CN114920247B - 一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法 - Google Patents

一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114920247B
CN114920247B CN202210552254.9A CN202210552254A CN114920247B CN 114920247 B CN114920247 B CN 114920247B CN 202210552254 A CN202210552254 A CN 202210552254A CN 114920247 B CN114920247 B CN 114920247B
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron
nacl
boron carbide
preparation
source
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
Application number
CN202210552254.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114920247A (zh
Inventor
王志江
叶科成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202210552254.9A priority Critical patent/CN114920247B/zh
Publication of CN114920247A publication Critical patent/CN114920247A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114920247B publication Critical patent/CN114920247B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90—Carbides
    • C01B32/914—Carbides of single elements
    • C01B32/991—Boron carbide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/16—Nanowires or nanorods, i.e. solid nanofibres with two nearly equal dimensions between 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法，它涉及一种碳化硼纳米线的制备方法。本发明要解决现有制备碳化硼纳米线的方法存在产率低、纯度低，且工艺过程有毒有害、原理价格昂贵的问题。制备方法：一、原料粉末的混合；二、碳化硼纳米线的高温生长；三、除杂。本发明用于基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备。

Description

一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳化硼纳米线的制备方法。
背景技术
碳化硼是一种极为坚硬的物质，其硬度仅次于金刚石和立方氮化硼。除此之外，还具有密度低(2.52g/cm3)、弹性模量高、化学性质稳定、耐摩擦性能好、中子吸收能力强等优点，被广泛的用于轻量化防护装甲、航空航天、切削刀具、核能等领域。但碳化硼的断裂韧性低的缺点严重影响了它的进一步应用。且在大多数应用中，碳化硼陶瓷的断裂韧性数值是非常重要的性能评价指标。
相比起现在广泛用来制备碳化硼陶瓷材料的碳化硼微米颗粒粉体，碳化硼纳米线的缺陷程度极低、其原子排列高度有序，因此其强度接近于完美晶体的理论值，其机械强度接近于相邻原子间力，一般情况下为多晶碳化硼材料强度的十几倍甚至几十倍，是一种极佳的补强、韧化材料。
目前制备碳化硼纳米线的制备手段有化学气相沉积法、模板法、碳热还原法等。其中化学气相沉积法多数情况下使用硼烷为硼源，而硼烷的价格及其昂贵。其碳源一般为CO或CH4，工业生产中，大量的CO或CH4在高温合成时具有极高的安全隐患，CO的泄露也容易造成人员中毒。此外由于化学气相沉积的特性，其产率较低，设备要求较高，不适合工业化批量制备用于烧结的碳化硼纳米线。碳热还原法，模板法在制备碳化硼纳米线时，为了控制形貌，往往需要用到金属催化剂Ni、Fe等，这些金属催化剂反应后残留于纳米线端部，难以除去，需要用到有毒有害的氢氟酸酸洗，难以保证纯度。由于以上几种缺点，碳化硼纳米线虽然是一种理想的基体强韧化材料，但极少像碳化硅纳米线(或晶须)一样被用于增强陶瓷材料，只能用于一些对形貌、纯度等要求不高的树脂基材料的增强。
发明内容
本发明要解决现有制备碳化硼纳米线的方法存在产率低、纯度低，且工艺过程有毒有害、原理价格昂贵的问题，而提供一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法。
一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法，它是按以下步骤完成的：
一、原料粉末的混合：
将硼源、碳源和NaCl置于高速混料机中混合均匀，得到原料粉末；
所述的硼源中B原子与碳源中C原子的原子比(2～10):1；所述的NaCl与碳源的摩尔比(0.001～0.3):1；
二、碳化硼纳米线的高温生长：
将原料粉末置于石墨坩埚中，然后放置于高温烧结炉内，以氩气为保护气氛，升温至900℃～2000℃，在温度为900℃～2000℃及氩气气氛下，反应0.5h～10h，最后冷却至室温，得到预产物；
三、除杂：
清洗预产物，将清洗后的预产物置于氧化铝坩埚中，然后放置于马弗炉内，并升温至400℃～1000℃，在温度为400℃～1000℃的条件下，保温5min～180min除碳，最后取出冷却至室温，即完成基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备。
本发明的有益效果是：
本发明碳化硼纳米线制备方法的产率高(可达到80％以上)、纯度高(可高于95％)、工艺过程无毒无害、原料价格较低、形貌均匀。可用于强韧化陶瓷材料、树脂材料、金属材料等。
本发明用于一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法。
附图说明
图1为对比实验制备的碳化硼SEM图；
图2为实施例一制备的碳化硼纳米线的SEM图；
图3为实施例二制备的碳化硼纳米线的SEM图；
图4为实施例三制备的碳化硼纳米线的SEM图；
图5为X射线衍射图谱，1为实施例一制备的碳化硼纳米线，2为实施例二制备的碳化硼纳米线，3为实施例三制备的碳化硼纳米线，4为对比实验制备的碳化硼颗粒，◆为B4C；
图6为实施例一制备的碳化硼纳米线与碳化硼微粉烧结得到的致密件用维氏硬度计制造的裂纹SEM图片。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法，它是按以下步骤完成的：
一、原料粉末的混合：
将硼源、碳源和NaCl置于高速混料机中混合均匀，得到原料粉末；
所述的硼源中B原子与碳源中C原子的原子比(2～10):1；所述的NaCl与碳源的摩尔比(0.001～0.3):1；
二、碳化硼纳米线的高温生长：
将原料粉末置于石墨坩埚中，然后放置于高温烧结炉内，以氩气为保护气氛，升温至900℃～2000℃，在温度为900℃～2000℃及氩气气氛下，反应0.5h～10h，最后冷却至室温，得到预产物；
三、除杂：
清洗预产物，将清洗后的预产物置于氧化铝坩埚中，然后放置于马弗炉内，并升温至400℃～1000℃，在温度为400℃～1000℃的条件下，保温5min～180min除碳，最后取出冷却至室温，即完成基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备。
本具体实施方式中步骤二的高温生长步骤为关键步骤，其生成碳化硼纳米线的化学反应方程式如下所示：
NaCl(l)→NaCl(g) (1)
NaCl(g)→Na(g)+Cl(g) (2)
B(s)+Cl(g)→BCl(g) (3)
2B(s)+2B2O3(l)→3B2O2(g) (4)
B2O2(g)+2C(s)+2Cl(g)→2BCl(g)+2CO(g) (5)
B2O3(l)+3C(s)+2Cl(g)→2BCl(g)+3CO(g) (6)
8BCl(g)+2CO(g)→2B4C(s)+8Cl(g)+O2(g) (7)
O2(g)+2C(s)→2CO(g) (8)
若单独加入硼粉为硼源时，由于硼粉在空气中非常容易氧化，硼粉中一般含有1％～5％的氧化硼杂质。因此，就算不加氧化硼，里面还是难以避免会有氧化硼发生步骤(4)的反应。
本具体实施方式虽然生成CO中间产物，但在反应中产生的量不高，其次反应是在坩埚内部进行的，不容易出来，所以尾气中CO量非常少，不具有危险性。若以CO为反应物，其在反应一开始就需要通入CO气体，尾气中也会含有未反应完全的CO，CO量大，比较危险。
本具体实施方式采用的原料中在高温下发生复杂反应，其核心步骤为(7)反应方程式，此反应为气相反应，从而使得反应在高温下容易生成纳米线状。根据Frank所提出的气-固(VS)反应机理，(7)反应方程式中原料的浓度一定程度上决定了反应产物的生长形态。而反应物BCl(g)的来源为(3)、(5)和(6)，这三个反应均需要Cl(g)参与，因此通过调节NaCl的添加量可以达到控制反应物BCl(g)浓度的作用，从而达到控制产物的形貌。当反应气体过饱和度较低时，容易生长成为纳米线。当过饱和度提高之后，容易形成等轴晶等形貌，当过饱和度过高时，易形成颗粒状。此外，整个反应中NaCl不会被消耗，只起到催化剂的作用，最终反应结束后，降温阶段按照(2)反应的逆反应又生成NaCl。与化学气相沉积法相比，化学气相沉积法中纳米线的生长只在反应气体在高温区流过的过程中沉积，大量未反应的气体则进入尾气被排出，昂贵的原料被浪费且有毒有害的气体也出现在尾气中产生危险。此反应在坩埚中进行，原料被大部分保留在的坩埚中，且催化反应一直在进行，随着保温时间的延长，理论上可以达到接近100％的产率。与碳热还原法和模板法相比，本具体实施方式由于引入了NaCl作为形貌调控剂，能够在不使用过渡金属催化剂的前提下完成纳米线的制备，因此也就避免了用酸洗除去金属催化剂的步骤，本具体实施方式反应最后残留物质为NaCl，由于NaCl易溶于水，可以用水非常容易的除去，过程环保无有毒有害物质产生。
本实施方式的有益效果是：
本具体实施方式碳化硼纳米线制备方法的产率高(可达到80％以上)、纯度高(可高于95％)、工艺过程无毒无害、原料价格较低、形貌均匀。可用于强韧化陶瓷材料、树脂材料、金属材料等。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的硼源及碳源为烘干水分后的硼源及碳源。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一中所述的硼源为硼粉和氧化硼中的一种或两种的组合。其它与具体实施方式一或二相同。
硼酸、焦硼酸等高温脱水可生成氧化硼的物质也可按照脱水生成氧化硼的物质的量来等效于氧化硼。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的碳源为鳞片石墨、微晶石墨、短切碳纤维、炭黑、乙炔黑、活性炭、石墨烯、碳纳米管或空心碳球。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中所述的混合均匀具体是按以下步骤进行：在转速为300rpm～2000rpm的条件下，混料5min～60min。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中混合均匀时，硼源、碳源和NaCl占高速混料机中混料腔内体积容量的5％～60％。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二以流速为5mL/min～60mL/min的氩气为保护气氛；步骤二中在通入氩气前，使用真空泵将高温烧结炉内部抽至5Pa～10Pa以除去炉体内的N2。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤二中以5℃/min～10℃/min为升温速率，升温至900℃～1000℃，在温度为900℃～1000℃及氩气气氛下反应。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤二中先以5℃/min～10℃/min为升温速率升温至1000℃，然后以0.5℃/min～3℃/min为升温速率，升温至1000℃以上至2000℃，在温度为1000℃以上至2000℃及氩气气氛下反应。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中所述的清洗预产物，具体是按以下步骤进行：①、在搅拌速度为200rpm～1000rpm的条件下，将预产物与去离子水混合搅拌1min～60min，然后用滤纸过滤；所述的预产物与去离子水的质量比1:(2～100)；②、重复①2次～5次；步骤三中以升温速率为50℃/min～200℃/min，升温至400℃～1000℃。其它与具体实施方式一至九相同。
具体实施方式清洗预产物以达到完全除去NaCl的目的。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法，它是按以下步骤完成的：
一、原料粉末的混合：
将硼源、碳源和NaCl置于高速混料机中混合均匀，得到原料粉末；
所述的硼源中B原子与碳源中C原子的原子比4:1；所述的NaCl与碳源的摩尔比0.01:1；
二、碳化硼纳米线的高温生长：
将原料粉末置于石墨坩埚中，然后放置于高温烧结炉内，以氩气为保护气氛，升温至1400℃，在温度为1400℃及氩气气氛下，反应1h，最后冷却至室温，得到预产物；
三、除杂：
清洗预产物，将清洗后的预产物置于氧化铝坩埚中，然后放置于马弗炉内，并升温至650℃，在温度为650℃的条件下，保温30min除碳，最后取出冷却至室温，得到碳化硼纳米线。
步骤一中所述的硼源及碳源为烘干水分后的硼源及碳源。
步骤一中所述的硼源为硼粉。
步骤一中所述的碳源为活性炭。
步骤一中所述的混合均匀具体是按以下步骤进行：在转速为500rpm的条件下，混料15min。
步骤一中混合均匀时，硼源、碳源和NaCl占高速混料机中混料腔内体积容量的30％。
步骤二以流速为20mL/min的氩气为保护气氛；步骤二中在通入氩气前，使用真空泵将高温烧结炉内部抽至5Pa以除去炉体内的N2。
步骤二中先以10℃/min为升温速率升温至1000℃，然后以2℃/min为升温速率，升温至1400℃。
步骤三中所述的清洗预产物，具体是按以下步骤进行：①、在搅拌速度为600rpm的条件下，将预产物与去离子水混合搅拌30min，然后用滤纸过滤；所述的预产物与去离子水的质量比1:50；②、重复①3次。
步骤三中以升温速率为60℃/min，升温至650℃。
本实施例所得碳化硼纳米线经纯度检测，其中碳化硼的含量为97.55％，总硼加总碳含量为99.13％。
实施例二：本实施例与实施例一不同的是：步骤一中所述的硼源中B原子与碳源中C原子的原子比4.5:1；步骤一中所述的NaCl与碳源的摩尔比0.03:1；步骤一种所述的硼源为硼粉和氧化硼的混合物，且硼粉与氧化硼的摩尔比为1:0.05；步骤一种所述的碳源为长度为2mm的短切碳纤维；步骤二中以氩气为保护气氛，升温至1500℃，在温度为1500℃及氩气气氛下，反应4h；步骤二中先以10℃/min为升温速率升温至1000℃，然后以2℃/min为升温速率，升温至1500℃。其它与实施例一相同。
本实施例所得碳化硼纳米线经纯度检测，其中碳化硼的含量为96.43％，总硼加总碳含量为98.75％。
实施例三：本实施例与实施例一不同的是：步骤一中所述的硼源中B原子与碳源中C原子的原子比6:1；步骤一中所述的NaCl与碳源的摩尔比0.15:1；步骤一种所述的硼源为硼粉和氧化硼的混合物，且硼粉与氧化硼的摩尔比为1:0.5；步骤一种所述的碳源为炭黑；步骤二中以氩气为保护气氛，升温至1500℃，在温度为1500℃及氩气气氛下，反应4h；步骤二中先以10℃/min为升温速率升温至1000℃，然后以2℃/min为升温速率，升温至1500℃。其它与实施例一相同。
本实施例所得碳化硼纳米线经纯度检测，其中碳化硼的含量为95.58％，总硼加总碳含量为96.84％。
对比实验：本对比实验与实施例一不同的是：不加入NaCl形貌调控剂。其它与实施例一相同。
图1为对比实验制备的碳化硼SEM图；由图可知，对比实验中生成的碳化硼为平均粒径约1μm的碳化硼粒子，可见缺少NaCl形貌调控剂的情况下，几乎不能生成碳化硼纳米线。
图2为实施例一制备的碳化硼纳米线的SEM图；由图可知，其生长的大部分为纳米线结构，少量生长成颗粒状结构，纳米线的直径经过测量发现其分布在80nm～250nm之间。通过称量原料质量与产物质量，得出产率为98.6％。
图3为实施例二制备的碳化硼纳米线的SEM图；由图可知，其生长的为两种形貌纳米线结构，一部分较细的纳米线直径分布在60nm～150nm之间，较粗的纳米线的直径分布在300nm～500nm之间。通过称量原料质量与产物质量，得出产率为97.8％。
图4为实施例三制备的碳化硼纳米线的SEM图；由图可知，其生长出现两种形貌，一部分较细的为碳化硼纳米线，其直径分布在200nm～500nm之间，另一种是过度生长的碳化硼纳米带状结构，其厚度为80nm～200nm，其宽度为几十微米至上百微米(底部是测试时用来黏住样品的导电胶)。通过称量原料质量与产物质量，得出产率为81.4％。出现纳米带结构是因为气相反应的反应物过度饱和，使得碳化硼的生长同时沿着两个不同晶面生长以不同速率生长，最终出现此结构。
图5为X射线衍射图谱，1为实施例一制备的碳化硼纳米线，2为实施例二制备的碳化硼纳米线，3为实施例三制备的碳化硼纳米线，4为对比实验制备的碳化硼颗粒，◆为B4C；经检测可知，所得产物均为B4C。
为验证所得碳化硼纳米线的增韧效果，使用实施例一制备的碳化硼纳米线产物添加到购买的碳化硼微粉中，所用碳化硼微粉的平均粒径为2微米。按质量比为1:9的碳化硼纳米线与碳化硼微粉球磨混合均匀，得到球磨产物，球磨产物在烘箱中60℃烘12h，除去无水乙醇，得到烘干的粉料；所述的球磨混合均匀具体是按以下步骤进行：碳化硼纳米线与碳化硼微粉总质量与无水乙醇的质量比为1:2，在300rpm转速下球磨混合2h；将烘干的粉料倒入石墨模具中，使用放电等离子烧结法进行烧结，以升温速率为200℃/min将温度升温至1850℃，然后在烧结温度为1850℃及压力为30MPa的条件下，烧结时间为5min，得到致密件。
对致密件进行力学性能测试，依据精细陶瓷室温硬度测试方法GB/T16534-2009，在压力为0.5kg的测试条件下测得维氏硬度为31.50GPa；依据精细陶瓷弯曲强度试验方法现行GB/T 6569-2006，测得抗弯强度为426MPa；依据精细陶瓷断裂韧性试验方法-单边预裂纹梁(SEPB)法GB/T 23806-2009，测得断裂韧性为6.5MPa·m1/2，其断裂裂韧性远高于由颗粒状粉体烧结而成的碳化硼陶瓷(2～3.5MPa·m1/2)。
为确定纳米线的存在和断裂韧性提高之间的关系，进行了裂纹分析。图6为实施例一制备的碳化硼纳米线与碳化硼微粉烧结得到的致密件用维氏硬度计制造的裂纹SEM图片；由图可知，有大量的纳米线存在于裂纹中间。纳米线的拔出、桥联作用大大提高了裂纹扩展所需的能量，减少了裂纹尖端应力，从而极大的提高了断裂韧性。

Claims (5)

1.一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：
一、原料粉末的混合：
将硼源、碳源和NaCl置于高速混料机中混合均匀，得到原料粉末；
所述的硼源中B原子与碳源中C原子的原子比(2~10):1；所述的NaCl与碳源的摩尔比(0.001~0.3):1；
所述的硼源为硼粉和氧化硼中的一种或两种的组合；
所述的碳源为短切碳纤维、炭黑或活性炭；
所述的硼源及碳源为烘干水分后的硼源及碳源；
二、碳化硼纳米线的高温生长：
将原料粉末置于石墨坩埚中，然后放置于高温烧结炉内，以氩气为保护气氛，先以5℃/min~10℃/min为升温速率升温至1000℃，然后以0.5℃/min~3℃/min为升温速率，升温至1400℃~2000℃，在温度为1400℃~2000℃及氩气气氛下，反应0.5h~10h，最后冷却至室温，得到预产物；
三、除杂：
清洗预产物，将清洗后的预产物置于氧化铝坩埚中，然后放置于马弗炉内，并升温至400℃~1000℃，在温度为400℃~1000℃的条件下，保温5min~180min除碳，最后取出冷却至室温，即完成基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备。
2.根据权利要求1所述的一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法，其特征在于步骤一中所述的混合均匀具体是按以下步骤进行：在转速为300rpm~2000rpm的条件下，混料5min~60min。
3.根据权利要求1所述的一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法，其特征在于步骤一中混合均匀时，硼源、碳源和NaCl占高速混料机中混料腔内体积容量的5%~60%。
4.根据权利要求1所述的一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法，其特征在于步骤二以流速为5mL/min~60mL/min的氩气为保护气氛；步骤二中在通入氩气前，使用真空泵将高温烧结炉内部抽至5Pa~10Pa以除去炉体内的N2。
5.根据权利要求1所述的一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法，其特征在于步骤三中所述的清洗预产物，具体是按以下步骤进行：①、在搅拌速度为200rpm~1000rpm的条件下，将预产物与去离子水混合搅拌1min~60min，然后用滤纸过滤；所述的预产物与去离子水的质量比1:(2~100)；②、重复步骤①2次~5次；步骤三中以升温速率为50℃/min ~200℃/min，升温至400℃~1000℃。
CN202210552254.9A 2022-05-20 2022-05-20 一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法 Active CN114920247B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210552254.9A CN114920247B (zh) 2022-05-20 2022-05-20 一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210552254.9A CN114920247B (zh) 2022-05-20 2022-05-20 一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114920247A CN114920247A (zh) 2022-08-19
CN114920247B true CN114920247B (zh) 2023-05-26

Family

ID=82810552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210552254.9A Active CN114920247B (zh) 2022-05-20 2022-05-20 一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114920247B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1397491A (zh) * 2002-07-29 2003-02-19 南京大学 氮化硼和碳化硼纳米结构及其制备方法
JP3658622B2 (ja) * 2002-11-14 2005-06-08 独立行政法人物質・材料研究機構 炭化ホウ素ナノワイヤーの製造方法
AU2010333929A1 (en) * 2009-12-01 2012-05-24 Applied Nanostructured Solutions, Llc Metal matrix composite materials containing carbon nanotube-infused fiber materials and methods for production thereof
US20110171096A1 (en) * 2010-01-12 2011-07-14 University Of South Carolina High Throughput Synthesis of Carbide Nanostructures from Natural Biological Materials
US10453583B2 (en) * 2016-08-27 2019-10-22 Rajen Bhupendra Patel Boron filled hybrid nanotubes
CN109574014B (zh) * 2018-10-22 2022-04-19 西安建筑科技大学 一种b4c纤维毡及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
碳化硼五次孪晶纳米线的结构弛豫现象研究;付新;《电子显微学报》;第30卷(第Z1期);439-443 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114920247A (zh) 2022-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Asl et al. Effects of carbon additives on the properties of ZrB2–based composites: a review
Xiong et al. Preparation, structure and mechanical properties of Sialon ceramics by transition metal-catalyzed nitriding reaction
Han et al. A review on the processing technologies of carbon nanotube/silicon carbide composites
Cheng et al. A SiCnw/PyC-toughened ZrB2-SiC coating for protecting Si-SiC coated C/C composites against oxidation
Zhang et al. In situ nitriding reaction formation of β-Sialon with fibers using transition metal catalysts
CA2580048A1 (en) Metal carbides and process for producing same
JP2012131674A (ja) 二ホウ化ジルコニウム粉末及びその合成方法
Luo et al. Oxidation resistance of multi-walled carbon nanotubes coated with polycarbosilane-derived SiCxOy ceramic
Yang et al. Process and mechanical properties of in situ silicon carbide‐nanowire‐reinforced chemical vapor infiltrated silicon carbide/silicon carbide composite
Cao et al. Growth of SiC whiskers onto carbonizing coir fibers by using silicon slurry waste
CN112794330B (zh) 一种碳化硼纳米线的制备方法
Men et al. Amorphous liquid phase induced synthesis of boron nitride nanospheres for improving sintering property of h-BN/ZrO2 composites
Saleem et al. Recent advances and perspectives in carbon-based fillers reinforced Si3N4 composite for high power electronic devices
Tishchenko et al. TGA-DSC-MS analysis of silicon carbide and of its carbon-silica precursor
Ge et al. Characterization of SiC nanowires prepared on C/C composite without catalyst by CVD
Lin et al. Preparation of CNT–Co@ TiB2 by catalytic CVD: effects of synthesis temperature and growth time
Hvizdoš et al. Carbon nanofibers reinforced ceramic matrix composites
CN114920247B (zh) 一种基于NaCl形状调节剂的碳化硼纳米线的制备方法
Zhang et al. Self-assembling of versatile Si3N4@ SiO2 nanofibre sponges by direct nitridation of photovoltaic silicon waste
US10850324B1 (en) Titanium-group nano-whiskers and method of production
CN113279249A (zh) 一种碳纤维表面原位自生弥散分布碳化物晶须及制备方法
JP3605133B2 (ja) 基材に対して傾斜機能的なダイアモンドライクカーボン膜を被覆した炭化物材料とその製造方法
CN110028070B (zh) 单晶碳化硅/石墨烯核壳结构纳米纤维及其制备方法和应用
US20120321892A1 (en) Titanium-Group Nano-Whiskers and Method of Production
Zhao et al. Microstructure and grain growth mechanism of corundum abrasive with La2O3–TiO2–SiO2 composite additives

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