一种合成β－ＳｉＣ纳米线的方法，采用硅藻土与硅粉在高温下反应生成的ＳｉＯ为硅源，以生物活性炭薄片作为碳源，在１２００～１４００℃的温度范围内通过碳热还原反应在生物活性炭薄片表面形成β－ＳｉＣ纳米线。本发明专利技术采用薄片生物活性炭可以通过竹材、木材等天然可再生植物碳化后制得，原材料来源广泛，成本低廉。生物活性炭比表面积高，表面活性大，在相对较低的温度下即可与ＳｉＯ发生反应形成β－ＳｉＣ纳米线。生物活性炭中天然存在的金属离子可以作为催化剂促进β－ＳｉＣ纳米线的生长。采用薄片生物活性炭可以避免颗粒状ＳｉＣ的形成，为高纯度β－ＳｉＣ纳米线的制备提供了有利条件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种e-SiC纳米线的合成方法。
技术介绍
P -SiC纳米线具有独特的光学性能、良好的电场发射性能以及具有优异的力学性能，不但在光电子材料领域具有极大的应用潜力，而且作为增 强相在复合材料领域也具有广阔的应用前景。目前，碳热还原法是合成SiC纳米线常用的方法之一。文献 "Hongjie Dai， Eric W. Wong， Yuan Z. Lu， Shoushan Fan, Charles M. Lieber， Synthesis and characterization of carbide nanorods， Nature, 375(1995)， 769-772"公开了一种碳热还原法合成P-SiC纳米线的方法， 该方法采用纳米碳管作为碳源与气相SiO反应，制备了高纯度的P-SiC 纳米线，但是纳米碳管成本太高，不适于P-SiC纳米线的大规模生产。 文献"Y. H. GA0， Y. B腦0， K. KURASHIMA， T. SAT0， SiC nanorods prepared from SiO and activated carbon, Journal of Materials Science, 37(2002) 2023-2029"公开了一种采用活性碳粉为碳源与气相SiO反应制 备e-sic纳米线的方法，该方法成本低，但是反应产物中含有大量的SiC颗粒，难以提取高纯度的e-sic纳米线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术在制备P-SiC纳米线中成本高、纯 度低的不足，提供了一种工艺简单，低成本、高纯度的P-SiC纳米线的 合成方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是1) 生物活性炭薄片的制备首先以木材或竹材天然可再生植物为原料，将其加工成厚度为lmm 3mm的薄片，将该薄片经水洗、干燥后在900 。C 100(TC下碳化，升温速率为30 90°C/h,保温8 12小时得到生物活 性炭薄片；2) 反应粉体的准备将硅藻土与硅粉按1:1 1.5:1的质量比进行混 合，球磨；3) 0-SiC纳米线的制备将反应粉体放置在刚玉坩埚或石墨坩埚中， 并将生物活性炭薄片插入坩埚中，在坩埚口覆盖上碳毡，将坩埚放入真空 烧结炉中升温至120(TC 140(rC，升温速率为250°C/h,保温1 2小时， 炉压控制在100Pa以下，取出生物活性炭薄片，将薄片表面的产物取下即可得到P-SiC纳米线。本专利技术采用薄片生物活性炭可以通过竹材、木材等天然可再生植物碳 化后制得，原材料来源广泛，成本低廉。生物活性炭比表面积高，表面活 性大，在相对较低的温度下即可与SiO发生反应形成e-SiC纳米线。生物 活性炭中天然存在的金属离子可以作为催化剂促进e -SiC纳米线的生长。 采用薄片生物活性炭可以避免颗粒状SiC的形成，为高纯度P -SiC纳米线 的制备提供了有利条件。附图说明图1是本专利技术所制备的e-SiC纳米线的X射线衍射图谱，其中横坐 标为衍射角，纵坐标为强度。图2是本专利技术在竹炭薄片上制备的P -SiC纳米线的微观形貌照片。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。 实施例l:本实施例采用松木为生物活性炭原料1) 生物活性炭薄片的制备首先将松木加工成厚度为lmm的薄片， 将该薄片经水洗、在鼓风干燥箱中烘干，烘干温度为70°C，烘干时间24 小时，然后再将干燥后的薄片900'C下碳化，升温速率为60°C/h，保温10 小时得到生物活性炭薄片；2) 反应粉体的准备将硅藻土与硅粉按1:1的质量比进行混合，球磨;3) SiC纳米线的制备将反应粉体放置在刚玉坩埚或石墨坩埚中， 并将生物活性炭薄片插入坩埚中，在坩埚口覆盖上碳毡，将坩埚放入真空 烧结炉中升温至140(TC,保温1小时，炉压控制在100Pa以下，取出生物 活性炭薄片，将薄片表面的产物取下即可得到SiC纳米线。实施例2:本实施例采用松木为生物活性炭原料1) 生物活性炭薄片的制备首先将松木加工成厚度为3nim的薄片， 将该薄片经水洗、在鼓风干燥箱中烘干，烘干温度为7(TC，烘干时间24 小时，然后再将干燥后的薄片IOO(TC下碳化，升温速率为30tVh，保温8 小时得到生物活性炭薄片；2) 反应粉体的准备将硅藻土与硅粉按1:1.3的质量比进行混合，3) P-SiC纳米线的制备将反应粉体放置在刚玉坩埚或石墨坩埚中， 并将生物活性炭薄片插入坩埚中，在坩埚口覆盖上碳毡，将坩埚放入真空 烧结炉中升温至1300'C,保温1.5小时，炉压控制在100Pa以下，取出生 物活性炭薄片，将薄片表面的产物取下即可得到SiC纳米线。实施例3:本实施例采用毛竹为生物活性炭原料1)生物活性炭薄片的制备首先将毛竹加工成厚度为2mm的薄片， 将该薄片经水洗、在鼓风干燥箱中烘干，烘干温度为7CTC，烘干时间24 小时，然后再将干燥后的薄片930'C下碳化，升温速率为50°C/h，保温9. 5小时得到生物活性炭薄片；2) 反应粉体的准备将硅藻土与硅粉按1:1.5的质量比进行混合， 球磨；3) 3-SiC纳米线的制备将反应粉体放置在刚玉坩埚或石墨坩埚中， 并将生物活性炭薄片插入坩埚中，在坩埚口覆盖上碳毡，将坩埚放入真空 烧结炉中升温至120(TC，保温2小时，炉压控制在100Pa以下，取出生物 活性炭薄片，将薄片表面的产物取下即可得到P-SiC纳米线。实施例4:本实施例采用毛竹为生物活性炭原料1) 生物活性炭薄片的制备首先将毛竹加工成厚度为3mm的薄片， 将该薄片经水洗、在鼓风干燥箱中烘干，烘干温度为7(TC，烘干时间24 小时，然后再将干燥后的薄片97(TC下碳化，升温速率为9(TC/h，保温9 小时得到生物活性炭薄片；2) 反应粉体的准备将硅藻土与硅粉按1:1.1的质量比进行混合， 球磨；3) e-SiC纳米线的制备将反应粉体放置在刚玉坩埚或石墨坩埚中， 并将生物活性炭薄片插入坩埚中，在坩埚口覆盖上碳毡，将坩埚放入真空 烧结炉中升温至1360。C，保温1.3小时，炉压控制在100Pa以下，取出生 物活性炭薄片，将薄片表面的产物取下即可得到P-SiC纳米线。图1为竹炭表面SiC纳米线的X射线衍射图谱，可以看出所制备的SiC 纳米线具有较高的纯度，主要以P-SiC为主，存在少量的堆垛层错。图2为竹炭薄片上生长的SiC纳米线的微观形貌，在竹炭表面SiC纳 米线分布密度较高，SiC纳米线较直，具有较大的长径比，直径小于100nm， 长度大于20 u m。权利要求1、，其特征在于1)生物活性炭薄片的制备首先以木材或竹材天然可再生植物为原料，将其加工成厚度为1mm～3mm的薄片，将该薄片经水洗、干燥后在900℃～1000℃下碳化，升温速率为30～90℃/h，保温8～12小时得到生物活性炭薄片；2)反应粉体的准备将硅藻土与硅粉按1∶1～1.5∶1的质量比进行混合，球磨；3)β-SiC纳米线的制备将反应粉体放置在刚玉坩埚或石墨坩埚中，并将生物活性炭薄片插入坩埚中，在坩埚口覆盖上碳毡，将坩埚放入真空烧结炉中升温至1200℃～1400℃，升温速率为250℃/h，保温1～2小时，炉压控制在100Pa以下，取出生物活性炭薄片，将薄片表面的产物取下即可得到β-SiC纳米线。全文摘要一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种β－ＳｉＣ纳米线的合成方法，其特征在于：１）生物活性炭薄片的制备：首先以木材或竹材天然可再生植物为原料，将其加工成厚度为１ｍｍ～３ｍｍ的薄片，将该薄片经水洗、干燥后在９００℃～１０００℃下碳化，升温速率为３０～９０℃／ｈ，保温８～１２小时得到生物活性炭薄片；２）反应粉体的准备：将硅藻土与硅粉按１∶１～１．５∶１的质量比进行混合，球磨；３）β－ＳｉＣ纳米线的制备：将反应粉体放置在刚玉坩埚或石墨坩埚中，并将生物活性炭薄片插入坩埚中，在坩埚口覆盖上碳毡，将坩埚放入真空烧结炉中升温至１２００℃～１４００℃，升温速率为２５０℃／ｈ，保温１～２小时，炉压控制在１００Ｐａ以下，取出生物活性炭薄片，将薄片表面的产物取下即可得到β－ＳｉＣ纳米线。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李翠艳，黄剑锋，曹丽云，吴建鹏，卢靖，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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