CN109485432B - 一种高纯α-Si3N4纳米粉体的制备方法 - Google Patents
一种高纯α-Si3N4纳米粉体的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109485432B CN109485432B CN201811399979.9A CN201811399979A CN109485432B CN 109485432 B CN109485432 B CN 109485432B CN 201811399979 A CN201811399979 A CN 201811399979A CN 109485432 B CN109485432 B CN 109485432B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- purity
- precursor
- sio
- hours
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 title description 32
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 32
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 23
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 abstract description 19
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 abstract description 7
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- LKDRXBCSQODPBY-VRPWFDPXSA-N D-fructopyranose Chemical compound OCC1(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O LKDRXBCSQODPBY-VRPWFDPXSA-N 0.000 description 10
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 10
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000004113 Sepiolite Substances 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005049 combustion synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 229910052624 sepiolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
- C04B35/587—Fine ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
一种高纯α‑Si3N4纳米粉体的制备方法，属于纳米材料领域。将含SiO2的原料磨细后加入盛有HNO3、CO(NH2)2、C6H12O6·H2O溶液的容器中，使Si:C摩尔比为2～4。将容器置于马弗炉中，加热到250～450℃，并保温15～45分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，以600～2000ml/min的气体流量通入氮气，以3～5℃/min的升温速率升温至1450～1600℃保温0.5～3小时，再自然冷却。将烧结后的样品置于马弗炉中，在500～700℃空气气氛下保温1～4小时，得到高纯α‑Si3N4纳米粉体。所制备的α‑Si3N4纳米粉体纯度高、粒度均匀，未检测到β‑Si3N4相及其他杂相，其晶粒呈絮状、片状等，氧含量约为1.93at％，粒度为50nm～700nm，比表面积约为4.8m2/g。该方法成本低、产品纯度高、工艺简单，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料学科，纳米材料领域，涉及一种高纯α-Si3N4纳米粉体的制备方法。
技术背景
氮化硅(Si3N4)陶瓷具有非常出色的常温和高温机械性能、优异的耐热冲击性、耐磨性、润滑性和良好的抗腐蚀性等，广泛的应用在发动机引擎部件、机械部件、切割刀具、热交换材料、泵密封材料、高温陶瓷和耐火材料等方面，尤其是在高温和低温反复交替存在的场合，氮化硅陶瓷表现出了非常稳定的应用性能。氮化硅陶瓷的各项性能与其微观结构、晶粒分布、α/β物相比例等有直接的关系，而这些不单与制备过程中的各个工艺参数相关，而在极大的程度上取决于初始原料的情况，例如原料的纯度、α物相的含量，粉体的粒度以及原料的制备方法。大量研究表明，纳米级、高α相含量的氮化硅原料粉体有利于获得高致密度、高强度、高热导率等性能优异的氮化硅陶瓷烧结体，因此，能否合成出高纯超细的α相氮化硅粉体，是高质量的氮化硅陶瓷制备的关键。
氮化硅粉末原料的制备方法有很多，总体上可分为固相反应法、液相反应法和气相反应法三大类。目前主要的制备方法有：燃烧合成法、硅粉直接氮化法、碳热还原氮化法、热分解法、低温合成法、气相反应法、溶胶凝胶法、自蔓延法等。其中碳热还原氮化法是一种传统的合成方法，这种方法原料丰富、价格低廉、工艺简单，且制备的氮化硅粉末纯度高、颗粒细、α-Si3N4含量高，适合于工业化生产。近些年来，关于碳热还原制备α-Si3N4的报道较多。H.Arik等分别以海泡石和硅藻土为原料，利用碳热还原氮化法制备了Si3N4粉体，该粉体为α-Si3N4和β-Si3N4的混合物。A.W.Weimer等利用消化稻壳和热解稻壳为原料，利用碳热还原法制备了亚微米级的α-Si3N4粉体，其α相纯度最高可达到90wt％。R.Koc 利用碳包覆的SiO2作为前驱体，利用碳热还原法制备了微米级纯的α-Si3N4粉体，物相分析显示无β-Si3N4及其他物相的存在。
碳热还原氮化法是一种非常有效的制备α-Si3N4粉体的方法，已可制备出微米级的高纯α-Si3N4粉体，目前，还没有文献报道利用碳热还原氮化法制备出纳米级的纯α-Si3N4粉体的报道。而纳米级的α-Si3N4粉体具有更好的烧结性，微观结构可控，更有利于获得密度、强度和物理性能优异的氮化硅陶瓷烧结体。
发明内容
基于上述背景，本发明利用碳热还原法，通过反应各项参数的精确调控，制备出高纯度的，粒度均匀的α-Si3N4纳米粉体。
一种高纯纳米α-Si3N4粉体的制备方法，其特征在于首先将含SiO2的原料预先磨细，将HNO3、CO(NH2)2、C6H12O6·H2O配成溶液，其浓度分别为0.4～ 0.8mol/L、0.1～0.3mol/L和0.2～0.4mol/L，将球磨后的SiO2粉末加入溶液中，并使得Si:C摩尔比为2～4。将容器加热到250～450℃，保温15～45分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于气氛炉内，以600～2000ml/min的气体流量通入氮气，以3～5℃/min的升温速率升温至1450～1600℃保温0.5～3小时，自然冷却。将烧结后的样品于500～700℃空气气氛下保温1～4小时除去多余的碳，得到高纯纳米α-Si3N4粉体。
进一步地，通过碳热还原反应各项工艺参数的精确调控，制备出高纯度、粒度均匀的纳米α-Si3N4粉体。所制备的纳米α-Si3N4粉体中未检测到β-Si3N4相及其他杂相，其晶粒呈絮状、片状等，粒度为50nm～700nm，氧含量约为1.93at％，比表面积约为4.8m2/g；
进一步地，所述的含SiO2的原料是分析纯SiO2、硅石、石英、硅微粉、硅溶胶等中的一种或几种，粒度小于180目。
本发明的具体技术方案为：选择SiO2(或含SiO2的原料)、尿素((NH2)2CO)、葡萄糖(C6H12O6·H2O)、硝酸(HNO3)作为原料。
1、前驱体的制备
首先将含SiO2的原料置于高能球磨机中，以200～500r/min转速球磨2～10 小时，得到较细的SiO2粉末，其粒径为亚微米级到微米级。将HNO3、CO(NH2)2、 C6H12O6·H2O配成溶液置于容器中，其浓度分别为0.4～0.8mol/L、0.1～0.3mol/L 和0.2～0.4mol/L，然后将球磨后的SiO2粉末加入容器中，并使得Si:C摩尔比为2～4。将容器放置于马弗炉中，加热到250～450℃，并保温15～45分钟，得到蓬松的、原料颗粒分散均匀的SiO2-C前驱体。图1展现了前驱体的原始形貌，由图中可看出前驱体呈现出膨胀的泡沫团状，非常的蓬松，大约是原始液体体积的3倍。
2、碳热还原氮化反应
将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，多次抽真空洗炉后，以 600～2000ml/min的气体流量通入氮气，以3～5℃/min的升温速率升温至 1450～1600℃保温0.5～3小时，再自然冷却至室温。将烧结后的样品置于马弗炉中，在500～700℃空气气氛下保温1～4小时，以除去多余的碳，得到灰色的高纯α-Si3N4纳米粉体。
本发明所制备的α-Si3N4纳米粉体中未检测到β-Si3N4相及其他杂相，其晶粒呈絮状、片状等，粒度为50nm～700nm，氧含量为1.93at％，比表面积为4.8m2/g。这种方法成本低、产品纯度高、工艺简单，适合工业化生产。
附图说明
图1为SiO2-C前驱体的照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将分析纯SiO2粉末置于高能球磨机中，以300r/min转速球磨8小时。将HNO3、 CO(NH2)2、C6H12O6·H2O配成溶液置于容器中，其浓度分别为0.6mol/L、0.2mol/L 和0.3mol/L，然后将球磨后的SiO2粉末加入容器中，并使得Si:C摩尔比为3。将容器置于马弗炉中，加热到350℃，并保温30分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，以1800ml/min的气体流量通入氮气，以4℃/min的升温速率升温至1500℃保温1小时，自然冷却至室温。将烧结后的样品置于马弗炉中，在650℃空气气氛下保温2小时，得到灰色的高纯纳米α-Si3N4粉体。
实施例2
将分析纯SiO2粉末置于高能球磨机中，以250r/min转速球磨8小时。将HNO3、 CO(NH2)2、C6H12O6·H2O配成溶液置于容器中，其浓度分别为0.8mol/L、0.3mol/L 和0.3mol/L，然后将球磨后的SiO2粉末加入容器中，并使得Si:C摩尔比为3。将容器置于马弗炉中，加热到350℃，并保温30分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，以1800ml/min的气体流量通入氮气，以4℃/min的升温速率升温至1500℃保温1小时，自然冷却至室温。将烧结后的样品置于马弗炉中，在650℃空气气氛下保温2小时，得到灰色的高纯纳米α-Si3N4粉体。
实施例3
将分析纯SiO2粉末置于高能球磨机中，以300r/min转速球磨8小时。将HNO3、 CO(NH2)2、C6H12O6·H2O配成溶液置于容器中，其浓度分别为0.6mol/L、0.2mol/L 和0.3mol/L，然后将球磨后的SiO2粉末加入容器中，并使得Si:C摩尔比为2.5。将容器置于马弗炉中，加热到350℃，并保温40分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，以1200ml/min的气体流量通入氮气，以4℃/min的升温速率升温至1500℃保温1小时，自然冷却至室温。将烧结后的样品置于马弗炉中，在650℃空气气氛下保温2小时，得到灰色的高纯纳米α-Si3N4粉体。
实施例4
将分析纯SiO2粉末置于高能球磨机中，以300r/min转速球磨8小时。将HNO3、 CO(NH2)2、C6H12O6·H2O配成溶液置于容器中，其浓度分别为0.6mol/L、0.2mol/L 和0.3mol/L，然后将球磨后的SiO2粉末加入容器中，并使得Si:C摩尔比为3。将容器置于马弗炉中，加热到350℃，并保温30分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，以1200ml/min的气体流量通入氮气，以5℃/min的升温速率升温至1500℃保温2小时，自然冷却至室温。将烧结后的样品置于马弗炉中，在650℃空气气氛下保温2小时，得到灰色的高纯纳米α-Si3N4粉体。
实施例5
将石英粉末置于高能球磨机中，以400r/min转速球磨6小时。将HNO3、 CO(NH2)2、C6H12O6·H2O配成溶液置于容器中，其浓度分别为0.6mol/L、0.2mol/L 和0.3mol/L，然后将球磨后的SiO2粉末加入容器中，并使得Si:C摩尔比为2.5。将容器置于马弗炉中，加热到350℃，并保温30分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，以1800ml/min的气体流量通入氮气，以4℃/min的升温速率升温至1500℃保温1小时，自然冷却至室温。将烧结后的样品置于马弗炉中，在650℃空气气氛下保温2小时，得到灰色的高纯纳米α-Si3N4粉体。
实施例6
将硅石粉末置于高能球磨机中，以300r/min转速球磨8小时。将HNO3、 CO(NH2)2、C6H12O6·H2O配成溶液置于容器中，其浓度分别为0.6mol/L、0.2mol/L 和0.3mol/L，然后将球磨后的SiO2粉末加入容器中，并使得Si:C摩尔比为2.5。将容器置于马弗炉中，加热到350℃，并保温30分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，以1800ml/min的气体流量通入氮气，以4℃/min的升温速率升温至1500℃保温2小时，自然冷却至室温。将烧结后的样品置于马弗炉中，在650℃空气气氛下保温3小时，得到灰色的高纯纳米α-Si3N4粉体。
实施例7
将石英粉末置于高能球磨机中，以250r/min转速球磨8小时。将HNO3、 CO(NH2)2、C6H12O6·H2O配成溶液置于容器中，其浓度分别为0.8mol/L、0.3mol/L 和0.3mol/L，然后将球磨后的SiO2粉末加入容器中，并使得Si:C摩尔比为3。将容器置于马弗炉中，加热到350℃，并保温30分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，以1800ml/min的气体流量通入氮气，以4℃/min的升温速率升温至1500℃保温1小时，自然冷却至室温。将烧结后的样品置于马弗炉中，在650℃空气气氛下保温2小时，得到灰色的高纯纳米α-Si3N4粉体。
实施例8
将硅石粉末置于高能球磨机中，以250r/min转速球磨8小时。将HNO3、 CO(NH2)2、C6H12O6·H2O配成溶液置于容器中，其浓度分别为0.8mol/L、0.3mol/L 和0.3mol/L，然后将球磨后的SiO2粉末加入容器中，并使得Si:C摩尔比为3。将容器置于马弗炉中，加热到350℃，并保温30分钟，得到前驱体。将前驱体碾碎，置于刚玉坩埚中，放入气氛炉内，以1200ml/min的气体流量通入氮气，以4℃/min的升温速率升温至1500℃保温2小时，自然冷却至室温。将烧结后的样品置于马弗炉中，在650℃空气气氛下保温1小时，得到灰色的高纯纳米α-Si3N4粉体。
Claims (2)
1.一种高纯纳米α-Si3N4粉体的制备方法，其特征在于首先将含SiO2 的原料置于高能球磨机中，以200～500r/min转速球磨2～10小时，得到较细的SiO2 粉末，其粒径为亚微米级到微米级，将HNO3、CO(NH2)2、C6H12O6‧H2O配成溶液，其浓度分别为0.4～0.8mol/L、0.1～0.3mol/L和0.2～0.4mol/L，将球磨后的SiO2粉末加入溶液中，并使得Si : C摩尔比为2～4；将容器加热到250～450℃，保温15～45分钟，得到前驱体；将前驱体碾碎，置于气氛炉内，以600~2000ml/min的气体流量通入氮气，以3~5℃/min的升温速率升温至1450~1600℃保温0.5~3小时，自然冷却；将烧结后的样品于500~700℃空气气氛下保温1~4小时除去多余的碳，得到高纯纳米α-Si3N4粉体；
通过碳热还原反应各项工艺参数的精确调控，制备出高纯度、粒度均匀的纳米α-Si3N4粉体；所制备的纳米α-Si3N4粉体中未检测到β-Si3N4相及其他杂相，其晶粒呈絮状、片状，粒度为50nm～700nm，氧含量为1.93 at %，比表面积为4.8 m2/g；
所述的含SiO2的原料是分析纯SiO2、硅石、石英、硅微粉、硅溶胶中的一种或几种，粒度小于180目。
2.根据权利要求1所述的制备方法制备得到高纯纳米α-Si3N4粉体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811399979.9A CN109485432B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 一种高纯α-Si3N4纳米粉体的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811399979.9A CN109485432B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 一种高纯α-Si3N4纳米粉体的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109485432A CN109485432A (zh) | 2019-03-19 |
| CN109485432B true CN109485432B (zh) | 2021-01-26 |
Family
ID=65697578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811399979.9A Active CN109485432B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 一种高纯α-Si3N4纳米粉体的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109485432B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111252745A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-06-09 | 安徽壹石通材料科技股份有限公司 | 一种微米级球形氮化硅及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101717900A (zh) * | 2009-12-04 | 2010-06-02 | 西安交通大学 | 一种氮化硅增强铝基复合材料的制备方法 |
| CN102556986A (zh) * | 2012-02-27 | 2012-07-11 | 合肥工业大学 | 一种亚微米级单相氮化硅粉体的合成方法 |
| CN104446501A (zh) * | 2013-09-16 | 2015-03-25 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种氮化硅陶瓷纤维的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1120819C (zh) * | 2000-12-29 | 2003-09-10 | 清华大学 | 一种无裂纹陶瓷坯体的制备方法 |
| CN102625820A (zh) * | 2009-07-28 | 2012-08-01 | 成均馆大学校产学协力团 | 氮氧化物荧光体粉、氮化物荧光体粉及其制造方法 |
| KR101678622B1 (ko) * | 2015-09-21 | 2016-11-23 | 한국과학기술연구원 | 이산화규소-카본 다공질 복합체와 이를 이용한 고순도 과립 β-상 탄화규소 분말의 제조방법 |
-
2018
- 2018-11-22 CN CN201811399979.9A patent/CN109485432B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101717900A (zh) * | 2009-12-04 | 2010-06-02 | 西安交通大学 | 一种氮化硅增强铝基复合材料的制备方法 |
| CN102556986A (zh) * | 2012-02-27 | 2012-07-11 | 合肥工业大学 | 一种亚微米级单相氮化硅粉体的合成方法 |
| CN104446501A (zh) * | 2013-09-16 | 2015-03-25 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种氮化硅陶瓷纤维的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109485432A (zh) | 2019-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101125653B (zh) | 燃烧合成均质纳米碳化硅粉体的方法 | |
| CN104058372B (zh) | 一种六方氮化硼纳米片的制备方法 | |
| CN105272269B (zh) | 一种氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法 | |
| CN100444997C (zh) | 一种简单快速的超细WC-Co复合粉的制备方法 | |
| CN103253670B (zh) | 一种碳热还原法低温制备TaC粉体的方法 | |
| CN104671245B (zh) | 一种碳化铪纳米粉体的制备方法 | |
| CN101386409A (zh) | 一种制备碳化硅纳米线的方法 | |
| CN106431418A (zh) | 水热法制备纳米AlN粉体的方法和其中间体及产品 | |
| CN108910927A (zh) | 一种低温制备多面体状纳米α-氧化铝粉的方法 | |
| CN110436934A (zh) | 一种高α相氮化硅粉体、超长氮化硅纳米线的制备方法 | |
| CN102180675A (zh) | 化学共沉淀碳热还原法制备γ-AlON粉末的方法 | |
| CN109796209A (zh) | 一种(Ti, Zr, Hf, Ta, Nb)B2高熵陶瓷粉体及其制备方法 | |
| CN115093233A (zh) | 一种适合于工业化宏量生产的高纯超细过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉体的制备方法 | |
| CN109437203A (zh) | 一种高纯一维SiC纳米材料的制备方法 | |
| CN102807370A (zh) | 一种碳热还原快速制备AlON陶瓷粉末的方法 | |
| CN109206140B (zh) | 基于热解法制备氮化铝粉末的制备方法 | |
| CN109485432B (zh) | 一种高纯α-Si3N4纳米粉体的制备方法 | |
| CN105645422B (zh) | 一种液相法制备球形超细硼化锆粉体的工艺 | |
| CN108585887A (zh) | 一种TixZr1-xB2超高温固溶体陶瓷粉体的制备方法 | |
| CN102910628A (zh) | 高熔点过渡金属碳化物超细粉体的合成方法 | |
| CN108928822B (zh) | 气态还原氧化钼制备碳化钼的方法 | |
| CN1331759C (zh) | 一种低温合成碳化锡钛的方法 | |
| CN105837222A (zh) | 基于溶胶-凝胶工艺低温合成γ-AlON粉体的方法 | |
| CN105314609A (zh) | 一种ain纳米粉体材料的制备方法 | |
| CN111548130A (zh) | 一种添加h-BN@Al2O3包覆型固体润滑剂的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |