The invention discloses a method for preparing a silicon nitride nanowire and a silicon nitride nanowire, belonging to the field of nanometer material preparation technology. The preparation method comprises the following steps: containing one or more of Fe, Co, Ni, Cu and Mo in the two yuan, three yuan or four yuan of layered double hydroxides metal hydroxide (LDH) as the catalyst precursor, and silica fume mixed into the reactor in the carrier gas under protection; the mixture is heated to the pretreatment temperature, pretreatment with hydrogen; maintain the pretreatment temperature, gas containing nitrogen source passes through the reactor, nitridation reaction, through chemical vapor deposition process in LDH grown on silicon nitride nanowires; chemical vapor deposition product obtained after purification, to obtain silicon nitride nanowires. The invention effectively controls the diameter, the length and the appearance of the silicon nitride nanowire, and the yield is high.
【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅纳米线的制备方法和氮化硅纳米线
本专利技术涉及纳米材料制备
,特别涉及一种氮化硅纳米线的制备方法和氮化硅纳米线。
技术介绍
氮化硅Si3N4是一种耐高温、抗氧化的高性能结构陶瓷,同时也是一种宽带隙半导体,具有宽带隙、高强度、高硬度、优异的抗热震性和抗氧化性,可以在常温和高温领域作为优良的半导体材料应用。Si3N4纳米线是氮化硅材料的一维纳米结构形式,其既具有块体材料所拥有的各种优异性能,同时作为一维纳米材料而具备了许多新的特性。譬如:Si3N4纳米线的抗弯强度(达3.6GPa)与弾性模型(达570GPa)远高于块体材料,且具有极好的柔韧性,是一种优异的复合材料增强体。目前,制备Si3N4纳米线的方法较多:直接氮化法、碳热还原法、化学气相沉积法、燃烧反应法、有机前驱体热解法、溶剂热法、模板法等。在制备过程中,向反应体系中引入金属催化剂,不仅可以增加反应速率、提高原料转化率、还可以有效降低反应温度、调控纳米线的形貌结构,因而在不同制备方法中都被广泛采用。譬如:Huang等以硅粉为原料,微米级Fe粉为催化剂,利用化学气相沉积法在1450℃下氮化制备了d=300~1700nm的氮化硅纳米带与纳米线(HuangJet.al,Scientificreports,2013,3:3504.)。Gu等在Si粉表面沉积的Co纳米颗粒作为催化剂,在1200-1400℃下氮化2h制备了直径为80~320nm,长度约10μm的Si3N4纳米线(GuYetal.JournaloftheAmericanCeramicSociety,2015,98(6):1762-176 ...
【技术保护点】
一种氮化硅纳米线的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:1)将含Fe、Co、Ni、Cu和Mo中的一种或几种的二元、三元或四元层状双羟基金属氢氧化物LDH作为催化剂前驱体,与硅Si粉均匀混合后放入反应器中;2)在载气的保护下将混合物升温至预处理温度,用氢气进行预处理;3)维持预处理温度,在反应器中通入含氮源的气体,进行氮化反应,通过化学气相沉积过程,在LDH上生长氮化硅Si3N4纳米线;4)将化学气相沉积后获得的产物进行提纯,获得Si3N4纳米线。
【技术特征摘要】
1.一种氮化硅纳米线的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:1)将含Fe、Co、Ni、Cu和Mo中的一种或几种的二元、三元或四元层状双羟基金属氢氧化物LDH作为催化剂前驱体,与硅Si粉均匀混合后放入反应器中;2)在载气的保护下将混合物升温至预处理温度,用氢气进行预处理;3)维持预处理温度,在反应器中通入含氮源的气体,进行氮化反应,通过化学气相沉积过程,在LDH上生长氮化硅Si3N4纳米线;4)将化学气相沉积后获得的产物进行提纯,获得Si3N4纳米线。2.如权利要求1的制备方法,其特征在于,LDH的化学组成通式为M2+1-xM3+x(OH)2An-x/n·mH2O;其中,M2+与M3+的摩尔比值为1~4,x为M3+与(M2++M3+)的摩尔比值;m为层间水分子的个数;M2+为Mg2+、Fe2+、Co2+、Ni2+和中的一种或几种,M3+为Al3+、Co3+、Fe3+、中的一种或几种,An-为n价阴离子,对应的阴离子为Cl-、OH-、NO3-、SO42-和CO32-中的一种或几种,对应的阴离子还包括含Mo的同多酸或杂多酸...
【专利技术属性】
技术研发人员:雷超,魏飞,张晨曦,肖哲熙,
申请(专利权)人:清华大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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