CN103738964A - 一种SiC/SiO2同轴纳米线的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SiC/SiO₂同轴纳米线的制备方法，其步骤为：以人造石墨粉、活性炭粉、鳞片石墨粉中的一种为碳源，以硅粉、无定形态氧化硅粉末、纳米级氧化硅粉末中的一种或任意几种为硅源，将碳源和硅源充分混合后置于微波谐振腔中，将微波谐振腔抽真空，然后利用微波辐照加热碳源和硅源形成的混合物，保温反应，得到SiC/SiO₂同轴纳米线。本方法利用高能微波辐照，快速、高效的得到大量纳米线，产物均匀、纯净且形态可控；该方法简单高效，成本低廉，重现性好，不需要进行原料的预处理，无需催化剂、模板以及衬底，且纳米线产率高，利于进行大规模工业化生产。

Description

一种SiC/SiO2同轴纳米线的制备方法

技术领域

本发明涉及一种同轴纳米线的快速合成方法，具体涉及一种基于高能微波技术快速合成SiC/SiO₂同轴纳米线的方法。 

背景技术

SiC具有高强度、高杨氏模量、高热导率和耐腐蚀、抗氧化等优异特性，在航空航天等领域有着重要的应用。此外，SiC还具有高的禁带宽度/临界击穿电场、小的介电常数和较高的电子饱和迁移率，以及抗辐射能力强、机械性能好等特性，可广泛的应用于晶体管、传感器等，是重要的半导体材料。SiC作为块体材料时是间接带隙半导体，但为纳米材料时，其带隙也具有直接带隙的特点，发光强度可大幅提高，表现出更优异的特性，在微电子及光电领域，SiC/SiO₂同轴纳米线具有更为广阔的应用前景。 

目前，制备SiC纳米线的方法已经有很多种，主要有模板法、溶胶凝胶法、电弧直流放电法和化学气相沉积法等。模板法可成功制得SiC纳米线，但由于模板的尺寸限制，不能灵活制备出多种尺寸的纳米线。利用溶胶凝胶法，可制备得到竹节、链珠状或同轴电缆等特殊形态的纳米线，但是前驱体准备过程相对复杂，制备过程中需要使用钯、铂等贵金属催化剂、正硅酸乙酯、氨水等化学试剂，还必须进行高温后处理。日本国家材料科学研究院通过真空热蒸发氧化硅和石墨的混合粉末，以氮化镓(GaN)为催化剂合成了竹节状的SiC纳米线，尽管GaN的添加使前驱体的准备过程得到简化，但同时也在产物中引入了不易去除的杂质，影响了SiC纳米线的纯度。经过不断发展，电弧直流放电法实 现了SiC/SiO₂同轴纳米线的制备，方法简单易行，但制备效率较低，且过程可控性不高。同时，中国专利文献CN102810359A还提供了一种利用化学气相沉积法制备SiC/SiO2同轴纳米线的方法，但制备过程成本高、周期长，涉及反应也不环保。 

由此可知，以上几种方法普遍存在生产周期长、工艺复杂、成本高、产物纯度低等缺陷，在一定程度上限制了SiC纳米线的实际应用。因此开发一种可以快速、高效、低成本、大量制备高纯度SiC纳米线的工艺尤为重要。 

微波技术是制备功能材料的新技术。相对于模板法、溶胶凝胶法、电弧直流放电法和化学气相沉积法等方法，基于微波辐照合成功能材料的方法，具有速度快、效率高、低碳环保，易于工业化放大量产等一系列优势。目前，已有人开始利用微波方法进行SiC纳米材料的制备。但受到微波设备、知识体系、应用领域等的限制，人们对高能微波的使用还不够普遍。可以说，高能微波作为微波武器已经在军事或通信等领域等到较为广泛的重视，但高能微波在制备功能材料方面的应用还不够活跃。目前常见的微波加热设备的功率普遍偏低，多为300-900W，在制备效率、效果等方面都不够理想，且往往成为化学气相沉积法、碳热还原法、溶胶-凝胶法等合成的辅助手段。如吉林大学尉国栋等人(Wei G.D.,et al.The synthesis and ultraviolet photoluminescence of6H–SiC nanowires by microwave method.J.Phys.D:Appl.Phys,2008,41:235102.)利用改造的家用微波炉(功率仅800W)，以纳米铝粉作为反应的催化剂，对利用溶胶-凝胶法处理过的前驱体进行微波加热，不但前期处理过程较为繁杂，而且最终得到的SiC纳米材料的产率最高仅约为24%。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用高能微波技术，方法简单、 高效、低成本、便于工业化大规模生产SiC/SiO₂同轴纳米线的快速制备方法。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种SiC/SiO₂同轴纳米线的制备方法，其步骤为： 

1）原料混合：以市售的人造石墨粉、活性炭粉或鳞片石墨粉中的一种为碳源，以硅粉、无定形态氧化硅粉末或纳米级氧化硅粉末中的一种或任意几种为硅源，进行充分混合后放入陶瓷坩埚中； 

2）抽真空：将坩埚置于微波炉的谐振腔后，抽真空至10-30kPa； 

3）微波加热：开启微波，调节微波功率为3-10kW（控制加热中心频率为433MHz、915MHz或2.45GHz），利用微波辐照将原料快速加热至1200-1600℃； 

4）保温反应得到产物：在1200-1600℃保温10-60min，得到SiC/SiO₂同轴纳米线。 

反应原料中的碳元素和硅元素的摩尔比为1-1.5:1。 

所述微波辐照加热过程中，高能微波辐照达到快速、均匀升温的目的，升温速率为50-500℃/min。 

技术原理：对于微波技术而言，已在雷达科技、ADS射线武器、微波炉、等离子发生器、无线网络系统（如手机网络，蓝牙，卫星电视及WLAN技术等）、传感器系统上有着广泛而重要的应用。为了防止微波对无线电通讯、广播、雷达的干扰，国际上已明确规定可应用于微波加热或干燥的频段只有四段，即分别为：L段，频率为890-940MHz，中心波长为0.330m；S段，频率为2.40-2.50GHz，中心波长为0.122m；C段，频率为5.725-5.875GMHz，中心波长为0.052m；K段，频率为22.0-22.25GHz，中心波长为0.008m。为了防止民用微波功率对无线电通讯、广播、电视和雷达等造成干扰，国际上规定波长在 1-25cm的波段专门用于雷达，其余部分用于电讯传输，家用微波炉中仅使用L段和S段，而可用于工业、科研和医学等应用的频率主要为433MHz，915MHz，2.45GHz，28GHz等。 

现代真空电子技术生产的磁控管、速调管、行波管等，为微波发生提供了良好的便利条件。本发明利用目前普遍使用的磁控管作为大功率微波源，分别在433MHz，915MHz，2.45GHz等频段下，通过多组磁控管微波源的双正交排列、定向聚焦辐射等的组合使用，使得辐照功率增强，同时利用在谐振腔中心的电磁场密度高度迭加汇集，利用界面极化、诱导偶极极化等，实现原料以体相加热方式快速升温。此外，与传统的传导、对流等加热方式不同，微波辐射在实现穿透式体相加热的同时，还会产生电磁场，对以原子核外层电子配对成键的化学反应将产生特殊的耦合干预作用，甚至可改变反应路径，从而实现SiC/SiO₂同轴纳米线的快速高效获取。 

本发明的有益效果如下： 

1)制备过程简单、快速、易操作。 

2)原料成本低，利用市售的石墨粉、硅粉、氧化硅等工业品即可进行SiC/SiO2同轴纳米线的高能微波制备，且无需对原材料进行前期预处理。 

3)制备过程中无环境污染，工艺环保，制备过程中除了电力消耗，不产生废气、废液、废渣等。 

4)产物产量大、纯度高。合成反应不引入催化剂、模板以及衬底等，极大的减少了产物中杂质的含量，有利于降低杂质成分对目标产物结构、性质的不利影响，同时也有效的避免了传统工艺中产物需要分离提纯的时间和成本耗费。 

5)产物形态尺寸可控，通过调整原料中碳源或硅源种类、碳硅比例以及 进行合成反应时的工艺参数，即可得到形态、尺寸、内芯与外层厚度比不同的同轴纳米线，便于其应用于不同的领域；所得SiC/SiO₂同轴纳米线的直径为20-100nm，内芯与外层厚度比为1-10:1，产物收率为70-90%。 

附图说明

图1是实施例1所得产物的X射线衍射图谱； 

图2是实施例1所得产物的低倍扫描电镜照片； 

图3是实施例1所得产物的高倍扫描电镜照片； 

图4是实施例1所得产物的透射电镜照片； 

图5是实施例2所得产物的透射电镜照片； 

图6是实施例3所得产物的透射电镜照片； 

图7是实施例7所得产物的透射电镜照片； 

图8是实施例8所得产物的透射电镜照片。 

具体实施方式：

对比例1 

与使用化学气相沉积法制备SiC/SiO₂同轴纳米线的对比。 

目前，使用化学气相沉积法进行SiC/SiO₂同轴纳米线制备的实例有很多。例如中国专利文献CN102810359《化学气相沉积法制备同轴碳化硅/二氧化硅纳米电缆的方法》，该方法首先将经预处理及浸泡后的多孔碳/碳复合材料烘干，并在真空状态下，将其置于沉积炉中反复通入氩气至常压。并且在氩气的环境中加热，通入甲基三氯硅烷进行反应沉积10-120min，再在氩气保护的情况下降温在试样表面得到SiC/SiO₂同轴纳米线。 

该方法虽然成功的得到了纯净的SiC/SiO₂同轴纳米线，尺寸也比较均匀。 但是整个制备过程工艺复杂，合成周期长，成本也较高。同时，不易控制反应进程，通过一定时间的沉积只能在多孔碳/碳复合材料的表面得到SiC/SiO₂同轴纳米线，产量低。 

对比例2 

与使用溶胶-凝胶法制备SiC纳米线的对比。 

溶胶-凝胶法也常用来进行SiC纳米线的制备。如专利CN102689904A《一种碳化硅纳米线及其阵列的制备方法》中，将乙醇水溶液、正硅酸乙酯和氨水进行混合反应，加入纳米碳粉并混合均匀后加入六次甲基四胺溶液形成凝胶。干燥后研磨得到干凝胶粉至于真空高温烧结炉中，在惰性气体的保护下加热到1400-1500℃，恒温2-6h后得到SiC纳米线及其阵列。又如CN102432013A《一种β-纳米碳化硅的制备方法》也使用了溶胶凝胶法，只是以水玻璃等取代正硅酸乙酯或硅溶胶，和淀粉、蔗糖等同为原料进行凝胶制备反应，同时引入了硝酸钴、硝酸镍等硝酸盐，经过高温后处理最终得到了β-纳米碳化硅。 

与本发明公开的高能微波合成方法相比，利用溶胶-凝胶法不仅反应过程耗费时间长，原材料成本高，而且合成过程涉及的反应不够环保，存在大量的挥发性污染物。同时，得到的产物中比较容易含有未洗净的金属离子等杂质，影响SiC纳米线的实际应用。而利用高能微波技术，反应过程快速、环保，并且产物形态也可控，不含其它杂质，避免了产物需除杂净化的问题。 

对比例3 

与使用模板法制备SiC纳米线的对比。 

使用模板法也可成功制得SiC纳米线。例如中国专利文献CN101746759A《一种利用植物纤维合成碳化硅纳米线的方法》，该方法以净化处理过的植物 纤维为碳源和模板，以硅粉、二氧化硅粉或二氧化硅片中的一种为硅源，以金属Fe、Co、Ni或Ag为催化剂，进行SiC纳米线的合成实验。在该法中，首先通过1-5h的浸渍使硅源和金属离子吸附在天然植物纤维表面，再进行分离、干燥，而后将得到的吸附有硅源和金属离子的纤维在氩气保护下于900-1500℃下反应1-5h，由此可得到SiC纳米线。 

与本方法相比，该方法虽然使用了成本低廉且较易获得的天然植物纤维为原料，但是金属催化剂的使用不仅提高了成本，也在很大程度上使得得到的SiC产物中存在不易分离的金属杂质，影响了SiC纳米线的性能。同时，整个合成过程周期较长，涉及到原料浸渍、分离、干燥等工序，不利于合成效率的提高。除此之外，模板的使用在一定程度上限制了SiC纳米线的多尺寸、多形态的合成。而本方法在不引入催化剂、模板、衬底的前提下，使用高能微波直接加热粉末原料，即可直接得到SiC纳米线，并且仅通过调整微波加热的工艺参数即可完成对纳米线形态、尺寸的可控合成。 

对比例4 

与使用碳热还原法制备SiC纳米线的对比。 

目前，使用碳热还原法制备SiC纳米线的实例也很多见。如专利CN101850972A《一种碳化硅纳米线的制备方法》中，以正硅酸乙酯或水玻璃作为硅源与硝酸盐溶液进行反应，将棉花浸渍其中，取出后干燥5-30h，得到SiC前驱体。将其在氩气保护下，加热至1100-1400℃进行碳热还原反应3-20小时，冷却后得到初级反应产物。再将初级反应产物进行1-5h的灼烧处理和12-48小时的氢氟酸浸泡处理后得到SiC纳米线。 

与本方法相比，该方法生产周期过长，要进行前驱体的制备、干燥等步骤， 工艺相对复杂，不易操作。另外，该方法的反应所产生的挥发性污染物也不利于环境保护。而本方法使用廉价易得的碳源和硅源进行微波加热即可直接得到SiC纳米线，高效且环保，相比碳热还原法具有更多的优势。 

对比例5 

与利用微波技术制备SiC纳米线的对比。 

目前，已经开始有人利用微波技术进行SiC纳米线的合成。以专利CN102373505A《碳化硅纳米线的微波制备方法》为例。该方法是在采用甲烷、乙炔、丙烯等作为碳源气体，以石英片或单晶硅片作为硅衬底，在保护性气体存在的情况下，利用真空微波加热在硅衬底表面就可形成一层SiC纳米线。但该方法所使用的硅源气体及硅衬底等均为非极性物质，并且导电导热性不佳，又不具备磁性，所以不能通过吸收微波而实现原料的加热。同时，甲烷、乙炔、丙烯等气体的使用也加大了实验的危险性。故本课题组前期通过尝试该公开专利所介绍的方法并没有能成功制得SiC纳米线。 

此外，吉林大学尉国栋等人发表论文《The synthesis and ultraviolet photoluminescence of6H–SiC nanowires by microwave method》(J.Phys.D:Appl.Phys,2008,41:235102)中也采用了微波合成技术。论文中使用蔗糖、草酸、正硅酸乙酯等反应16h后，加入六甲基四胺，得到碳-硅凝胶，将其在真空干燥箱中烘干得到干凝胶。再将部分干凝胶溶于氢氟酸6h后加热得到黑褐色粉末。在此黑褐色粉末的引燃下，将干凝胶与电爆炸纳米铝粉进行碳化2h。将碳化后样品在氩气保护下进行微波加热30min后得到SiC纳米线。该方法虽然也采用了微波加热技术，但是所使用的加热设备为家用改装的微波炉，功率仅有800W，极大的降低了反应的程度，影响了纳米线的产率。据论文介绍，使用 该方法所得SiC纳米线的产率仅有24%。除此之外，与本方法相比，论文中所介绍方法工艺复杂、周期较长，很大程度上影响了SiC纳米线的合成效率。而电爆炸纳米铝粉的使用不仅提高了生产成本，也在产物中引入了不易分离的杂质。另外，氢氟酸的加热挥发也对环境造成了污染。而本方法使用0-10kW的高能微波将原料加热10-60min即可得到SiC纳米线，合成速度快、成本低、工艺简单、易操作又环保，不需要进行原料的预处理，得到的产物纯净并且产率高(最高可达90%左右)。相比之下，本方法更适于进行大规模的工业化生产。 

对比例6 

与同样利用高能微波技术制备SiC纳米线的对比。 

目前，高能微波技术在制备SiC纳米材料领域的应用还属于比较少见，相关的专利文献也不多。例如文献《微波加热合成SiC纳米线的研究》(无机材料学报,2007(22),6:1135-1138)报道了一种以硅粉和酚醛树脂为原料，微波加热制备SiC/SiO₂同轴纳米线的方法。该方法是在采用球磨法将硅粉和液态酚醛树脂混合均匀，经烘干和破碎筛分后压制成型后进行碳化处理。将碳化后的样品至于微波烧结炉(微波频率2.45GHz)中，在氩气的保护下，使用功率为2.5kW的微波对样品进行加热至1300-1400℃，升温速度为10℃/min，保温0.5-2h后得到SiC/SiO₂同轴纳米线。 

与本方法相比，虽然该方法也利用了微波技术，但是进行反应的原料中碳源为液态，并且原料需要预处理，工艺复杂，使得合成周期变长。同时由于原料自身的活性限制，该方法使用微波对样品的加热速度也较慢，进一步降低了纳米线合成的效率，不便于进行工业化大规模生产。另外，保护气氩气的大量使用也提高了纳米线的合成成本。而本方法，直接使用固态粉末状的原料，充 分混合后进行高能微波加热，温度以50-500℃/min的速率快速升至1200-1600℃，保温20-60min即可直接得到大量SiC/SiO₂同轴纳米线，原料成本低、合成效率更高。 

现结合实施例、附图对本发明做进一步描述： 

实施例1 

取6g无定形态SiO₂粉末、2.8g Si粉以及2.4g人造石墨粉为三组分原料，充分混合后移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至10kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1250℃，此时使用微波功率在3.5kW左右。待温度达到1250℃后开始进行保温，约40min后关闭微波，使反应体系随炉冷却至室温后取出坩埚。可以看到坩埚中存在大量绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线。所得同轴纳米线纯净均匀，内芯10-70nm，外层SiO₂尺寸约10-20nm。该反应得到产物的产率约为80%。 

产物的X射线衍射图谱（图1）、扫描电镜照片（图2）、透射电镜照片（图3），图谱分析如下： 

图1中，所得产物的X射线衍射谱图，根据衍射峰可知得到的产物中为纯净的β晶型SiC(立方晶型，34.4°的弱峰属于β-SiC中常见的堆垛层错峰)，由于SiC纳米线表层的SiO₂壳层为无定型形态，在XRD谱图中不显现。 

图2中，所得产物的低倍SEM图像，图中可看出该方法成功合成了大量的SiC纳米线。 

图3中，所得产物的高倍SEM图像(图2进一步放大的照片)，图中可看出得到SiC纳米线的尺寸在20-100nm之间。内芯10-70nm，外层SiO₂尺寸约10-20nm。 

图4中，所得产物的TEM图像，图中可看出得到SiC纳米线的尺寸约为40nm，内芯与外层厚度比约为2:1。 

实施例2： 

称取同实施例1中的三组分原料并进行充分混合后移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至10kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1550℃，此时使用微波功率在6.5kW左右。待温度达到1550℃后开始进行保温，约20min后关闭微波，使反应体系随炉冷却至室温后取出坩埚。可以看到坩埚中存在大量绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线。所得同轴纳米线纯净均匀。由于加热温度较高，纳米线呈现出直径增大的迹象，应可归结为高温下晶体长大所致。利用透射电镜观察产品可发现，纳米线整体上直径较大，内芯约为50-100nm，外层SiO₂尺寸约10-20nm。该反应得到产物产率约为75%。产物的透射电镜照片如图5所示。 

图5中，所得产物的TEM图像，图中可看出得到SiC纳米线的尺寸约为80nm，内芯与外层厚度比约为8:1。 

实施例3： 

称取同实施例1中的三组分原料并进行充分混合后移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至10kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1450℃，此时使用微波功率在3.5kW左右。待温度达到1580℃后开始进行保温，约40min后关闭微波，使反应体系随炉冷却至室温后取出坩埚。可以看到坩埚中存在大量亮绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线。所得同轴纳米线纯净均匀，直径很大，内芯约80-150nm，外层SiO₂尺寸约3-10nm，有的纳米线已经达到微米尺度，并且表面的非晶层更薄。该反应得到产物产率约为75%。 产物的透射电镜照片如图6所示。 

图6中，所得产物的TEM图像，图中可看出得到SiC纳米线的尺寸约为100nm，内芯与外层厚度比约为20:1。 

实施例4： 

称取同实施例1中的三组分原料并进行充分混合后移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至20kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1350℃，此时使用微波功率在5kW左右。待温度达到1350℃后开始进行保温，约10min后关闭微波，使反应体系随炉冷却至室温后取出坩埚。该反应升温速度很快，平均速率约为150℃/min，瞬时速率甚至可达400-500℃/min。反应后可以看到坩埚中存在产量较大的绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线。由于升温速率较快，纳米线轴向生长迅速，呈现出尺寸普遍偏小的形态。该反应得到产物产率约为85%。形态类似于图4所示。 

实施例5： 

称取同实施例1中的三组分原料并进行充分混合后移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至20kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1450℃，此时使用微波功率在3.5kW左右。待温度达到1600℃后开始进行保温，约60min后关闭微波，使反应体系随炉冷却至室温后取出坩埚。可以看到坩埚中存在大量的亮绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线。由于保温时间较长，温度较高，纳米线生长充分，所得产物尺寸普遍增大，并且表面非晶层很薄。该反应得到产物产率约为80%。形态类似于图6所示。 

实施例6： 

以12g无定形态SiO₂粉末和2.4g人造石墨粉为两组分原料，充分混合后 移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至20kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1450℃，此时使用微波功率在7kW左右。待温度达到1450℃后开始进行保温，约40min后关闭微波，使反应体系随炉冷却至室温后取出坩埚。可以看到坩埚中存在绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线，同时也伴有具有熔融特征的结构，为在高温下未反应的SiO₂冷凝形成。得到同轴纳米线产量相对较小，产率约为70%，形态类似于图4所示。 

实施例7： 

取6g纳米级SiO₂粉末、6g无定形态SiO₂粉末、5.6g Si粉以及4.8g活性碳粉，充分混合后移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至30kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1550℃，此时使用微波功率在6kW左右。待温度达到1550℃后开始进行保温，约10min后关闭微波，使反应体系随炉冷却至室温后取出坩埚。该反应过程剧烈，反应后可以看到坩埚中存在大量的灰绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线。所得同轴纳米线尺寸均匀，但外层氧化膜较厚，内芯约10-20nm，外层SiO₂尺寸约30-50nm。该反应得到产物产率约为90%。产物的透射电镜照片如图7所示。 

图7中，所得产物的TEM图像，图中可看出得到SiC纳米线的尺寸约为70nm，内芯与外层厚度比约为1:1。 

实施例8： 

以6g纳米级SiO₂粉末、2.8g Si粉以及3.2g鳞片石墨粉为三组分原料，充分混合后移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至30kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1550℃，此时使用微波功率在6kW左右。待温度达到1550℃后开始进行保温，约10min后关闭微波，使反应体系随炉 冷却至室温后取出坩埚。可以看到坩埚中存在大量的灰绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线。所得同轴纳米线的外层氧化膜很厚，但整体上很均匀，内芯约5-10nm，外层SiO₂尺寸约40-80nm。该反应得到产物产率约为90%。产物的透射电镜照片如图8所示。 

图8中，所得产物的TEM图像，图中可看出得到SiC纳米线的尺寸约为60nm，内芯与外层厚度比约为1:7。 

实施例9： 

称取同实施例8中的三组分原料并进行充分混合后移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至30kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1580℃，此时使用微波功率在8kW左右。待温度达到1550℃后开始进行保温，约15min后关闭微波，使反应体系随炉冷却至室温后取出坩埚。该反应剧烈且升温速度很快，平均速率约为200℃/min，瞬时速率甚至可达500℃/min。反应结束可以看到坩埚中存在产量较大的灰绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线，形态类似于图7所示。该反应得到产物产率约为80%。 

实施例10： 

称取同实施例8中的三组分原料并进行充分混合后移入陶瓷坩埚中。将坩埚至于微波谐振腔后，开始抽真空至20kPa左右。再开始利用微波加热谐振腔至1500℃，此时使用微波功率在4.5kW左右。待温度达到1500℃后开始进行保温，约40min后关闭微波，使反应体系随炉冷却至室温后取出坩埚。由于保温时间较长且温度较高，该反应剧烈且彻底，几乎不存在原料残余。结束后可以看到坩埚中存在大量的灰绿色粉末，即为SiC/SiO₂同轴纳米线。所得同轴纳米线纯净均匀，形态类似于图7所示。该反应得到产物产率约为85%。 

Claims (7)

1.一种SiC/SiO₂同轴纳米线的制备方法，其步骤为：以人造石墨粉、活性炭粉、鳞片石墨粉中的一种为碳源，以硅粉、无定形态氧化硅粉末、纳米级氧化硅粉末中的一种或任意几种为硅源，将碳源和硅源充分混合后置于微波炉的谐振腔中，将微波谐振腔抽真空，然后利用微波辐照加热碳源和硅源形成的混合物，保温反应，得到SiC/SiO₂同轴纳米线。

2.根据权利要求1所述的一种SiC/SiO₂同轴纳米线的制备方法，其特征在于：反应原料中的碳元素和硅元素的摩尔比为1-1.5:1。

3.根据权利要求1或2所述的一种SiC/SiO₂同轴纳米线的制备方法，其特征在于：所述的微波谐振腔内真空度为10-30kPa。

4.根据权利要求1或2所述的一种SiC/SiO₂同轴纳米线的制备方法，其特征在于：所述微波辐照加热过程中，控制微波功率为3-10kW。

5.根据权利要求1或2所述的一种SiC/SiO₂同轴纳米线的制备方法，其特征在于：所述微波辐照加热过程中，升温速率为50-500℃/min。

6.根据权利要求1或2所述的一种SiC/SiO₂同轴纳米线的制备方法，其特征在于：所述微波谐振腔温度为1200-1600℃。

7.根据权利要求1或2所述的一种SiC/SiO₂同轴纳米线的制备方法，其特征在于：所述保温反应时间为10-60min。

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