CN1125892C - 一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法 - Google Patents
一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1125892C CN1125892C CN 99126280 CN99126280A CN1125892C CN 1125892 C CN1125892 C CN 1125892C CN 99126280 CN99126280 CN 99126280 CN 99126280 A CN99126280 A CN 99126280A CN 1125892 C CN1125892 C CN 1125892C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction
- silicon carbide
- preparing
- raw material
- nanometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
本发明公开了一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法。该方法是以SiO2和CH4为原料，依次经过SiO2的氧化还原反应，CH4的分解反应，Si与C的合成反应过程制成纳米级SiCw/SiCf；本发明的技术特征在于，所采用的原料气为CH4，还原剂为第I、第II主族金属的纳米粉末及所采用的过渡金属催化剂。本发明同以酚醛树脂为原料及以SiCl4为原料法生产纳米级碳化硅方法相比，具有制造成本低，无环境污染和节能的特点。
Description
本发明涉及一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法。它属于碳化硅纳米级材料制造技术。
碳化硅晶须/纤维(SiCw/SiCf)具有优良的综合力学性能，广泛应用于航天航空、国防和民用工业中；在化学工业中，它即可用做催化剂，又可作为催化剂的载体。
目前有关制造纳米级碳化硅晶须/纤维技术的报道，在文献(J.Amer.CeramicSoc.，1997，80(5)，1274-1276)中指出，采用SiO2、酚醛树脂、炭黑的超细粉，使用微波加热并在600℃条件进行合成；在文献(Chin.Phys.Lett.1998，15(9)，689-691)中指出，采用SiCl4、活性碳，在铁催化剂作用下，于1200℃合成。
现有的上述合成方法，前者采用酚醛树脂为原料，这不仅提高了制造成本，而且造成对环境的污染。后者是在较高温度下进行合成，能耗较高。
本发明的目的，在于提供一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法。该方法具有采用的原料对环境无污染，制造成本低，节能的特点。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的。以SiO2和烷烃气为原料，金属纳米粉末为还原剂及气体为助还原剂，在过渡金属催化剂的作用下，并依次经过SiO2的氧化还原反应，原料气的分解反应，Si与C的合成反应过程制备成纳米级碳化硅晶须/纤维，其特征在于，原料气采用CH4；氧化还原反应采用Mg、或者Ca、或者Na、或者K的纳米粉末为还原剂，以H2为助还原剂；原料气的分解反应，采用Co、或者Ni、或者它们的混合物为催化剂，反应的压力为0.1-5MPa；Si与C的合成反应温度在600-900℃。
上述的分解反应最佳反应压力为1-3MPa。
上述的合成反应最佳反应温度为700-800℃。
下面对本发明作以详细说明。
本发明的反应过程的表达式如下： M*为第I、第II主族金属纳米粉末。
在上述的反应中，有着诸多因素影响其硅底物的转化率及产物收率。实验证明，增大H2的流量，有利于提高SiCw/SiCf的形成、生长和完善及提高硅底物的转化率；实验也证明了，适当增加还原剂与硅底物之比，以及提高反应温度、延长反应时间、采用不同组分的催化剂，对提高产物的收率和改善形貌均有影响。
本发明的产物可通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外(IR)、X光电子能谱(XPS)、能量损失谱(EDS)进行检测加以确认，并可对其Si、C等元素作定量分析。本发明的产物SiCw/SiCf直径分布在10-80nm，长度为微米级。
本发明同现有技术相比，它的特点在于采用的原料对环境无污染，反应温度相对较低，制造成本低，节能，产物性能较好。
下面再以实施例和对比例对本发明加以进一步说明。
实施例一：
SiO2取0.2g与纳米Mg粉按1∶1混合均匀，加入适量Ni催化剂；将混合物转移入石英反应管，用N2吹扫5分钟，再用CH4吹扫15分钟，电炉加热至800℃，在CH4∶H2为100∶50ml/min的条件常压操作，反应2小时，产物收率为33％。
实施例二：
与实施例一其他条件和步骤相同，改变CH4∶H2为50∶100ml/min，反应时间为1小时，产物收率为40％。
实施例三：
与实施例一其他条件和步骤相同，改变SiO2∶Mg为1∶2时，产物收率为54％。
实施例四；
与实施例一其他条件和步骤相同，改变SiO2∶Mg为1∶3时，产物收率为49％。对比例一：
将SiO2粉末放入石英反应管，用电炉加热至800℃，通入CH4为2小时，没有发生反应。对比例二：
按实施例一的条件与步骤进行实验。当CH4∶H2为100∶0时，反应产物为纳米级的颗粒状碳化硅，而不是晶须，也不是纤维状碳化硅。
Claims (3)
1.一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法，它是以SiO2和烷烃气为原料，金属纳米粉末为还原剂及气体为助还原剂，在过渡金属催化剂的作用下，并依次经过SiO2的氧化还原反应，原料气的分解反应，Si与C的合成反应过程制备成碳化硅晶须/纤维，其特征是：原料气采用CH4；氧化还原反应采用Mg的纳米粉末为还原剂，以H2为助还原剂；原料气的分解反应，采用Co、或者Ni、或者它们的混合物为催化剂，反应压力为0.1-5MPa；Si与C的合成反应温度在600-900℃，得到的纳米级碳化硅晶须/纤维产物的直径为10-80nm，长度为数微米至数十微米。
2.按权利要求1所述的制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法，其特征在于：分解反应的反应压力为0.1-3Mpa。
3.按权利要求1所述的制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法，其特征在于：合成反应的反应温度为700-800℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 99126280 CN1125892C (zh) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 99126280 CN1125892C (zh) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1257944A CN1257944A (zh) | 2000-06-28 |
| CN1125892C true CN1125892C (zh) | 2003-10-29 |
Family
ID=5284373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 99126280 Expired - Fee Related CN1125892C (zh) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1125892C (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100415644C (zh) * | 2003-05-09 | 2008-09-03 | 陕西西科博尔科技有限责任公司 | 一种碳化硅晶须和微粉的工业制备方法 |
| CN100540456C (zh) * | 2005-07-12 | 2009-09-16 | 中国科学院物理研究所 | 一种纳米硅线/碳复合材料及其制备方法和用途 |
| CN100355948C (zh) * | 2006-03-16 | 2007-12-19 | 武汉科技大学 | 一种合成仿生碳化硅晶须的方法 |
| CN111087245A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-01 | 泰州市海创新能源研究院有限公司 | 一种气相法合成低氧低碳含量SiC纤维的方法 |
-
1999
- 1999-12-22 CN CN 99126280 patent/CN1125892C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1257944A (zh) | 2000-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5645090B2 (ja) | 単層カーボンナノチューブを含む炭素繊維集合体の製造方法及び該方法で製造された単層カーボンナノチューブを含む炭素繊維集合体。 | |
| US8167973B2 (en) | Microwave-assisted synthesis of carbon and carbon-metal composites from lignin, tannin and asphalt derivatives | |
| US7138100B2 (en) | Process for making single-wall carbon nanotubes utilizing refractory particles | |
| CA2580048A1 (en) | Metal carbides and process for producing same | |
| CN100443223C (zh) | 原位合成碳纳米管/镍/铝增强增韧氧化铝基复合材料制备方法 | |
| CN111392730B (zh) | 一种利用流化床结合碳热还原反应制备碳化硅晶须的方法及其应用 | |
| CN101891184B (zh) | 一种高温化学气相沉积法连续合成单壁碳纳米管的方法 | |
| CN112794330B (zh) | 一种碳化硼纳米线的制备方法 | |
| CN1125892C (zh) | 一种制备纳米级碳化硅晶须/纤维的方法 | |
| CN100369806C (zh) | 合成单一形貌氮化硼纳米管的方法 | |
| CN100400417C (zh) | 一种微米、亚微米和纳米碳化硅纤维的制备方法 | |
| CN1239758C (zh) | 大量制备β－SiC纳米晶须的方法 | |
| CN115231911B (zh) | 原位反应聚合物转化Sc2Si2O7-SiOC复相陶瓷及制备方法 | |
| Yan et al. | Catalytic growth of carbon nanotubes with large inner diameters | |
| CN111778421B (zh) | 铜基复合材料及其制备方法 | |
| CN1943926A (zh) | 一种钴—抑制剂超细复合粉末的制备方法 | |
| CN101696011B (zh) | 提高有机硅聚合物裂解法制备碳化硅纳米材料纯度的方法 | |
| Liu et al. | Novel synthesis of SiC/SiO2 nanochain heterojunctions from agricultural waste | |
| CN1150985C (zh) | 过渡金属氧化物／二氧化硅纳米复合粉体催化剂及其合成方法和该催化剂用于制备碳纳米管的方法 | |
| CN109573981B (zh) | 一种硅化物生长单壁碳纳米管的方法 | |
| CN114920247B (zh) | 一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法 | |
| JPH11124740A (ja) | カーボンマイクロコイル及びその製造方法 | |
| CN117285016A (zh) | 一种制备氮化硅纳米线的方法 | |
| CN115231937A (zh) | B4C表面原位生成SiC晶须的复合陶瓷粉体及制备方法 | |
| CN117534038A (zh) | 一种氮化硅纳米线及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |