溫到1500～1650℃，保溫時(shí)間3～9個(gè)小時(shí)。整個(gè)裝置在Ar的氣氛下進(jìn)行，保溫時(shí)間結(jié)束后，以5～20℃/min的降溫速率降溫到1200℃，然后關(guān)掉加熱電源，冷卻水循環(huán)直至完全冷卻。它以碳纖維為碳源，硅蒸氣為硅源制備了針狀一維納米碳化硅。這種針狀一維納米碳化硅在碳基體呈發(fā)散狀生長。在碳基體上生長的針狀一維納米碳化硅在場發(fā)射效應(yīng)、光致發(fā)光及電致發(fā)光等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01B31/36GK1861521SQ20061005170
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者陳建軍 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)