SU1726373A1

SU1726373A1 - Способ получени нитрида кремни

Info

Publication number: SU1726373A1
Application number: SU904800654A
Authority: SU
Inventors: Тамара Сергеевна Бартницкая; Татьяна Афанасьевна Людвинская; Татьяна Яковлевна Косолапова; Леонид Леонидович Сухих; Марина Владимировна Власова; Иннеса Александровна Ефименко; Анна Прохоровна Курбакова
Original assignee: Институт проблем материаловедения АН УССР; Институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова
Priority date: 1990-03-11
Filing date: 1990-03-11
Publication date: 1992-04-15

Abstract

Изобретение относитс к технике получени нитрида кремни и позвол ет сократить длительность процесса. Способ заключаетс в азотировании в потоке азота или аммиака при 1300-1500&deg;С рисовой шелухи , которую предварительно обрабатывают раствором химического соединени из р да: гидроксид аммони , хлорид аммони , мочевина, сол нокислый гидразин и в последующем окислительном отжиге полученного продукта при 550-650&deg;С. 1 з.п.ф-лы.

Description

Изобретение относитс к синтезу неорганических веществ, в частности к способу получени нитрида кремни .

Нитрид кремни обладает р дом ценных свойств и перспективен дл создани материалов, которые могут использоватьс в различных област х техники.

Известен способ получени нитрида кремни , включающий обработку рисовой шелухи в водной суспензии железа или оксида железа с целью нанесени железа на ее поверхность, высушивание ее, пиролиз ее при 1200°С и азотирование при 1100- 1350°С.

Недостатком способа вл етс сложность процесса и его многостадийность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс способ получени нитрида кремни , включающий обработку рисовой шелухи водным 5н, раствором HCI в течение 1 ч, высушивание остатка , его азотирование при 400,500,600,700,1100,1200,1300°С от 5 до 24 ч при каждой температуре, затем в течение 2- 10 ч при 1350°Си4-10чпри 1400°Си последующий окислительный отжиг азотированного продукта при 800°С в течение 2 ч.

Недостатком способа вл етс длительность процесса.

Цель изобретени - сокращение длительности процесса.

Поставленна цель достигаетс тем, что способ получени нитрида кремни включает предварительную обработку рисовой шелухи 10-30%-м раствором химического соединени из р да: гидроксид аммони - N ЦОН, хлорид аммони -NH4CI, мочевина - CO(NH2)2, сол нокислый гидрозин - №Н4.2НС1, азотирование провод т при 1300-1500°С в потоке азота или аммиака со

СО

с

о со

VI

со

скоростью потока 100-200 см/мин, а окислительный отжиг провод т при 550-650°С.

Выбор концентрационного интервала 10-30% обусловлен тем, что при меньших концентраци х растворов не достигаетс необходима степень деструкции органических соединений рисовой шелухи, а при больших-характер вли ни не измен етс . Это св зано с тем, что рисова шелуха св - зываеттолько определенное количество ам- монийных радикалов.

Азотирование проводили при линейной скорости потока 100-200 см/мин. Выбор этого интервала скоростей обусловлен тем, что при меньших скорост х потока выдел - ющийс при азотировании монооксид углерода не полностью удал етс из реакционной зоны и реакци сдвигаетс в сторону образовани карбида кремни . Большие скорости нецелесообразны, так как из реакционной зоны вынос тс образующийс монооксид кремни , что приводит к снижению выхода нитрида кремни .

Поскольку дл получени нитрида кремни из оксида кремни и углерода соотно- шение C/S102 должно быть равным 2:1, а в рисовой шелухе оно составл ет 4:1, то избыток углерода удал етс отжигом продукта азотировани на воздухе при 550-650°С . При более низких температурах углерод окисл етс не полностью, а при высоких - частично окисл етс нитрид кремни , что ухудшает качество продукта.

Способ осуществл ют следующим об- разом.

Рисовую шелуху обрабатывают в растворах азотсодержащих соединений при 20-100°С, а затем высушивают при 100°С. После высушивани обработанна рисова шелуха становилась хрупкой и легко поддавалась измельчению. Азотирование проводилось при 1300-1500°С.

Пример 1,2г рисовой шелухи, обработанной при комнатной температуре 25%-ным раствором гидроксида аммони и

высушенной при 100°С и содержащей 3,8 мас.% азота, азотируют в течение 5 ч при 1400°С в потоке азота при скорости 100 см/мин. Содержание азота в продукте азо- тировани после отжига при 550°С в течение 15 мин составл ло 37,5 мас.%, т.е. нитрида кремни - 94%.

Пример 2, 2 г рисовой шелухи, обработанной при110°С 10 %-нымраство- ром мочевины и высушенной при 100°С с содержанием азота 4,0 мас.%, азотируют в потоке азота при 1450°С и скорости потока 150 см/мин в течение 5 ч. Содержание азота в продукте азотировани после отжига при

600°С в течение 15 мин составл ет 37,8 мас.%, т.е. нитрида кремни 94,5%.

Пример 3. 2 г рисовой шелухи, обработанной при 60°С 30%-ным раствором мочевины и высушенной при 100°С с содержанием азота 3,0 мас.%, азотируют в потоке аммиака при скорости потока 200 см/мин при 1350°С в течение 5 ч. Содержание азота в продукте азотировани после отжига при 650°С в течение 15 мин составл ет 37,7 мас.%, т.е. нитрида кремни 94,3%.

П р и м е р 4. 2г рисовой шелухи, обработанной при 100°С 50%-ным раствором мочевины и высушенной при 100°С с содержанием азота 2,8 мас.%, азотируют в потоке азота при скорости потока 200 см/мин, при 1500°С в течение 3 ч. Содержание азота в продукте азотировани после отжига при 650°С в течение 15 мин составл ет 37,6 мас.%, т.е. нитрида 94%.

Пример. 5. 2г рисовой шелухи, обработанной при комнатной температуре 20%-ным раствором хлорида аммони и высушенной при 100°С с содержанием азота 1,6 мас.%, азотируют в потоке аммиака при скорости 150 см/мин в течение 5 ч при 1300°С. Содержание азота в продукте азотировани после отжига при 600°С. в течение 15 мин составл ет 38,0 мас.%, т.е. нитрида кремни 95%.

Пример 6. 2 г рисовой шелухи, обработанной при комнатной температуре 20%-ным раствором и высушенной при 100°С с содержанием азота 2,2 мас.% азотируют в потоке аммиака при скорости потока 150 см/мин при 1350°С в течение 5 ч. Содержание азота в продукте азотировани составл ет 37,6 мас.%, т.е. нитрида - 94,5%.

Преимущества предлагаемого способа перед известным.состо т в его простоте, т.е. отсутствует ступенчатость азотировани , в меньшей длительности азотировани и окислительного отжига, а также в более низкой температуре отжига.

Полученный нитрид кремни , из рисовой шелухи имеет следующее содержание металлических примесей, мас.%: AI 0,1; Са 0,1; Fe 0,01; Ti 0,1.

Нитрид кремни образуетс только воС- модификации в виде волокон и частиц, длина волоконл 80 мкм, диаметр 1 мкм, а частицы-ч1 мкм.

Claims

1.Способ получени нитрида кремни , включающий предварительную обработку рисовой шелухи водным раствором химиче- кого соединени высушивание остатка, его

азотирование в поток азотсодержащей газовой среды при высокой температуре и окислительный отжиг азотированного продукта, отличающийс тем, что, с целью сокращени длительности процесса , предварительную обработку рисовой шелухи провод т в 10-30%-ном растворе химического соединени из р да: гидроксид аммони , хлорид аммони , мочевина, сол нокислый гидразин, азотирование ведут при 1300-1500°С со скоростью 100-200 см/мин, а окислительный отжиг провод т при 550-650°С.

2.Способ по п.1,отличающийс тем, что в качестве азотсодержащей газовой среды используют азот или аммиак.