專利名稱：一種納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)法制備碳化硅納米線、顆粒的方法。
背景技術(shù)：
能源、信息和材料是現(xiàn)代國名經(jīng)濟的三大支柱。其中材料更是各行各業(yè)的基礎(chǔ)。SiC作為結(jié)構(gòu)陶瓷材料，具有硬度高(介于剛玉和金剛石之間)、高溫強度大、抗蠕變性能好、化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好等優(yōu)點。用SiC微粉制得的部件具有更優(yōu)良的耐高溫強度、耐磨性，作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、機械、石化等工業(yè)領(lǐng)域。由于碳化硅微粉與許多金屬和非金屬氧化物有較好的化學(xué)相容性，用于制備金屬基、陶瓷基和聚合物基復(fù)合材料，已經(jīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。SiC納米粒子在一定條件下可以發(fā)射較強的藍光， 當(dāng)其尺寸小到一定程度時，將發(fā)生間接帶隙向直接帶隙的轉(zhuǎn)變，一旦形成直接帶隙，則其發(fā)光率將發(fā)生大幅度變化，可用于制備超高亮度發(fā)光二極管和短波半導(dǎo)體激光器。晶須強化增韌被認(rèn)為是解決材料高溫韌性的有效方法，而且與連續(xù)纖維強化增韌相比，晶須增韌的工藝更為簡便。因此，各種先進復(fù)合材料對晶須的需求量不斷增加。SiC晶須具有低密度、高熔點、高強度、高模量、地?zé)崤蛎浡始澳透g等優(yōu)良特性。作為金屬基、陶瓷基和高聚物基等先進復(fù)合材料的優(yōu)良增強劑，已廣泛應(yīng)用于機械、電子、化工、能源、航空航天及環(huán)保等眾多領(lǐng)域。SiC納米線的制備方法主要有兩種，一種為固體材料法，即利用載氣通過含碳和含硅的混合材料，在與反應(yīng)材料隔開的空間形成SiC的合成方法。白春根等在1400 1600°C下，分別用Fe、H3B03、NaCl三種接觸媒得到的SiC納米線長度達200 μ m ；ffang Qibao等用非金屬催化劑及金屬復(fù)合催化劑，所用原料中SiO2含量為57.5%，于1650°C合成β-SiC納米線，生成率> 30%。固相合成法具有原料廉價，原料來源廣，方法簡單，易于操作等優(yōu)點，是商業(yè)化生產(chǎn)的主要方法，但大多固相法需要在催化劑的作用下和混合氣體的保護下生長，晶須中含有催化劑等雜質(zhì)較多，純度不高，而且晶須的產(chǎn)率不高。另一種為氣相反應(yīng)法，即用含碳?xì)怏w與含硅氣體反應(yīng)；或者分解一種含碳、硅化合物的有機氣體合成SiC納米線的方法。Ikeyama等用復(fù)合催化劑Cu復(fù)合其他金屬，SiC14與烴類反應(yīng)獲得了直徑大于Iym的純SiC納米線。Otoishi Shinji等制得含有聚碳娃燒和粉碎過的碳纖維的W/0型乳狀液，由此進一步得到多孔體，在1273 1623°C于Ar氣氛中熱處理該多孔體，在多孔體的表面和內(nèi)壁有β -SiCw生成。但用氣相反應(yīng)制備SiC晶須均不很理想如存在環(huán)境污染、制備設(shè)備復(fù)雜等方面問題。SiC納米顆粒的制備方法有很多，包括化學(xué)氣相沉積法(CVD)、激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積法(LIVCD)、等離子氣相合成法(PCVD法)和激光燒蝕法等。但這些方法或需要專門的設(shè)備，或工藝復(fù)雜，導(dǎo)致制造成本提高。雖然SiC納米線、顆粒的制備方法有很多，但采用電化學(xué)方法制備碳化硅納米線、顆粒的方法還未見相關(guān)文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無污染、原料易得、設(shè)備便宜、易于連續(xù)產(chǎn)、同時降低了制備溫度的SiC納米線、顆粒的電化學(xué)方法。根據(jù)本發(fā)明，采用熔鹽電解制備SiC納米線、SiC納米顆粒中的一種或幾種，其特征是:由硅氧化物/碳復(fù)合多孔材料作為陰極，設(shè)置陽極，置于包含金屬化合物熔鹽的電解質(zhì)中，在陰極和陽極之間施加電壓，進行電解，在陰極制得SiC納米線、SiC納米顆粒中的一種或幾種。本發(fā)明中硅氧化物/碳復(fù)合多孔材料由硅氧化物與碳的前軀體混合，熱壓成多孔材料，或模壓或模灌成型，然后燒結(jié)成多孔材料。所述的硅氧化物與碳的前軀體混合，其中硅原子與碳原子的摩爾比為0.01 5。本發(fā)明中制備的硅氧化物/碳復(fù)合材料，是通過硅氧化物與碳的前軀體混合，其中硅氧化物-SiOx,O < X≤2。所述的碳的前軀體包括:聚乙烯醇、糠醇、木糖、丁苯橡膠乳、羧甲基纖維素、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚二乙烯苯、聚丙烯腈、酚醛樹脂、苯酚樹脂、環(huán)氧樹月旨、葡萄糖、蔗糖、果糖、纖維素、淀粉或浙青等。所述的硅氧化物粉末的形狀為球形、類球形中的中的一種或幾種，硅氧化物粉末的平均粒徑小于lOOnm。所述的硅氧化物與碳的前軀體混合，是通過碳的前軀體溶解在溶劑中，其中溶劑可以為去離子水或有機溶劑(如乙醇、丙酮等)，溶劑的用量為碳的前驅(qū)體的質(zhì)量的5至20倍，形成碳的前軀體的溶液，硅氧化物分散在碳的前軀體的溶液中。所述的硅氧化物分散在碳的前軀體的溶液中，其特征在于，采用的分散方法包括超聲分散、高剪切乳化均質(zhì)器等易于納米顆粒分散的方法。所述的硅氧化物與碳的前軀體混合溶液干燥，其特征在于，采用微波干燥、冷凍干燥、噴霧干燥等干燥速度快、干燥均勻的干燥方法。在所述的燒結(jié)硅氧化物/碳復(fù)合多孔塊體材料過程中，燒結(jié)的溫度600 1500°C，燒結(jié)的氣氛為氬氣，燒結(jié)的時間為lh_2h。所述的硅氧化物/碳陰極，是由硅氧化物和碳前軀體混合物在600 1500°C氬氣
氣氛下碳化、燒結(jié)一步完成。所述的硅氧化物/碳復(fù)合多孔材料，其特征在于:碳包覆在硅氧化物顆粒的表面。所述的以硅氧化物/碳復(fù)合多孔塊體材料與導(dǎo)電的陰極集流體復(fù)合作為陰極，其特征在于:多孔塊體材料與導(dǎo)電陰極集流體通過機械組裝成陰極。所述含金屬化合物熔鹽的電解質(zhì)中指一種或多種電解質(zhì)。在陰極和陽極之間施加電壓低于電解質(zhì)的理論分解電壓。電解在500_1000°C的溫度下進行的。所述的SiC的納米粉末的平均直徑小于100納米。所述的SiC的納米線直徑小于100納米。本發(fā)明具有如下優(yōu)點:所采用的碳前軀體既提供了碳又作為粘結(jié)劑包覆在納米二氧化硅表面，有利于成型；碳化、燒結(jié)一次完成，同時納米二氧化硅均勻的分散在碳基體中，與微粉摻雜的方法制備的材料相比，按本專利申請制備的復(fù)合材料更加均勻。熔鹽電解制備碳化硅納米線、碳化硅納米顆粒，降低了 SiC的制備溫度；同時原料來源豐富，原料及制備過程均對環(huán)境無污染，制備的納米線、納米顆粒形貌可控，粒徑均一；設(shè)備簡易、價格便宜；原料和產(chǎn)物均以固態(tài)形式加入或移出易于連續(xù)產(chǎn)。


附圖1實施例1的SiC納米線、顆粒放大50000倍的SEM圖；附圖2實施例5的SiC納米顆粒放大50000倍的SEM圖；附圖3實施例9的SiC納米材料放大50000倍的SEM圖；附圖4實施例10的SiC納米材料放大50000倍的SEM圖；附圖5實施例11的SiC納米線放大50000倍的SEM具體實施例方式下面將進一步結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行描述。這些描述只是為了進一步對本發(fā)明進行說明，而不是對本發(fā)明進行限制。實施例1按硅碳摩爾比0.8: I稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，外徑約25mm，在氬氣氣氛下900°C恒溫lh，`將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為900°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為3.0V,電解時間為8h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到產(chǎn)物如圖1所示，得到納米顆粒和少量納米線的混合物，SiC納米線直徑約50nm,長約500nm, SiC納米顆粒直徑為10-30nm。實施例2按硅碳摩爾比0.8: I稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和蔗糖，將蔗糖溶解在去離子水中，將納米二氧化硅分散在蔗糖的溶液中，干燥，得到表面包覆蔗糖的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm,內(nèi)徑約IOmm,外徑約25mm,在気氣氣氛下900°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的C/Si02(蔗糖碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為900°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為3.0V,電解時間為6h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到產(chǎn)物，SiC納米顆粒直徑為30-50nm。實施例3按硅碳摩爾比0.8: I稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和聚乙烯醇，將聚乙烯醇溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在聚乙烯醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，外徑約25mm，在氬氣氣氛下900°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的C/Si02 (聚乙烯醇碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為900°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為2.6V，電解時間為10h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到納米顆粒，SiC納米顆粒直徑為 20_50nm。實施例4按硅碳摩爾比0.8: I稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和聚偏氟乙烯，將聚偏氟乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮中，將納米二氧化硅分散在聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中，干燥，得到表面包覆聚偏氟乙烯的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm,內(nèi)徑約IOmm,外徑約25mm,在気氣氣氛下900°C恒溫Ih,將燒結(jié)成型的C/Si02 (聚偏氟乙烯碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以質(zhì)量比為6: 4的熔融CaCl2和NaCl為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為600°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為3.0V,電解時間為10h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到產(chǎn)物，SiC納米顆粒直徑為20-50nm。實施例5按硅碳摩爾比1:1稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，外徑約25mm，在氬氣氣氛下900°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以質(zhì)量比為8: 2的熔融CaCl2和NaCl為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為700°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為3.0V,電解時間為12h,電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到產(chǎn)物如圖2 所示，得到納米顆粒直徑為10-50nm。實施例6按硅碳摩爾比1:1稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，外徑約25mm，在氬氣氣氛下1000°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為950°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為3.0V,電解時間為8h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到納米顆粒直徑為 10_50nm。實施例7按硅碳摩爾比1:1稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，外徑約25mm,在氬氣氣氛下1100°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為1000°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為2.0V,電解時間為8h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到納米顆粒直徑為10_50nm。實施例8按硅碳摩爾比1:1稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，外徑約25mm,在氬氣氣氛下1200°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為900°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為2.8V，電解時間為8h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到納米顆粒和少量納米線的混合物，SiC納米顆粒直徑為10-50nm。實施例9按硅碳摩爾比1:1稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，外徑約25mm，在氬氣氣氛下1300°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為950°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為2.4V，電解時間為8h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到產(chǎn)物如圖3所示，得到納米線和納米顆粒的混合物，SiC納米線直徑為20-100nm,長約幾個微米。實施例10按硅碳摩爾比1.5: I稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，夕卜徑約25mm，在氬氣氣氛下1300°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為900°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為2.8V，電解時間為12h,電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到產(chǎn)物如圖4所示，得到直徑為20-100nm，長約幾個微米的彎曲且表面光滑的SiC納米線。實施例11按硅碳摩爾比2: I稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，外徑約25mm,在氬氣氣氛下1300°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為1000°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為3.0V,電解時間為14h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到產(chǎn)物如圖5所示，得到直徑為20-100nm，長約幾個微米的表面光滑的SiC納米線。實施例12
按硅碳摩爾比3: I稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，夕卜徑約25mm，在氬氣氣氛下1300°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為800°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為2.0V,電解時間為17h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到直徑為20-100nm,長約幾個微米的SiC納米線。實施例13按硅碳摩爾比4: I稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2_，內(nèi)徑約10_，外徑約25mm,在氬氣氣氛下1300°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為850°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為2.0V,電解時間為20h，電解完成后將電解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到產(chǎn)物如圖3所示，得到直徑為20-100nm，長約I微米的SiC納米線。實施例14按硅碳摩爾比5: I稱取一定質(zhì)量的納米二氧化硅和酚醛樹脂，將酚醛樹脂溶解在無水乙醇中，將納米二氧化硅分散在酚醛樹脂的無水乙醇溶液中，干燥，得到表面包覆酚醛樹脂的納米二氧化硅粉末，通過機械壓力在8MPa壓制為厚度約2mm，內(nèi)徑約10mm，夕卜徑約25mm，在氬氣氣氛下1300°C恒溫lh，將燒結(jié)成型的PFC/Si02 (酚醛樹脂碳/ 二氧化硅小片)與導(dǎo)電陰極集流體復(fù)合作為陰極，以石墨棒作為陽極，以熔融CaCl2為電解質(zhì)，在氬氣的環(huán)境中，溫度為900°C，用穩(wěn)壓器控制電壓進行恒壓電解，槽電壓為2.0V,電解時間為24h，電解完成后將電 解產(chǎn)物依次用去離子水浸泡、無水乙醇沖洗，真空干燥，得到直徑為20-100nm,長 500nm-1000nm 微米的 SiC 納米線。
權(quán)利要求
1.一種納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征是:以硅氧化物/碳復(fù)合多孔塊體材料與導(dǎo)電的陰極集流體復(fù)合作為陰極，設(shè)置陽極，置于包含金屬化合物熔鹽的電解質(zhì)中，在陰極和陽極之間施加電壓，控制電解時間，在陰極制得SiC的納米線、SiC的納米顆粒中的一種或幾種的電解產(chǎn)物；其中，所述硅氧化物/碳復(fù)合多孔塊體材料由硅氧化物粉末與碳的前軀體混合，再熱壓、模壓或模灌成型成多孔塊體材料，再進行燒結(jié)成硅氧化物/碳復(fù)合多孔塊體材料；硅氧化物/碳復(fù)合多孔塊體材料中硅原子與碳原子的摩爾比為0.0l 5 ;所述的硅氧化物為SiOx,O < X彡2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的碳的前軀體為聚乙烯醇、糠醇、木糖、丁苯橡膠乳、羧甲基纖維素、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚二乙烯苯、聚丙烯腈、酚醛樹脂、苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂、葡萄糖、蔗糖、果糖、纖維素、淀粉、浙青中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的硅氧化物粉末與碳的前軀體混合過程是，將碳的前軀體溶解在溶劑中，形成碳的前軀體的溶液，然后將硅氧化物分散在碳的前軀體的溶液中；再將所述的硅氧化物與碳的前軀體混合溶液干燥，得到干燥后的硅氧 化物與碳的前軀體混合粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的硅氧化物粉末的形狀為球形、類球形中的中的一種或幾種，硅氧化物粉末的平均粒徑小于IOOnm0
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于，將硅氧化物粉末分散在碳的前軀體的溶液中的分散方法為超聲分散或使用高剪切乳化均質(zhì)器分散的方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于，硅氧化物與碳的前軀體混合溶液的干燥方法為微波干燥方法、冷凍干燥方法或噴霧干燥方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于，在所述的燒結(jié)硅氧化物/碳復(fù)合多孔塊體材料過程中，燒結(jié)的溫度600 1500°C，燒結(jié)的氣氛為氬氣，燒結(jié)的時間為lh_2h。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于:燒結(jié)后得到的硅氧化物/碳復(fù)合多孔塊體材料是由碳包覆在硅氧化物顆粒的表面形成的顆粒所組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的燒結(jié)成硅氧化物/碳復(fù)合多孔塊體材料過程與導(dǎo)電的陰極集流體復(fù)合燒結(jié)一步完成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的包含金屬化合物熔鹽的電解質(zhì)是指一種或多種電解質(zhì)。
11.按照權(quán)利要求1所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于:在陰極和陽極之間施加電壓低于電解質(zhì)的分解電壓。
12.按照權(quán)利要求1所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于:電解在500-1000°C的溫度下進行的。
13.按照權(quán)利要求1所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于:所述的SiC的納米粉末的平均直徑小于100納米。
14.按照權(quán)利要求1所述的納米碳化硅材料的電化學(xué)制備方法，其特征在于:所述的SiC的納米線直徑小于100納米?！?br> 全文摘要
本發(fā)明提供一種制備碳化硅納米線、顆粒的電化學(xué)方法。其特性是以硅氧化物SiOX(0＜X≤2)和碳的前軀體復(fù)合多孔材料為陰極，設(shè)置陽極，置于包含金屬化合物熔鹽的電解質(zhì)中，在陰極和陽極之間施加電壓，控制反應(yīng)條件，在陰極制的碳化硅納米線、顆粒。其優(yōu)點為無污染、原料易得、設(shè)備便宜、易于連續(xù)生產(chǎn)、同時降低了碳化硅的制備溫度，為碳化硅的生產(chǎn)探索了一條新途徑。
文檔編號C25B1/00GK103184465SQ20111045238
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者盧世剛, 趙春榮, 楊娟玉, 閆坤, 余章龍 申請人:北京有色金屬研究總院