CN111825478B - 基于多孔碳材料的碳化钽涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多孔碳材料的碳化钽涂层及其制备方法，涂层制备包括步骤：提供多孔碳基底和含钽溶液，施加外接预设电压，通过采用电吸附的方式在碳材料孔洞内部和表面吸附足量的钽元素，烧结得到形成在所述多孔碳基底上的碳化钽涂层。本发明以多孔碳基底作为基材，在多孔碳材料的孔洞内部和碳材料表面都可以形成碳化钽涂层，相比于单一的表面涂层，这种多层次的结构可以大幅度提高涂层与基底之间的结合力。另外，由于孔洞内部碳化钽的填充使得材料表面涂层与基底部分热膨胀系数的差异降低，有效减小了热失配问题，可以成功在碳材料表面获得致密的碳化钽层，减少了裂缝的出现。

Description

基于多孔碳材料的碳化钽涂层及其制备方法

技术领域

本发明属于材料制备领域，特别是涉及一种基于多孔碳材料的碳化钽涂层及制备方法。

背景技术

碳基材料所具有的出色的结构强度、优异的稳定性和低廉的价格等优势，使它在众多领域都有着广泛的应用。但在高温环境中，碳材料表面易氧化的特点则在一定程度上限制了该类材料的发展。为了提升材料性能，拓展碳材料在高温下的应用范围，在碳材料表面制备涂层则成为当前材料发展的重要方向。在材料表面覆盖碳化钽涂层则更是成为目前提升碳基材料使用温度的主要方法。碳化钽作为一种超高温陶瓷，其所具备的熔点高、硬度好、高温环境下优异的抗化学腐蚀性和抗氧化性能的特点，使其可作为一种高温涂层应用于碳基材料表面，赋予碳基材料更加优异的抗氧化能力，并且提升材料的温度使用范围和使用寿命。

目前，碳化钽涂层的制备方法目前主要包括溶胶-凝胶法、等离子喷涂法、化学气相沉积法、料浆-烧结法等。然而，由于碳化钽膨胀系数和碳基底膨胀系数相差过大，导致传统方法制备的涂层容易产生裂纹，甚至引起涂层与碳基底之间的剥离。

因此，如何提供一种碳化钽涂层及制备方法以解决现有技术的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于多孔碳材料的碳化钽涂层及其制备方法，用于解决现有技术中碳基底涂层容易产生裂纹，甚至引起涂层与碳基底之间的剥离等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种碳化钽涂层的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

提供多孔碳基底，所述多孔碳基底作为阳极；

提供含钽溶液，并将所述多孔碳基底和阴极电极插入所述含钽溶液中；

在所述多孔碳基底与所述阴极电极之间施加预设电压，以使所述多孔碳基底的孔洞和表面负载钽元素，得到负载钽元素的多孔碳基底；

取出所述负载钽元素的多孔碳基底，并对其进行烘干处理；以及

对烘干后的所述负载钽元素的多孔碳基底进行烧结处理，以得到形成在所述多孔碳基底上的碳化钽涂层。

可选地，所述多孔碳基底的制备方法包括：提供碳源和二氧化硅颗粒模板；将所述碳源及所述模板经交联后在预设氛围下进行煅烧处理；在所述煅烧处理后采用腐蚀溶液去除所述模板，得到所述多孔碳基底。

可选地，所述二氧化硅颗粒的直径介于5nm-40nm之间，所述预设氛围包括惰性气体，所述煅烧处理的温度介于400℃-500℃之间，所述煅烧处理的时间介于3h-4h之间。

可选地，所述多孔碳基底的孔洞直径介于20nm-40nm之间。

可选地，所述多孔碳基底的所述碳源包括聚苯乙烯，所述含钽溶液包括氟钽酸钾溶液，所述氟钽酸钾溶液的氟钽酸钾浓度介于0.1 mol/L-0.3 mol/L之间。

可选地，施加的所述预设电压介于1V-2V之间，施加所述预设电压的时间介于0.5h-5h之间。

可选地，在真空烘箱中对所述负载钽元素的多孔碳基底进行所述烘干处理，所述真空烘箱的温度介于50℃-150℃之间，进行所述烘干处理的时间介于5h-15h之间。

可选地，进行所述烧结处理的工艺包括：在保护气氛下加热到烧结温度；在所述烧结温度下进行保温处理；进行所述保温处理后进行随炉降温处理。

可选地，所述烧结温度介于1200℃-1600℃之间；所述保温处理的保温时间介于0.2h-2h之间；所述随炉降温处理的降温时间介于0.2h-2h之间。

可选地，加热至所述烧结温度的方式包括微波加热，所述微波加热包括：采用一组或多组频率的电磁波对石墨介质进行辐照加热，且所述微波加热的频率介于10MHz-3GHz之间。

本发明还提供一种基于多孔碳材料的碳化钽涂层，所述碳化钽涂层优选采用本发明的制备方法制备得到，当然，也可以采用其他方法，所述基于多孔碳材料的碳化钽涂层包括：

多孔碳基底；以及

碳化钽涂层，形成于所述多孔碳基底的孔洞内及所述多孔碳基底的表面上。

可选地，所述多孔碳基底的孔洞直径介于20nm-40nm之间。

可选地，所述多孔碳基底的碳源包括聚苯乙烯，所述碳化钽涂层的钽源包括氟钽酸钾溶液，所述氟钽酸钾溶液中氟钽酸钾的浓度介于0.1 mol/L-0.3 mol/L之间。

如上所述，本发明的基于多孔碳材料的碳化钽涂层及其制备方法，以多孔碳基底作为基材，在多孔碳材料的孔洞内部和碳材料表面都可以形成碳化钽涂层，相比于单一的表面涂层，这种多层次的结构可以大幅度提高涂层与基底之间的结合力。另外，由于孔洞内部碳化钽的填充使得材料表面涂层与基底部分热膨胀系数的差异降低，有效减小了热失配问题，可以成功在碳材料表面获得致密的碳化钽层，减少了裂缝的出现。

附图说明

图1显示为本发明一示例中在多孔碳材料表面制备碳化钽涂层的技术路线。

图2显示为本发明一示例多孔碳材料在外加电源下电吸附工作原理示意图。

图3显示为本发明示例的一种具体的在多孔碳材料表面制备碳化钽涂层的技术路线。

元件标号说明

100-多孔碳基底;200-含钽溶液;300-石墨电极。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。另外，本发明中使用的“介于……之间”包括两个端点值。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征 “之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种碳化钽涂层的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1，提供多孔碳基底，所述多孔碳基底作为阳极；

S2，提供含钽溶液并将所述多孔碳基底和阴极电极插入所述含钽溶液中；

S3，在所述多孔碳基底与所述阴极电极之间施加预设电压，以使所述多孔碳基底的孔洞和表面负载钽元素，得到负载钽元素的多孔碳基底；

S4，取出所述负载钽元素的多孔碳基底，并对其进行烘干处理；以及

S5，对烘干后的所述负载钽元素的多孔碳基底进行烧结处理，以得到形成在所述多孔碳基底上的碳化钽涂层。

下面将详细说明本发明的碳化钽涂层的制备方法，其中，需要说明的是，上述顺序并不严格代表本发明所保护的碳化钽涂层的制备顺序，本领域技术人员可以依据实际工艺进行步骤顺序之间的改变。其中，图1仅示出了本发明一种示例中的碳化钽涂层的制备步骤。

首先，如图1中的S1及图2所示，进行步骤S1，提供多孔碳基底100，所述多孔碳基底100作为阳极。

作为示例，提供一种具体的多孔碳基底100的制备方法。制备方法包括：

1）提供碳源和二氧化硅颗粒模板；在一示例中，所述碳源选择为聚苯乙烯，当然，在其他示例中，所述碳源还可以选择为其他材料，例如，聚乙烯，聚丙烯。本示例选择聚苯乙烯作为多孔碳基底的碳源得到碳材料，可以结合本示例中的制备工艺得到优质多孔碳基底。

另外，该示例中以二氧化硅颗粒为模板，在一示例中，所述二氧化硅颗粒的直径介于5nm-40nm之间，例如，可以选择为10nm、20nm、25nm、30nm。从而有利于基于所述二氧化硅颗粒模板在示例的工艺条件下形成理想的多孔结构。

2）将所述碳源及所述模板经交联后在预设氛围下进行煅烧处理；例如，采用聚苯乙烯为碳源，以二氧化硅颗粒为模板，经溶解、交联剂交联后在Ar气氛围下煅烧得到，所述预设氛围除Ar氛围之外还可以是其他惰性气体或N2等保护性气体。在一示例中，所述煅烧处理的温度介于400℃-500℃之间，例如，可以是420℃、450℃、480℃，所述煅烧处理的时间介于3h-4h之间，例如，可以是3.2h、3.5h、3.8h。以使聚合物充分热解形成碳材料，以便后续制备碳化钽涂层。

3）在所述煅烧处理后采用腐蚀溶液去除所述模板，得到所述多孔碳基底。例如，模板的除去依靠HF溶液处理，用HF把原来的二氧化硅分解掉，使得原先填充着的二氧化硅颗粒的位置变成了孔洞。本发明基于上述各个条件的共同作用形成性能优异的多孔碳基底。

作为示例，所述多孔碳基底100的孔洞直径介于20nm-40nm之间，例如，可以是25nm、30nm、35nm。从而可以有利于形成需要致密度的碳化钽涂层，孔洞大使得需要吸附的量较大致密度相对减小，孔洞小使得离子更容易吸附到表面，进入到孔洞内部的离子相对较少难以在孔洞内部形成碳化钽涂层。所述多孔碳基底的孔洞直接可以依据二氧化硅颗粒直径形成。

接着，如图1中的S2及图2，进行步骤S2所示，提供含钽溶液200，并将所述多孔碳基底100和阴极电极插入所述含钽溶液200中，例如，所述阴极电极可以选择为石墨电极300。多孔材料的强吸附性使得钽元素可以牢牢吸附在碳材料基底上。

作为示例，所述含钽溶液200选择为氟钽酸钾溶液，所述氟钽酸钾溶液的氟钽酸钾浓度介于0.1 mol/L-0.3 mol/L之间，例如，可以是0.15mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L，氟钽酸钾溶解度有限，若浓度过大，氟钽酸钾会析出，影响电吸附，若浓度过小，则含钽离子的量不够，吸附的量也会减少。当然，也可以是其他能溶解的能实现本发明方案的含钽化合物。在另一示例中，所述氟钽酸钾溶液的温度基于35℃-100℃之间，可以选择为40℃、50℃、60℃，当然也可以是沸水。氟碳酸钾在冷水中的溶解度较差，而随温度升高的溶解度则大大增加。

接着，如图1中的S3及图2所示，进行步骤S3，在所述多孔碳基底100与所述阴极电极300之间施加预设电压，以使所述多孔碳基底的孔洞和表面负载钽元素，得到负载钽元素的多孔碳基底。其中，在一示例中，施加的所述预设电压介于1V-2V之间，例如，可以是1.2V、1.5V，施加所述预设电压的时间介于0.5h-5h之间，可以是0.8h、1h、1.2h。电吸附是一种物理行为，若电压太大会发生电解反应，即水中存在的离子可能会发生电化学反应，不利于含钽元素的吸附，而电压太小则吸附程度太小，效率较低。通过所述预设电压的施加时间，有利于保证电吸附发生完全，如果增加过长的预设电压时间，对吸附发生影响甚微，会影响效率。例如，在上述实施例情况下，TaF₇ ^2-吸附在所述多孔碳基底上，如图2所示。

接着，如图1中的S4及图2所示，进行步骤S4，取出所述负载钽元素的多孔碳基底，并对其进行烘干处理。作为示例，在真空烘箱中对所述负载钽元素的多孔碳基底进行所述烘干处理，所述真空烘箱的温度介于50℃-150℃之间，例如可以是80℃、100℃、120℃，进行所述烘干处理的时间介于5h-15h之间，可以是8h、10h、12h。有利于保证负载钽元素的多孔碳基底上的水已经完全烘干，无需继续放在烘箱中，节约时间，提高效率，节约能源。

最后，如图1中的S5及图2所示，进行步骤S5，对烘干后的所述负载钽元素的多孔碳基底进行烧结处理，以得到形成在所述多孔碳基底上的碳化钽涂层。在一示例中，涂层的厚度大约为5μm-20μm之间，可以是8μm、12μm、15μm、18μm。

作为示例，进行所述烧结处理的工艺包括：在保护气氛下加热到烧结温度；在所述烧结温度下进行保温处理；进行所述保温处理后进行随炉降温处理，即烧结完成后，关闭电源，样品随炉冷却，然后取出样品，最终得到具有均匀致密碳化钽涂层的石墨材料。其中，烧结过程中，钽元素和碳反应生成碳化钽，可以通过控制烧结工艺控制得到理想的碳化钽涂层。可以是将干燥完成的负载有钽元素的多孔碳材料放入坩埚中进行烧结。

在进一步示例中，所述烧结温度介于1200℃-1600℃之间，例如可以是1300℃、1400℃、1500℃；所述保温处理的保温时间介于0.2h-2h之间，可以是0.8h、1h、0.5h；可以通过保温时间得到优质的涂层，若烧结时间过短则钽和碳无法反应完全，会导致涂层不够致密，而烧结时间太长则降低效率，浪费能源。另外，所述随炉降温处理的降温时间介于0.2h-2h之间，可以是1h、1.2h、1.8h。其中，所述保护气氛可以是Ar气，还可以是其他惰性气体或N₂等保护性气体。通过上述工艺的作用得到了本发明的涂层。

作为示例，加热至所述烧结温度的方式包括微波加热，所述微波加热包括：采用一组频率或多组频率的电磁波对石墨介质进行辐照加热，另外，所述微波加热的频率介于10MHz-3GHz之间，例如可以选择为50MHz、1GHz、2GHz。基于微波加热，先由内部发热再扩散到外部，即由内部到整体的加热方式，可以降低烧结所需的温度，而且微波加热速度快，烧结时间也短，获得更好的致密度，具有高效节能的特点，更加利于工业化生产。其中，微波烧结是一种靠对内部介质加热的方式进行烧结的，本申请的材料中内部存在不同的元素，每种元素吸收的微波波长不同，采用两种或多种频率照射时，可以使材料烧结更加充分，加热速度也相对应的更快。在一示例中，按照材料的所存在的元素选择不同的微波频率，选择每种材料自己特定相对应的微波加热波段，本领域技术人员依据常识选择，需要将两组或多种微波同时对材料辐照进行加热，提高内部介质吸收效果。

通过本发明的多孔碳基底及工艺设计得到的形成在多孔碳基底上的碳化钽涂层，通过多孔结构可以增加碳化钽涂层和碳基底的结合力，基于上述多孔结构，可以既在碳基底的表面又在孔洞内部形成碳化钽，形成类似于嵌套的结构，防止在表面碳化钽的剥离。缓解了原先碳化钽和碳材料之间的热失配问题，使得涂层与基底的膨胀系数差异降低，提高了材料的性能和使用寿命。其中，一般来讲碳材料的膨胀系数低，而碳化钽的膨胀系数高，这种膨胀系数的差异也就是热失配问题，会导致涂层容易脱落。而孔洞的存在，则相当于下层基底表面从原先只含有均一的碳转变为表面既含有碳又含有碳化钽（由孔洞产生）的材料。基材表面的碳还保留有原先的热膨胀系数，而孔洞中碳化钽膨胀系数较大，使得整个表面整体的膨胀系数变大，从而和上层碳化钽涂层的膨胀系数差异减小。也就是说，本发明一种以多孔碳材料为基底，通过电吸附作用，并在微波加热烧结之后在碳材料表面获得致密碳化钽涂层的方法，在上述多孔碳材料中，孔洞内部和碳材料表面都可以形成碳化钽，相比于单一的表面涂层，这种多层次的结构可以大幅度提高涂层与基底之间的结合力。另外，由于孔洞内部碳化钽的填充使得材料表面涂层与基底部分热膨胀系数的差异降低，有效减小了热失配问题，可以成功在碳材料表面获得致密的碳化钽层，减少了裂缝的出现。本发明形成的碳化钽涂层可以用于形成在碳化硅单晶生长坩埚的侧壁上，有利于对坩埚侧壁的保护及碳化硅单晶的生长。

本发明还提供一种基于多孔碳材料的碳化钽涂层，所述碳化钽涂层优选采用本发明的制备方法制备得到，当然，也可以采用其他方法。其中，具体的材料特征可以参考本实施例在涂层制备方法中的描述，在此不再赘述。所述基于多孔碳材料的碳化钽涂层包括：多孔碳基底以及碳化钽涂层，碳化钽涂层形成于所述多孔碳基底的孔洞内及所述多孔碳基底的表面。

作为示例，所述多孔碳基底的孔洞直径介于20nm-40nm之间。

作为示例，所述多孔碳基底的碳源包括聚苯乙烯，所述碳化钽涂层的钽源包括氟钽酸钾溶液，所述氟钽酸钾溶液中氟钽酸钾的浓度介于0.1 mol/L-0.3 mol/L之间。

下面给出结合本发明工艺的具体实施例。另外，基于本发明的上述说明，图3示出了一种具体的在多孔碳材料表面制备碳化钽涂层的技术路线。

实施例1

（1）称取20 g聚苯乙烯固体于反应瓶中，并往瓶中加入500 mL的四氯化碳使聚合物溶解，之后将预先准备好的直径为20 nm的二氧化硅模板加入到上述溶液中。待模板均匀分散后，往混合液中加入10 g无水AlCl₃作为催化剂，促进聚苯乙烯的交联反应，保持反应48 h，待反应完全后，抽滤得到所需固体，并用乙醇清洗数次。用烘箱烘干后，将产物置于500 ℃，Ar气氛围下进行煅烧3小时，最后用1 mol/L的氢氟酸除去模板后得到所需多孔碳材料。（2）将39 g氟钽酸钾溶于500 mL热水中制得0.1 mol/L的氟钽酸钾溶液，并将多孔碳材料作为电极插入到溶液中，并控制外接电压在2 V，保持通电1 h，使得多孔碳材料表面可以充分吸附含钽离子，电吸附过程及原理则如图2所示。（3）将吸附完钽的碳材料干燥后，放入坩埚中，在Ar气氛围下利用频率在13.56MHz的电磁微波进行加热烧结，将加热温度设置在1500 ℃，升温速率则为200 ℃/min，烧结时间设置成30 min，烧结完成后，使样品随炉冷却，在20 min之后取出样品，最终得到具有致密碳化钽涂层的碳基材料。

实施例2

（1）称取20 g聚苯乙烯固体于反应瓶中，并往瓶中加入500 mL四氯化碳使聚合物溶解，之后将预先准备好的直径为40 nm的二氧化硅模板加入到上述溶液中。待模板均匀分散后，往混合液中加入10 g无水AlCl₃作为催化剂，促进聚苯乙烯的交联反应，保持反应48h，待反应完全后，抽滤得到所需固体，并用乙醇清洗数次。用烘箱烘干后，将产物置于500℃，Ar气氛围下进行煅烧3小时，最后用1 mol/L的氢氟酸除去模板后得到所需多孔碳材料。（2）将78 g氟钽酸钾溶于500 mL热水中制得0.2 mol/L的氟钽酸钾溶液，并将多孔碳材料作为电极插入到溶液中，并控制外接电压在2 V，保持通电2 h，使得多孔碳材料表面可以充分吸附含钽离子，电吸附过程及原理则如图2所示。（3）将吸附完钽的碳材料干燥后，放入坩埚中，在Ar气氛围下采用频率在13.56 MHz和2 GMHz的两组电磁微波同时进行加热，将加热温度设置在1500 ℃，升温速率则为200 ℃/min，烧结时间设置成30 min，烧结完成后，样品随炉冷却，在20 min后取出样品，最终得到具有致密碳化钽涂层的碳基材料。

综上所述，本发明的基于多孔碳材料的碳化钽涂层及其制备方法，以多孔碳基底作为基材，在多孔碳材料的孔洞内部和碳材料表面都可以形成碳化钽涂层，相比于单一的表面涂层，这种多层次的结构可以大幅度提高涂层与基底之间的结合力。另外，由于孔洞内部碳化钽的填充使得材料表面涂层与基底部分热膨胀系数的差异降低，有效减小了热失配问题，可以成功在碳材料表面获得致密的碳化钽层，减少了裂缝的出现。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种碳化钽涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

提供多孔碳基底，所述多孔碳基底作为阳极，所述多孔碳基底的孔洞直径介于20nm-40nm之间；

提供含钽溶液，并将所述多孔碳基底及阴极电极插入所述含钽溶液中，所述含钽溶液包括氟钽酸钾溶液，所述氟钽酸钾溶液的氟钽酸钾浓度介于0.1 mol/L-0.3 mol/L之间；

在所述多孔碳基底与所述阴极电极之间施加预设电压，以使所述多孔碳基底的孔洞和表面负载钽元素，得到负载钽元素的多孔碳基底，施加的所述预设电压介于1V-2V之间；

取出所述负载钽元素的多孔碳基底，并对其进行烘干处理；以及

对烘干后的所述负载钽元素的多孔碳基底进行烧结处理，以得到形成在所述多孔碳基底上的碳化钽涂层。

2.根据权利要求1所述的碳化钽涂层的制备方法，其特征在于，所述多孔碳基底的制备方法包括：提供碳源和二氧化硅颗粒模板；将所述碳源及所述模板经交联后在预设氛围下进行煅烧处理；在所述煅烧处理后采用腐蚀溶液去除所述模板，得到所述多孔碳基底。

3.根据权利要求2所述的碳化钽涂层的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅颗粒的直径介于5nm-40nm之间，所述预设氛围包括惰性气体，所述煅烧处理的温度介于400℃-500℃之间，所述煅烧处理的时间介于3h-4h之间。

4.根据权利要求2所述的碳化钽涂层的制备方法，其特征在于，所述多孔碳基底的所述碳源包括聚苯乙烯。

5.根据权利要求1所述的碳化钽涂层的制备方法，其特征在于，施加所述预设电压的时间介于0.5h-5h之间。

6.根据权利要求1所述的碳化钽涂层的制备方法，其特征在于，在真空烘箱中对所述负载钽元素的多孔碳基底进行所述烘干处理，所述真空烘箱的温度介于50℃-150℃之间，进行所述烘干处理的时间介于5h-15h之间。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的碳化钽涂层的制备方法，其特征在于，进行所述烧结处理的工艺包括：在保护气氛下加热到烧结温度；在所述烧结温度下进行保温处理；进行所述保温处理后进行随炉降温处理。

8.根据权利要求7所述的碳化钽涂层的制备方法，其特征在于，所述烧结温度介于1200℃-1600℃之间；所述保温处理的保温时间介于0.2h-2h之间；所述随炉降温处理的降温时间介于0.2h-2h之间。

9.根据权利要求7所述的碳化钽涂层的制备方法，其特征在于，加热至所述烧结温度的方式包括微波加热，所述微波加热包括：采用一组或多组频率的电磁波对石墨介质进行辐照加热，且所述微波加热的频率介于10MHz-3GHz之间。

10.一种采用权利要求1-9中任意一项所述的碳化钽涂层的制备方法制备的基于多孔碳材料的碳化钽涂层，其特征在于，包括：

多孔碳基底，所述多孔碳基底的孔洞直径介于20nm-40nm之间；

碳化钽涂层，形成于所述多孔碳基底的孔洞内及所述多孔碳基底的表面上；

其中，所述多孔碳基底的碳源包括聚苯乙烯，所述碳化钽涂层的钽源包括氟钽酸钾溶液，所述氟钽酸钾溶液中氟钽酸钾的浓度介于0.1 mol/L-0.3 mol/L之间。

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