一维碳化铪纳米材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102730685A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102730685A(43)申请公布日2012.10.17(21)申请号201210226110.0(22)申请日2012.07.03(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人李贺军田松张雨雷张守阳齐乐华(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.C01B31/30(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称一维碳化铪纳米材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种一维碳化铪纳米材料的制备方法，其特征在于：配制浓度为0.05～2mol/L的Ni(NO3)2的乙醇或水溶液，将清洗干净的石墨基底放于溶液中浸泡、烘干；然后悬挂于立式的管式电阻炉内进行沉积，沉积结束后停止通入反应气体，关闭加热电源自然降温，制备出一维HfC纳米线、纳米带。本发明方法，利用CVD工艺可控的优点，可有效控制一维HfC纳米材料的形貌和尺寸，获得HfC纳米带和高纯、高性能的HfC纳米线。同时采用的CVD方法沉积温度较低，沉积压力处于低真空范围内，而且使用的催化剂为常见的催化剂化合物试剂，降低了制备高纯和高性能HfC纳米线的成本。CN10273685ACN102730685A权利要求书1/1页1.一种一维碳化铪纳米材料的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1：配制浓度为0.05～2mol/L的Ni(NO3)2的乙醇溶液；步骤2：将清洗干净的石墨基底放于步骤1的溶液中浸泡1h，使其然表面附有Ni(NO3)2，然后取出石墨基底放在40～55℃的干燥箱烘干；步骤3：将步骤2中表面附有Ni(NO3)2的石墨基底悬挂于立式的管式电阻炉内，抽真空至2kPa，然后通入惰性氩气作为保护气体，以5～10℃/min的升温速度将炉温升至1000～1200℃；步骤4：通入H2、HfCl4和CH4气体，控制H2、HfCl4和CH4的分压分别为0.84～0.98，0.08～0.01，0.08～0.01，HfCl4气体流量为80～140mg/min；步骤5：调节真空泵抽速，将CVD炉内的沉积压力控制在2kPa～30kPa；沉积时间为2～8h；步骤6：沉积结束后停止通入反应气体，关闭加热电源自然降温，制备出一维HfC纳米线、纳米带。2.根据权利要求1所述一维碳化铪纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1的乙醇溶液采用浓度为0.05～2mol/L的Ni(NO3)2的水溶液替代。2CN102730685A说明书1/3页一维碳化铪纳米材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于纳米材料制备技术，尤其涉及一种一维碳化铪（HfC）纳米材料的制备方法。背景技术[0002]HfC熔点高达3890℃，是最难熔的超高温陶瓷之一，具有高硬度和良好的导电性、耐蚀性、耐磨性，尤其是在极端苛刻的超高温氧化腐蚀环境中仍拥有很好的化学稳定性和抗热震性，是一种理想的高温结构材料。目前，HfC已被制备为烧蚀涂层或基体应用于航空航天领域。随着超高温复合材料的不断发展，一维HfC材料可作为超高温结构陶瓷的增强体开始受到更广的关注。美国Matech全球战略材料有限公司利用有机物陶瓷前驱体转化法制备出直径为5μm的多晶HfC纤维，其可作为火箭喷嘴和超音速飞行器前缘的增强体材料。但由于航空航天技术的发展对超高温复合材料提出了更高的要求，从纳米尺度来改善其性能显得越发重要。[0003]目前，对于纳米尺度的HfC的一维材料（纳米线、纳米带）的制备报道甚少，尤其是HfC纳米带未见报道。[0004]文献1“XuankeLi，AidanWestwood，AndyBrown，RikBrydson，BrianRand.Aconvenient，generalsynthesisofcarbidenanofibresviatemplatedreactionsoncarbonnanotubesinmoltensaltmedia.Carbon2009；47：201-208”介绍了通过添加一定质量比例的LiCl、KCl和KF在950-960℃获得一个液相熔盐反应媒介促使金属Hf粉末与多壁碳纳米管在该温度下反应制备出HfC纳米纤维。采用该方法制得的HfC纳米纤维长度为几微米，半径为40-90nm，而且该纳米纤维为多晶也将影响其力学性能。此外，在工艺中引入了碱金属阳离子，若在所获得的产物中这些碱金属离子不能被完全地去除，将影响HfC纳米纤维在超高温下的化学稳定性。[0005]文献2“JinshiYuan，HanZhang，JieTang，NorioShinya，KiyomiNakajima，andL