CN109437914B - 碳化硅膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳化硅膜及其制备方法,所述制备方法包括以下步骤:将石墨烯与碳化硅前驱体、第一溶剂混合,形成第一混合液,干燥,得到粉体,其中,在干燥过程中碳化硅前驱体反应形成中间产物,粉体为经过所述中间产物修饰的石墨烯;将粉体与第二溶剂混合,得到第二混合液;提供碳化硅基膜,将第二混合液形成于碳化硅基膜上,得到预制体;将预制体进行烧结,得到包括石墨烯复合薄膜和碳化硅基膜的碳化硅膜,其中烧结的过程中中间产物反应形成碳化硅,石墨烯通过碳化硅紧密附着于碳化硅基膜上而形成石墨烯复合薄膜。本发明的碳化硅膜能够依托石墨烯的微观量子性能,实现低压脱盐、高速吸氢等目前无机膜难以达到的性能,满足不同应用领域的需求。
Description
技术领域
本发明涉及膜分离技术领域,特别是涉及碳化硅膜及其制备方法。
背景技术
在当今世界上能源短缺、水资源匮乏和环境污染日益严重的情况下,膜分离技术已成为推动国家支柱产业发展、改善人类生存环境、提高人们生活质量的共性技术。其中,无机膜由于具有抗高温、耐酸碱等优良性能,已得到广泛应用。但是,由于技术发展水平限制,目前无机膜主要包括陶瓷膜和金属膜,品种稀少,难以满足不同应用领域的需求。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提供一种碳化硅膜及其制备方法,所述制备方法通过在碳化硅基膜上原位烧结形成石墨烯复合层,使得到的碳化硅膜能够依托石墨烯的微观量子性能,实现低压脱盐、高速吸氢等目前无机膜难以达到的性能,满足不同应用领域的需求。
一种碳化硅膜的制备方法,包括以下步骤:
将石墨烯与碳化硅前驱体、第一溶剂混合,形成第一混合液,干燥,得到粉体,其中,在所述干燥过程中所述碳化硅前驱体反应形成中间产物,所述粉体为经过所述中间产物修饰的石墨烯;
将所述粉体与第二溶剂混合,得到第二混合液;
提供碳化硅基膜,将所述第二混合液形成于所述碳化硅基膜上,得到预制体;
将所述预制体进行烧结,得到包括石墨烯复合薄膜和碳化硅基膜的碳化硅膜,其中所述烧结的过程中所述中间产物反应形成碳化硅,所述石墨烯通过所述碳化硅紧密附着于所述碳化硅基膜上而形成石墨烯复合薄膜。
在其中一个实施例中,所述碳化硅前驱体包括氨基聚硅氧烷、改性聚二甲基硅烷、水溶性硅油、水溶性硅蜡、乳化硅油中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述干燥的温度为100℃~180℃,时间为10小时~48小时。
在其中一个实施例中,所述石墨烯与所述碳化硅前驱体、所述第一溶剂的质量比为(3~30):(2~30):(60~90)。
在其中一个实施例中,所述粉体与所述第二溶剂的质量比为(1~15):(85~99)。
在其中一个实施例中,所述第二混合液中还包括助剂,所述助剂包括粘结剂、分散剂、流平剂中的至少一种。
在其中一个实施例中,将所述碳化硅基膜固定,与流动的所述第二混合液接触,以使所述第二混合液形成于所述碳化硅基膜上,其中,所述第二混合液的流动速度为0.2米/秒~2米/秒。
在其中一个实施例中,所述烧结的温度为900℃~2000℃,时间为0.2小时~8小时。
在其中一个实施例中,在所述预制体进行烧结之前,还包括将所述预制体进行烘干处理。
上述制备方法中,通过将碳化硅前驱体反应形成的中间产物与石墨烯相结合而形成分子间共价键,然后在后续的烧结中中间产物会形成碳化硅而易于与碳化硅基膜结合,因此可将石墨烯紧密的附着于碳化硅基膜上,得到碳化硅膜结构。所述碳化硅膜结构具有材质坚固、耐腐蚀、通量大、过滤精度高等特点。
一种碳化硅膜,所述碳化硅膜包括碳化硅基膜以及设置于碳化硅基膜上的石墨烯复合层,所述石墨烯复合层的材料包括石墨烯和碳化硅。
上述碳化硅膜不仅具有材质坚固、耐腐蚀、通量大、过滤精度高等特点,而且能够依托石墨烯的微观量子性能,实现海水淡化脱盐、安全饮用水处理、污水或废水资源化回收,以及化工、生物发酵、造纸、食品饮料、矿物加工等行业的特种分离,满足不同应用领域的需求,市场前景广阔。
附图说明
图1为实施例3得到的碳化硅膜的XRD图;其中,a为石墨烯,b为碳化硅。
具体实施方式
以下将对本发明提供的碳化硅膜及其制备方法作进一步说明。
本发明提供的碳化硅膜的制备方法,包括以下步骤:
S1,将石墨烯与碳化硅前驱体、第一溶剂混合,形成第一混合液,干燥,得到粉体,其中,在所述干燥过程中所述碳化硅前驱体反应形成中间产物,所述粉体为经过所述中间产物修饰的石墨烯;
S2,将所述粉体与第二溶剂混合,得到第二混合液;
S3,提供碳化硅基膜,将所述第二混合液形成于所述碳化硅基膜上,得到预制体;
S4,将所述预制体进行烧结,得到包括石墨烯复合薄膜和碳化硅基膜的碳化硅膜,其中所述烧结的过程中所述中间产物反应形成碳化硅,所述石墨烯通过所述碳化硅紧密附着于所述碳化硅基膜上而形成石墨烯复合薄膜。
步骤S1中,所述碳化硅前驱体包括氨基聚硅氧烷、改性聚二甲基硅烷、水溶性硅油、水溶性硅蜡、乳化硅油中的至少一种。所述第一溶剂包括水、酒精、氨水中的至少一种。
其中,所述石墨烯与所述碳化硅前驱体、所述第一溶剂的质量比为(3~30):(2~30):(60~90)。
具体的,所述石墨烯与所述碳化硅前驱体、所述第一溶剂混合后,经球磨分散0.5小时~24小时,不仅可以打破石墨烯间的物理性团聚,实现良好的分散效果,还可以促进石墨烯与碳化硅前驱体之间的浸润和包覆。当碳化硅前驱体与石墨烯包覆后,使石墨烯的表面得到改性,增强石墨烯的分散性能。
优选的,采用碳化硅研磨球进行球磨分散,以避免在球磨过程中引入的碳和硅以外的杂质元素。
具体的,所述干燥的温度为100℃~180℃,优选为130℃~180℃,时间为10小时~48小时。
在所述干燥过程中,碳化硅前驱体会反应形成中间产物,该中间产物含硅烷结构,会与石墨烯结合,从而,在干燥后,得到的粉体为经过所述中间产物修饰的石墨烯。而且,所述粉体中,石墨烯和中间产物结合牢固,在第二混合液中不会轻易分离。
可以理解,所述石墨烯还可以为氧化石墨烯或其混合物等。
步骤S2中,所述粉体与所述第二溶剂的质量比为(1~15):(85~99)。
所述第二溶剂包括水、酒精、氨水中的至少一种。
为了使粉体在第二溶剂中分散更均匀,形成的第二混合液质量更好,所述第二混合液中还包括助剂,所述助剂包括粘结剂、分散剂、流平剂中的至少一种。
其中,所述粘结剂包括羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。所述分散剂包括聚乙烯亚胺、四甲基氢氧化铵、聚乙二醇中的至少一种。所述流平剂包括改性聚二甲基硅氧烷、聚醚硅氧烷中的至少一种。
优选的,所述助剂包括粘结剂、分散剂和流平剂。粉体、粘结剂、分散剂、流平剂和第二溶剂的质量比为(1~15):(0.1~1):(0.5~5):(0.1~1):(85~99)。
具体的,所述粉体与所述第二溶剂及所述助剂混合均匀后,经球磨分散0.5小时~24小时,或者,经超声波分散10分钟~60分钟。
优选的,依次进行0.5小时~24小时的球磨分散和10分钟~60分钟的超声波分散,以使粉体分散均匀,从而,使最终获得的石墨烯复合层更加均匀,提高石墨烯复合层的质量。
同样,优选采用碳化硅研磨球进行球磨分散。
步骤S3中,将所述碳化硅基膜固定,优选固定于管道中且密封。第二混合液以从下至上流动的方式通过管道,与碳化硅基膜接触,然后从上至下流出管道,以使所述第二混合液形成于所述碳化硅基膜上,其中,所述第二混合液的流动速度为0.2米/秒~2米/秒。这种方式可灵活调节流动速度和接触时间,进而控制第二混合液在碳化硅基膜上形成的均匀度和厚度,能够实现第二混合液在碳化硅基膜上的均匀覆盖。从而,可在烧结后得到更加均匀的石墨烯复合层,显著减轻过滤方向上的阻力,增大过滤通量。
优选的,第二混合液在碳化硅基膜上形成的厚度为5微米~50微米。
可以理解,该方法可控制碳化硅基膜与第二混合液的接触区域,从而可实现在碳化硅基膜的预制区域进行第二混合液的涂覆,进而得到具有预制分离区域的碳化硅膜。
步骤S4中,所述烧结的温度为900℃~2000℃,优选为900℃~1600℃,时间为0.2小时~8小时。从而,通过原位烧结得到石墨烯复合层,且所述石墨烯复合层通过原位生成的碳化硅附着于所述碳化硅基膜上,结合牢固。
而且,该烧结的温度范围宽,从900℃~2000℃的范围均能实现烧结。而在不同的烧结条件下,石墨烯复合层中石墨烯和碳化硅的比例不同,从而使石墨烯复合层的过滤精度不同。因此,本发明的碳化硅膜的过滤精度可通过烧结温度来控制,进而可实现不同规格产品的生产,显著降低了操作控制要求。同时,也显著增加了成品率,降低投资和生产成本,具有生产周期短,成本低,易于实现的特点。
具体的,所述烧结于真空环境下进行。并以1℃/min~10℃/min的升温速度升温至900℃~2000℃。
可以理解,在烧结过程中,烧结的温度越高,时间越短。
具体的,在所述预制体进行烧结之前,还包括将所述预制体进行烘干处理。所述烘干处理的80℃~120℃,时间为6小时~36小时。
本发明通过原位烧结得到石墨烯复合层,进而得到碳化硅膜的制备方法简单易控制,可实现不同规格产品的生产,生产周期短,成本低,易于实现产业化。
本发明还提供一种碳化硅膜,所述碳化硅膜可通过上述制备方法得到。所述碳化硅膜包括碳化硅基膜以及设置于碳化硅基膜上的石墨烯复合层,所述石墨烯复合层的材料包括石墨烯和碳化硅。
可以理解,所述碳化硅基膜的形状不限,可以为片状、管状、蜂窝煤状等均可。而石墨烯复合层可设置于碳化硅基膜一侧或者两侧或者某一预制区域等任意位置。
可以理解,所述碳化硅基膜具有第一微孔结构,在其上负载的石墨烯复合薄膜具有第二微孔结构,该制备所得到的碳化硅膜结构中第一微孔结构和第二微孔结构形成连通的孔隙结构。
可以理解,第二微孔结构的孔径小于等于第一微孔结构的孔径。
因此,本发明的碳化硅膜不仅具有材质坚固、耐腐蚀、通量大、过滤精度高等特点,而且能够依托石墨烯强大的微观量子性能,实现海水淡化脱盐、安全饮用水处理、污水或废水资源化回收,以及化工、生物发酵、造纸、食品饮料、矿物加工等行业的特种分离,满足不同应用领域的需求,市场前景广阔。
以下,将通过以下具体实施例对所述碳化硅膜及其制备方法做进一步的说明。
实施例1:
将石墨烯、氨基聚硅氧烷、乙醇水溶液按照质量比为10:5:85混合混匀,其中乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为50:50,然后经装填碳化硅研磨球的行星磨球磨分散2小时,得到第一混合液。然后将第一混合液置于烘箱内,于120℃下烘干24小时,再取出粉碎,形成粉体。
将粉体、羧甲基纤维素、聚乙烯亚胺、改性聚二甲基硅氧烷、溶剂按照质量比5:0.05:0.1:0.02:94.83混合混匀,其中溶剂为乙醇、氨水和水按质量比为60:5:35混合而成,然后经装填有碳化硅研磨球的行星磨球磨分散16小时,再经超声波分散30min,得到第二混合液。
将碳化硅基膜两端通过管道固定和密封,使第二混合液以1m/s的流速通过管道,满管浸没持续5秒后,再以1m/s的速度流下退浆,实现第二混合液在碳化硅基膜上的涂覆,得到预制体。
将预制体放入烘箱进行烘干,烘干温度为100℃,烘干时间为24小时。烘干后再放入真空烧结炉内烧结,首先将真空炉抽至设备的极限真空,再以3℃/min的升温速度升温至1500℃,保温时间为2小时。再随炉冷却至室温,得到碳化硅膜。
实施例2
将氧化石墨烯、改性聚二甲基硅烷、乙醇水溶液按照质量比为30:20:50混合混匀,其中乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为30:70,然后经装填碳化硅研磨球的行星磨球磨分散10小时,得到第一混合液。然后将第一混合液置于烘箱内,于100℃下烘干16小时,再取出粉碎,形成粉体。
将粉体、羧乙基纤维素、四甲基氢氧化铵、聚醚硅氧烷、溶剂按照质量比10:0.1:0.4:0.08:89.42混合混匀,其中溶剂为乙醇、氨水和水按质量比为40:3:55混合而成,然后经装填有碳化硅研磨球的行星磨球磨分散20小时,再经超声波分散40min,得到第二混合液。
将碳化硅基膜两端通过管道固定和密封,使第二混合液以0.8m/s的流速通过管道,满管浸没持续3秒后,再以1.2m/s的速度流下退浆,实现第二混合液在碳化硅基膜上的涂覆,得到预制体。
将预制体放入烘箱进行烘干,烘干温度为120℃,烘干时间为10小时。烘干后再放入真空烧结炉内烧结,首先将真空炉抽至设备的极限真空,再以8℃/min的升温速度升温至1400℃,保温时间为3小时。再随炉冷却至室温,得到碳化硅膜。
实施例3
将石墨烯、水溶性硅油、乙醇水溶液按照质量比为3:10:87混合混匀,其中乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为40:60,然后经装填碳化硅研磨球的行星磨球磨分散17小时,得到第一混合液。然后将第一混合液置于烘箱内,于110℃下烘干18小时,再取出粉碎,形成粉体。
将粉体、羧甲基纤维素、聚乙二醇、改性聚二甲基硅氧烷、溶剂按照质量比3:0.015:0.06:0.03:96.895混合混匀,其中溶剂为乙醇和水按质量比为30:70混合而成,然后经装填有碳化硅研磨球的行星磨球磨分散16小时,再经超声波分散30min,得到第二混合液。
将碳化硅基膜两端通过管道固定和密封,使第二混合液以1m/s的流速通过管道,满管浸没持续5秒后,再以1m/s的速度流下退浆,实现第二混合液在碳化硅基膜上的涂覆,得到预制体。
将预制体放入烘箱进行烘干,烘干温度为105℃,烘干时间为28小时。烘干后再放入真空烧结炉内烧结,首先将真空炉抽至设备的极限真空,再以6.5℃/min的升温速度升温至1000℃,保温时间为8小时。再随炉冷却至室温,得到碳化硅膜。
对本实施例中的最终碳化硅膜进行XRD检测,结果如图1所示。
实施例4
将氧化石墨烯、乳化硅油、乙醇水溶液按照质量比为30:30:40混合混匀,其中乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为20:80,然后经装填碳化硅研磨球的行星磨球磨分散24小时,得到第一混合液。然后将第一混合液置于烘箱内,于180℃下烘干10小时,再取出粉碎,形成粉体。
将粉体、羧甲基纤维素、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、溶剂按照质量比15:0.1:0.45:0.1:84.35混合混匀,其中溶剂为乙醇和水按质量比为20:80混合而成,然后经装填有碳化硅研磨球的行星磨球磨分散1小时,再经超声波分散20min,得到第二混合液。
将碳化硅基膜两端通过管道固定和密封,使第二混合液以0.5m/s的流速通过管道,满管浸没持续5秒后,再以2m/s的速度流下退浆,实现第二混合液在碳化硅基膜上的涂覆,得到预制体。
将预制体放入烘箱进行烘干,烘干温度为120℃,烘干时间为30小时。烘干后再放入真空烧结炉内烧结,首先将真空炉抽至设备的极限真空,再以10℃/min的升温速度升温至2000℃,保温时间为0.5小时。再随炉冷却至室温,得到碳化硅膜。
实施例5:
将石墨烯、水溶性硅蜡、乙醇水溶液按照质量比为8:2:90混合混匀,其中乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为45:55,然后经装填碳化硅研磨球的行星磨球磨分散0.5小时,得到第一混合液。然后将第一混合液置于烘箱内,于130℃下烘干15小时,再取出粉碎,形成粉体。
将粉体、羧甲基纤维素、聚乙烯亚胺、改性聚二甲基硅氧烷、溶剂按照质量比2:0.01:0.05:0.01:97.93混合混匀,其中溶剂为乙醇、氨水和水按质量比为50:15:35混合而成,然后经装填有碳化硅研磨球的行星磨球磨分散0.5小时,再经超声波分散60min,得到第二混合液。
将碳化硅基膜两端通过管道固定和密封,使第二混合液以1.5m/s的流速通过管道,满管浸没持续3秒后,再以1m/s的速度流下退浆,实现第二混合液在碳化硅基膜上的涂覆,得到预制体。
将预制体放入烘箱进行烘干,烘干温度为110℃,烘干时间为20小时。烘干后再放入真空烧结炉内烧结,首先将真空炉抽至设备的极限真空,再以5℃/min的升温速度升温至1600℃,保温时间为1.5小时。再随炉冷却至室温,得到碳化硅膜。
实施例6:
将氧化石墨烯、水溶性硅油、乙醇水溶液按照质量比为20:20:60混合混匀,其中乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为50:50,然后经装填碳化硅研磨球的行星磨球磨分散18小时,得到第一混合液。然后将第一混合液置于烘箱内,于150℃下烘干20小时,再取出粉碎,形成粉体。
将粉体、溶剂按照质量比1:99混合混匀,其中溶剂为乙醇、氨水和水按质量比为60:10:20混合而成,然后经装填有碳化硅研磨球的行星磨球磨分散1小时,再经超声波分散10min,得到第二混合液。
将碳化硅基膜两端通过管道固定和密封,使第二混合液以2m/s的流速通过管道,满管浸没持续5秒后,再以0.2m/s的速度流下退浆,实现第二混合液在碳化硅基膜上的涂覆,得到预制体。
将预制体放入烘箱进行烘干,烘干温度为80℃,烘干时间为36小时。烘干后再放入真空烧结炉内烧结,首先将真空炉抽至设备的极限真空,再以1℃/min的升温速度升温至900℃,保温时间为8小时。再随炉冷却至室温,得到碳化硅膜。
实施例7:
将石墨烯、氨基聚硅氧烷、乙醇水溶液按照质量比为5:15:80混合混匀,其中乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为50:50,然后经装填碳化硅研磨球的行星磨球磨分散16小时,得到第一混合液。然后将第一混合液置于烘箱内,于100℃下烘干48小时,再取出粉碎,形成粉体。
将粉体、羧甲基纤维素、四甲基氢氧化铵、改性聚二甲基硅氧烷、溶剂按照质量比14.4:0.05:0.5:0.05:85混合混匀,其中溶剂为乙醇、氨水和水按质量比为65:5:30混合而成,然后经装填有碳化硅研磨球的行星磨球磨分散24小时,再经超声波分散50min,得到第二混合液。
将碳化硅基膜两端通过管道固定和密封,使第二混合液以1m/s的流速通过管道,满管浸没持续5秒后,再以1.5m/s的速度流下退浆,实现第二混合液在碳化硅基膜上的涂覆,得到预制体。
将预制体放入烘箱进行烘干,烘干温度为120℃,烘干时间为6小时。烘干后再放入真空烧结炉内烧结,首先将真空炉抽至设备的极限真空,再以4℃/min的升温速度升温至1300℃,保温时间为5小时。再随炉冷却至室温,得到碳化硅膜。
实施例8:
将氧化石墨烯、乳化硅油、乙醇水溶液按照质量比为10:15:75混合混匀,其中乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为55:45,然后经装填碳化硅研磨球的行星磨球磨分散12小时,得到第一混合液。然后将第一混合液置于烘箱内,于160℃下烘干12小时,再取出粉碎,形成粉体。
将粉体、羧乙基纤维素、聚乙二醇、聚醚硅氧烷、溶剂按照质量比8:0.05:0.2:0.1:91.65混合混匀,其中溶剂为乙醇、氨水和水按质量比为55:10:35混合而成,然后经装填有碳化硅研磨球的行星磨球磨分散12小时,再经超声波分散30min,得到第二混合液。
将碳化硅基膜两端通过管道固定和密封,使第二混合液以1m/s的流速通过管道,满管浸没持续5秒后,再以0.8m/s的速度流下退浆,实现第二混合液在碳化硅基膜上的涂覆,得到预制体。
将预制体放入烘箱进行烘干,烘干温度为110℃,烘干时间为12小时。烘干后再放入真空烧结炉内烧结,首先将真空炉抽至设备的极限真空,再以6℃/min的升温速度升温至1100℃,保温时间为7小时。再随炉冷却至室温,得到碳化硅膜。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种碳化硅膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将石墨烯与碳化硅前驱体、第一溶剂混合,形成第一混合液,干燥,得到粉体,其中,在所述干燥过程中所述碳化硅前驱体反应形成中间产物,所述粉体为经过所述中间产物修饰的石墨烯;
将所述粉体与第二溶剂混合,得到第二混合液;
提供碳化硅基膜,将所述第二混合液形成于所述碳化硅基膜上,得到预制体;
将所述预制体进行烧结,得到包括石墨烯复合薄膜和碳化硅基膜的碳化硅膜,其中所述烧结的过程中所述中间产物反应形成碳化硅,所述石墨烯通过所述碳化硅紧密附着于所述碳化硅基膜上而形成石墨烯复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的碳化硅膜的制备方法,其特征在于,所述碳化硅前驱体包括氨基聚硅氧烷、水溶性硅油、水溶性硅蜡、乳化硅油中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的碳化硅膜的制备方法,其特征在于,所述干燥的温度为100℃~180℃,时间为10小时~48小时。
4.根据权利要求1所述的碳化硅膜的制备方法,其特征在于,所述石墨烯与所述碳化硅前驱体、所述第一溶剂的质量比为(3~30):(2~30):(60~90)。
5.根据权利要求1所述的碳化硅膜的制备方法,其特征在于,所述粉体与所述第二溶剂的质量比为(1~15):(85~99)。
6.根据权利要求1所述的碳化硅膜的制备方法,其特征在于,所述第二混合液中还包括助剂,所述助剂包括粘结剂、分散剂、流平剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的碳化硅膜的制备方法,其特征在于,将所述碳化硅基膜固定,与流动的所述第二混合液接触,以使所述第二混合液形成于所述碳化硅基膜上,其中,所述第二混合液的流动速度为0.2米/秒~2米/秒。
8.根据权利要求1所述的碳化硅膜的制备方法,其特征在于,所述烧结的温度为900℃~2000℃,时间为0.2小时~8小时。
9.根据权利要求1所述的碳化硅膜的制备方法,其特征在于,在所述预制体进行烧结之前,还包括将所述预制体进行烘干处理。
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CN102602923A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-07-25 | 西安电子科技大学 | 以SiC为基底的石墨烯制备方法 |
CN104143576A (zh) * | 2014-08-08 | 2014-11-12 | 苏州宏久航空防热材料科技有限公司 | 一种CVD石墨烯-SiC薄膜的太阳能光伏硅片 |
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