CN111099919B - 一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：将氮化硅、一氧化硅、烧结助剂、造孔剂和凝胶助剂均匀混合，调节pH值为8.5～11.5，并球磨，得混合浆料；将混合浆料注模成型，固化后经干燥、脱模、排胶，得到陶瓷坯体；将陶瓷坯体置于化学气相渗透炉中，在气态先驱体的氛围下进行沉积烧结，得陶瓷样品；将陶瓷样品下方间隔铺放硅源，将陶瓷样品和硅源在保护气氛下进行无压放电等离子烧结，即得到具有多级孔结构的氮化硅陶瓷。本发明制备得到的氮化硅陶瓷透气性良好、适用于烟尘过滤且制备工艺简单、微观结构可调。

Description

一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及多孔陶瓷的制备领域，尤其涉及一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷及其制备方法。
背景技术
近年来，我国工业污染问题日益严重，其中工业粉尘的违规排放尤其突出。工业粉尘主要来源于固体物料的机械粉碎和研磨，粉状物料的混合、筛分、包装及运输，物质燃烧产生的烟尘等。这类粉尘的粒径分布多为几百微米到几百纳米，其中粒径在10μm以下的颗粒排放物严重危害人体健康，特别是有毒的金属粉尘和非金属粉尘（铬、锰、镉、铅、汞、砷等）能引起中毒或死亡。此外，工业粉尘的肆意排放也加剧了大气中PM10和PM2.5的污染。因此，发展工业粉尘的有效去除技术十分重要。
常见的工业除尘方法有机械式除尘（包括重力沉降，惯性除尘，旋风除尘等），过滤式除尘，湿式气体洗涤，静电除尘，以及近年发展的新式除尘方法，如复合式除尘，磁力除尘以及电凝聚除尘技术等。对于冶炼厂、电厂等初级排放的粒径较小的烟尘（PM2.5以下），其温度很高，采用常规除尘方法对设备要求苛刻，而采用过滤的方法较为有效。这对过滤装置材料提出了苛刻要求，如化学稳定性和热稳定性好，耐强酸耐腐蚀，在室温及高温下与粉体不发生破坏性化学反应；轻质高强；有较高的孔隙率、较好的通透性及合理的孔径梯度分布；成本低廉，易于加工成型等。
多孔氮化硅陶瓷耐高温且抗氧化温度高，力学性能较好，抗热震，耐磨损，耐酸碱和化学腐蚀，综合性能优异，是高温烟尘过滤装置的理想材料之一。多孔氮化硅陶瓷在结构上分为单级均质和梯度多孔。单级均质的多孔结构对烟尘的过滤有一定效果，但较难实现对宽粒径分布烟尘的有效过滤。梯度多孔结构气孔率或孔径或孔结构随样品尺寸作有规律变化，非对称结构容易实现小孔径大透气，具有高过滤精度、大透气系数、反洗效果好的特点，用在过滤分离领域可大大提高过滤精度和过滤效率，特别适用于温度高、具有腐蚀性等含有微细粒子的混合流体的分离、高温烟气除尘和精细过滤等过程，因此越来越受到人们的重视。
专利CN102417366A公开了一种孔梯度多孔SiC陶瓷及其制备方法，将成孔剂与细SiC颗粒按不同配比混合搅拌均匀，然后把不同配比的混合粉体逐层铺到金属模具，压制成型后烧结，得到梯度多孔SiC陶瓷。专利CN101323528A公开了一种连续孔梯度SiC陶瓷管的制备方法，将均匀分散的凝胶注膜悬浮液注入模具中进行离心，悬浮浆料在离心力作用下，通过加热发生凝胶化反应固化成型，湿坯经脱模、干燥和烧结得到连续孔梯度陶瓷管。专利CN104311114A公开了一种真空发泡结合冷冻干燥技术制备梯度多孔氮化硅陶瓷，将氮化硅粉体、烧结助剂、粘结剂和水混合球磨，经真空发泡并冷冻干燥后高温烧结得到梯度多孔氮化硅陶瓷。前两种工艺主要介绍了碳化硅梯度多孔材料的制备方法，而第三种工艺需要在低温条件下制备，生产成本较高，且所得材料孔结构随样品尺寸没有明显的梯度变化。如何简单、低成本地构造微观结构可调的梯度多孔结构是一个难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种透气性良好、适用于烟尘过滤的且制备工艺简单、微观结构可调的具有多级孔结构的氮化硅陶瓷及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
S1、将氮化硅、一氧化硅、烧结助剂、造孔剂和凝胶助剂均匀混合，得混合粉体，将混合粉体分成两份，记为混合粉体I和混合粉体II，将混合粉体I与去离子水混合后进行预球磨，得到预混合浆料；
S2、将步骤S1中混合粉体II分成n份并分批次加入至预混合浆料中，每次加入混合粉体II后均球磨，当第n份混合粉体II加入后，加入pH调节剂调节pH值为8.5～11.5，并球磨均匀，得到混合浆料；其中，n≥4；
S3、将步骤S2中混合浆料进行注模成型，保温固化后经干燥、脱模、排胶，得到陶瓷坯体；
S4、将步骤S3中陶瓷坯体置于化学气相渗透炉中，在气态先驱体的氛围下进行沉积烧结，直至气孔率达到预期目标，得陶瓷样品；
S5、将步骤S4中陶瓷样品下方间隔铺放硅源，将陶瓷样品和硅源在保护气氛下进行无压放电等离子烧结，即得到具有多级孔结构的氮化硅陶瓷。
作为对上述技术方案的进一步改进：
所述步骤S1中，所述烧结助剂为Y2O3和Al2O3，所述氮化硅、一氧化硅、Y2O3和Al2O3的质量比为100∶1～20∶0.1～3∶0.1～3。
所述步骤S1中，所述造孔剂和凝胶助剂均为蛋清粉，且蛋清粉在混合粉体中的质量分数为5%～25%。
所述步骤S5中，所述保护气氛为氮气，所述无压放电等离子烧结的具体步骤为：以50℃/min～300℃/min的升温速率升温至1300℃～1700℃，保温2min～20min，冷却至室温。为
所述步骤S4中，所述气态先驱体为四氯化硅和氨气，所述沉积烧结的具体步骤为：以2℃/min～20℃/min的升温速率升到800℃～1200℃，保温50h～600h，总气压为0.5kPa～5.0kPa。
所述步骤S2中，n=5，第一份至第五份混合粉体II的质量百分比分别为35%～25%∶25%～20%∶25%～20%∶20%～15%∶15%～10%，相邻批次混合粉体II间的加入时间间隔为20min～60min；第n粉混合粉体II加入后的球磨时间为6h～12h。
所述pH调节剂为质量分数为10%～30%的四甲基氢氧化铵水溶液。
所述预混合浆料中固相体积分数为20%～60%。
所述步骤S3中，所述注模成型的温度为50℃～100℃，保温固化时间为10min～300min；所述干燥的具体步骤为：先在室温干燥12h～36h后，再在30℃～60℃温度下干燥36h～90h；所述排胶的具体步骤为：先在60℃～100℃下保温0.5h～6h，再以0.5℃/min～10℃/min升温速率加热至500℃～800℃，保温0.5h～6h。
所述步骤S5中，陶瓷样品与硅源的质量比为10:1～2:1。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷，由前述制备方法制备得到，包括初级多孔氮化硅陶瓷，二级多孔氮化硅陶瓷和氮化硅纳米线，所述二级多孔氮化硅陶瓷沉积于初级多孔氮化硅陶瓷的孔壁上并形成二级孔结构，所述氮化硅纳米线生长于初级多孔氮化硅陶瓷和/或二级多孔氮化硅孔壁上，所述氮化硅纳米线相交堆叠形成三级孔结构。
本发明的原理在于：
本发明基于化学气相渗透（CVI）以及凝胶注模工艺（Gel-casting工艺）能实现复杂构件的近净成型，易于实现工业化。Gel-casting工艺可用于制备多孔氮化硅陶瓷，形成初级孔结构，然后用CVI工艺对孔径进行调控，形成二级孔结构。同时，在多孔材料中生长一维纳米线，纳米线交叉间隔形成三级孔结构，类似于高等动物鼻腔内的鼻毛能对空气中的粉尘进行有效抵挡。由三级孔结构组成、孔径覆盖1~>100 μm范围、具有类鼻腔结构的梯度多孔氮化硅陶瓷材料有望实现对高温烟尘的有效过滤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷材料及其制备方法，氮化硅陶瓷材料的初级孔结构（>100μm）由凝胶注模工艺形成，二级孔结构（10～50μm）采用CVI工艺在初级孔壁沉积氮化硅陶瓷制备，三级孔结构由采用气-固生长的氮化硅纳米线交叉间隔构成。类似于高等动物的鼻腔，透气性良好（透气度为5.16 cm3·cm/(cm2·s·kPa)）有望用于工业高温烟尘中包含PM2.5在内的不同粒径颗粒进行过滤。
2、本发明通过控制混合浆料中氮化硅的固相含量、造孔剂用量以及烧结制度（烧结速率和烧结温度），可控制氮化硅陶瓷材料的气孔率、孔径大小和分布；而通过CVI沉积时间的控制，又可实现对孔隙内壁上“窗口”数量和沉积厚度的调控，即二级孔结构的数量。同时，由于氮化硅纳米线生长在多孔氮化硅陶瓷的初级孔孔壁表面，并交叉延生至二级孔结构的空腔内部，前期形成的多级通孔结构有利于后期氮化硅纳米线的生长。
3、本发明利用无压放电等离子烧结技术制备梯度多孔陶瓷材料，其传热效率高、升温速率快、烧结时间短，一方面可在晶粒接触点实现局部预融，产生缩颈，快速提高坯体的强度；另一方面，可在二级孔孔壁上快速生长一维纳米线，堆叠形成三级孔结构。
4、本发明利用气-固机理生长一维纳米材料，原料内部添加硅源（氮化硅、一氧化硅）和外部平铺硅源有利于提高高温条件下硅蒸气浓度，进而有利于在短时间内生长得到氮化硅纳米线，且硅源采用一氧化硅（SiO），价格低廉，在未添加催化剂的条件下即可直接得到相应的纳米线，大大简化了工艺过程，降低了成本，可实现工业化生产。
附图说明
图1为本发明的氮化硅陶瓷的结构示意图。
图2为本发明实施例1中氮化硅陶瓷样品的光学照片。
图3为本发明实施例1制得的氮化硅陶瓷样品及其XRD谱图。
图4为本发明实施例1制得的氮化硅陶瓷的SEM照片。
图5为本发明实施例1制得的氮化硅陶瓷的孔径分布曲线。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明，以下材料或仪器均为市售。
本发明一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
S1、将氮化硅、一氧化硅、烧结助剂、造孔剂和凝胶助剂均匀混合，得混合粉体，将混合粉体分成两份，记为混合粉体I和混合粉体II，将混合粉体I与去离子水混合后进行预球磨，得到预混合浆料；
S2、将步骤S1中混合粉体II分成n份并分批次加入至预混合浆料中，每次加入混合粉体II后均球磨，当第n份混合粉体II加入后，加入pH调节剂调节pH值为8.5～11.5，并球磨均匀，得到混合浆料；其中，n≥4；
S3、将步骤S2中混合浆料进行注模成型，保温固化后经干燥、脱模、排胶，得到陶瓷坯体；
S4、将步骤S3中陶瓷坯体置于化学气相渗透炉中，在气态先驱体的氛围下进行沉积烧结，直至气孔率达到预期目标，得陶瓷样品；
S5、将步骤S4中陶瓷样品下方间隔铺放硅源，将陶瓷样品和硅源在保护气氛下进行无压放电等离子烧结，即得到具有多级孔结构的氮化硅陶瓷。
本发明的具有多级孔结构的氮化硅陶瓷包括初级多孔氮化硅陶瓷，二级多孔氮化硅陶瓷和氮化硅纳米线，所述二级多孔氮化硅陶瓷沉积于初级多孔氮化硅陶瓷的孔壁上并形成二级孔结构，所述氮化硅纳米线生长于初级多孔氮化硅陶瓷和/或二级多孔氮化硅孔壁上，所述氮化硅纳米线相交堆叠形成三级孔结构。如图1所示，本发明的具有多级孔结构的氮化硅陶瓷，初级孔结构（>100 μm）由造孔剂形成，二级孔结构（10～50μm）为采用CVI工艺在初级孔壁沉积氮化硅陶瓷制备而成，三级孔结构由气-固生长的氮化硅纳米线在样品底部交叉间隔构成。
实施例1：
本实施例的一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
（1）将100g氮化硅陶瓷粉体、3g一氧化硅、1.8gY2O3、1.2gAl2O3和10g蛋清粉混合均匀，称取混合粉体质量分数30%的量记为混合粉体I，余量记为混合粉体II，将混合粉体I中加入66.7g去离子水进行预球磨，得到预混合浆料。
（2）将混合粉体II分成五份，质量百分比为30%，20%，20%，15%，15%的混合粉体II，分批次加入步骤（1）所得的预混合浆料，每次加入后球磨30min，即每次加入的时间间隔为30min，当最后一份混合粉体II加完之后，再用质量分数25%的pH调节剂（本实施例为四甲基氢氧化铵水溶液）调节浆料的pH值为10.0，继续球磨6h，得到混合浆料。
（3）将步骤（2）所得的混合浆料进行注模成型，并在80℃水浴蒸锅条件下保温固化30min，样品随水浴冷却至室温后，室温放置36h，再转移至60℃烘箱干燥72h，然后脱模，100℃保温1h后，再以1℃/min的升温速率升到600℃保温2h，得到陶瓷坯体，其密度为0.46g/cm3，开孔率为82.1%。
（4）将步骤（3）所得陶瓷坯体放入CVI炉中进行沉积烧结，以8℃/min的升温速率升到950℃，通入先驱体四氯化硅和氨气，保持气压为1.0kPa，保温160h后，随炉自然冷却至室温，即可得到梯度多孔的氮化硅陶瓷样品，其密度为0.67g/cm3，孔隙率为77.6%，其光学照片如图2所示，可见明显的深浅颜色界线，说明沉积方向为由外向内渗透。
（5）将步骤（4）所得氮化硅陶瓷样品4.8g架在坩埚上，坩埚内平铺2.0g SiO粉体，氮化硅陶瓷样品与粉体不接触，然后将坩埚和氮化硅陶瓷样品整体放入放电等离子烧结用石墨模具中，在氮气气氛下进行烧结，以100℃/min的升温速率升至1500℃保温5min后，随炉自然冷却至室温，即可得到具有多级孔结构的氮化硅陶瓷，其物相组成及微观形貌分别如图3和图4所示。
图3为本发明实施例1制得的氮化硅陶瓷样品及其XRD谱图。图3a为CVI之后的XRD谱图，3b为SPS烧结后的XRD谱图，由图可知，CVI和SPS烧结之后，物相均以α氮化硅为主，存在少量的β氮化硅。图4为本发明实施例1制得的氮化硅陶瓷的SEM照片。其中，图4a为氮化硅陶瓷断面微观形貌，图4b和图4c对应于图4a中浅色区和深色区孔隙内壁局部放大图；图4c***图表明了图4a中深色区孔内壁表面氮化硅沉积厚度；图4d为底部孔隙壁上氮化硅纳米线的生长状态。由图4可知，经过CVI后得到的多孔氮化硅气孔壁上出现了许多“窗口”形成通孔结构，“窗口”孔径大小在10～50μm之间，图4a中浅色区的内壁孔表面多为短棒状的α-氮化硅，而深色区的内壁孔表面已经全部被非晶态氮化硅覆盖，由图4c***图中可以明显观察到CVI沉积厚度为6～7μm。最后样品底部生长得到的纳米线为疏松多孔结构，不仅覆盖于初级气孔壁表面上，还延伸至二级孔空腔内部构成织网结构，在样品底部外表面形成了一层致密层，纳米线形成的织网结构其织网间孔隙小于2μm。
经检测，本实施例制得的氮化硅陶瓷的密度为0.68g/cm3，开气孔率为76.5%，孔径分布曲线如图5所示，与SEM表征结果相符（其中压汞测试中0.25μm左右孔径并非SEM照片中的第三级孔，而是氮化硅颗粒间的孔隙）。其压缩强度为20.6MPa。根据GB/T1968-1980测试得到的多孔陶瓷透气度为5.16 cm3·cm/(cm2·s·kPa)，其透气性良好，可用于烟尘的有效过滤。
实施例2：
本实施例的一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
（1）将100g氮化硅陶瓷粉体、3g一氧化硅、2.0g Y2O3、1.5g Al2O3和7.5g蛋清粉混合均匀，称取混合粉体质量分数35%的量记为混合粉体I，余量记为混合粉体II，将混合粉体I中加入66.7g去离子水进行预球磨，得到预混合浆料。
（2）在混合粉体II分成五份质量百分比为35%，20%，20%，15%，10%的混合粉体II分批次加入步骤（1）所得的预混合浆料，每次加入后球磨20min，即每次加入的时间间隔为20min，当最后一份混合粉体II加完之后，再用质量分数25%的pH调节剂（本实施例为四甲基氢氧化铵水溶液）调节浆料的pH值为10.6，继续球磨8h，得到混合浆料。
（3）将步骤（2）所得的混合浆料进行注模成型，并在80℃水浴蒸锅条件下保温固化40min，样品随水浴冷却至室温后，室温放置36h，再转移至60℃烘箱干燥72h，然后脱模，并在马弗炉中进行排胶：在100℃保温1h后，再以1℃/min的升温速率升到600℃保温2h，得到陶瓷坯体，其密度为0.42g/cm3，开孔率为85.4%。
（4）将步骤（3）所得的陶瓷坯体放入CVI炉中进行沉积烧结，以8℃/min的升温速率升到1000℃，通入先驱体四氯化硅和氨气，保持气压为1.2kPa，保温250h后，随炉自然冷却至室温，得到梯度多孔的氮化硅陶瓷样品，其密度为0.96g/cm3，孔隙率为51.4%。
（5）将步骤（4）所得氮化硅陶瓷样品6.5g架在坩埚上，坩埚内平铺3.0g SiO粉体，氮化硅陶瓷样品与粉体不接触，然后将坩埚和氮化硅陶瓷样品整体放入放电等离子烧结的石墨模具中，在氮气气氛下进行烧结，以200℃/min的升温速率升至1500℃保温3min后，随炉自然冷却至室温，即可得到具有多级孔结构的氮化硅陶瓷。
经检测，本实施例制得的氮化硅陶瓷的密度为1.0 g/cm3，开气孔率为50.2%，孔径分布主要在三个区域0.2μm、10～30μm、100～200μm，压缩强度为28.9MPa。
实施例3：
本实施例的一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
（1）将100g氮化硅陶瓷粉体、10g一氧化硅、1.8gY2O3、1.2gAl2O3和15.0g蛋清粉混合均匀，称取混合粉体质量分数30%的量记为混合粉体I，余量记为混合粉体II，将混合粉体I中加入72.3g去离子水进行预球磨，得到预混合浆料。
（2）在混合粉体II分成五份质量百分比为30%，25%，20%，15%，10%的质量百分比分批次加入步骤（1）所得的预混合浆料，每次加入后球磨30min，即每次加入的时间间隔为30min，当最后一份混合粉体加完之后，再用质量分数25%的pH调节剂（本实施例为四甲基氢氧化铵水溶液）调节浆料的pH值为10.3，继续球磨9h，得到混合浆料。
（3）将步骤（2）所得的混合浆料进行注模成型，并在70℃水浴蒸锅条件下保温固化50min，样品随水浴冷却至室温后，室温放置36h，再转移至60℃烘箱干燥72h，然后脱模，并在马弗炉中进行排胶：在100℃保温1h后，再以1℃/min的升温速率升到600℃保温2h，得到陶瓷坯体，其密度为0.50g/cm3，开隙率为83.8%。
（4）将步骤（3）所得的陶瓷坯体放入CVI炉中进行沉积烧结，以8℃/min的升温速率升到1000℃，通入先驱体四氯化硅和氨气，保持气压为0.8kPa，保温90h后，随炉自然冷却至室温，得到梯度多孔的氮化硅陶瓷样品，其密度为0.57g/cm3，孔隙率为80.0%。
（5）将步骤（4）所得氮化硅陶瓷样品7.7g架在坩埚上，坩埚内平铺3.0g SiO粉体，氮化硅陶瓷样品与粉体不接触，然后将坩埚和氮化硅陶瓷样品整体放入放电等离子烧结的石墨模具中，在氮气气氛下进行烧结，以100℃/min的升温速率升至1400℃保温5min后，随炉自然冷却至室温，即可得到具有多级孔结构的氮化硅陶瓷。
经检测，本实施例制得的氮化硅陶瓷的密度为0.61 g/cm3，开气孔率为78.9%，孔径分布主要在三个区域1μm、10～50μm、100～300μm，压缩强度为16.5MPa。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将氮化硅、一氧化硅、烧结助剂、造孔剂和凝胶助剂均匀混合，得混合粉体，将混合粉体分成两份，记为混合粉体I和混合粉体II，将混合粉体I与去离子水混合后进行预球磨，得到预混合浆料；所述烧结助剂为Y2O3和Al2O3，所述氮化硅、一氧化硅、Y2O3和Al2O3的质量比为100∶1～20∶0.1～3∶0.1～3；所述造孔剂和凝胶助剂均为蛋清粉，且蛋清粉在混合粉体中的质量分数为5%～25%；所述预混合浆料中固相体积分数为20%～60%；
S2、将步骤S1中混合粉体II分成n份并分批次加入至预混合浆料中，每次加入混合粉体II后均球磨，当第n份混合粉体II加入后，加入pH调节剂调节pH值为8.5～11.5，并球磨均匀，得到混合浆料；其中，n≥4；
S3、将步骤S2中混合浆料进行注模成型，保温固化后经干燥、脱模、排胶，得到陶瓷坯体；
S4、将步骤S3中陶瓷坯体置于化学气相渗透炉中，在气态先驱体的氛围下进行沉积烧结，直至气孔率达到预期目标，得陶瓷样品；所述气态先驱体为四氯化硅和氨气；所述沉积烧结的具体步骤为：以2℃/min～20℃/min的升温速率升到800℃～1200℃，保温50h～600h，总气压为0.5kPa～5.0kPa；
S5、将步骤S4中陶瓷样品下方间隔铺放硅源，将陶瓷样品和硅源在保护气氛下进行无压放电等离子烧结，即得到具有多级孔结构的氮化硅陶瓷；所述无压放电等离子烧结的具体步骤为：以50℃/min～300℃/min的升温速率升温至1300℃～1700℃，保温2min～20min，冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述保护气氛为氮气。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，n=5，第一份至第五份混合粉体II的质量百分比分别为35%～25%∶25%～20%∶25%～20%∶20%～15%∶15%～10%，相邻批次混合粉体II间的加入时间间隔为20min～60min；第n粉混合粉体II加入后的球磨时间为6h～12h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述pH调节剂为质量分数为10%～30%的四甲基氢氧化铵水溶液。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述注模成型的温度为50℃～100℃，保温固化时间为10min～300min；所述干燥的具体步骤为：先在室温干燥12h～36h后，再在30℃～60℃温度下干燥36h～90h；所述排胶的具体步骤为：先在60℃～100℃下保温0.5h～6h，再以0.5℃/min～10℃/min升温速率加热至500℃～800℃，保温0.5h～6h。
6.一种具有多级孔结构的氮化硅陶瓷，其特征在于：所述氮化硅陶瓷由权利要求1至5中任一项所述制备方法制备得到，包括初级多孔氮化硅陶瓷，二级多孔氮化硅陶瓷和氮化硅纳米线，所述二级多孔氮化硅陶瓷沉积于初级多孔氮化硅陶瓷的孔壁上并形成二级孔结构，所述氮化硅纳米线生长于初级多孔氮化硅陶瓷和/或二级多孔氮化硅孔壁上，所述氮化硅纳米线相交堆叠形成三级孔结构。
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