專利名稱：一種碳化鋁納米帶的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化鋁納米帶的合成方法。
技術(shù)背景近年來， 一維量子線以其小的直徑、大的長徑比、高的各向異性、各種奇 異的結(jié)構(gòu)和奇特的性能成為當(dāng)今納米科技的研究熱點(diǎn)。 一維納米材料(納米線、 納米帶、納米棒)代表了能有效的傳輸電子、空穴、光波和各種激子的最小維 數(shù)的結(jié)構(gòu)，它們是構(gòu)成納米電子、納米機(jī)械和納米光子學(xué)器件的基本單元。碳 化鋁納米帶是一種帶狀的一維納米結(jié)構(gòu)材料，在構(gòu)建納米電子器件、催化和傳 感等領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景。華盛頓州立大學(xué)Lai-Sheng Wang等(Nano Letters 2002 Vol. 2, No. 2， 105-108)報(bào)道以鋰為催化劑制備碳化鋁納米線(帶)的方法，加熱Al/C/Li(原 子比為5/3/l)混合物到78(TC，保溫72小時(shí)，然后迅速冷卻到常溫，合成了六角形 的碳化鋁微晶，當(dāng)以3"C/h的速度冷卻到常溫時(shí)得到幾十微米長的碳化鋁納米線 (直徑5至70nm)和納米帶(厚5 70nm、寬20 500nm)。以鋰為催化劑制備碳化鋁 納米線(帶)的合成溫度較低，但是會(huì)引入碳化鋰雜質(zhì)。P. Schulz等在采用鋁硅合金750'C熔滲石墨預(yù)制件制備石墨/鋁復(fù)合物的實(shí) 驗(yàn)中，在復(fù)合物的內(nèi)部發(fā)現(xiàn)少量的碳化鋁晶須，討論了碳化鋁晶須對(duì)復(fù)合物力 學(xué)性能的影響(Materials Science and Engineering A 448 (2007) 1—6)。此外關(guān)于 碳化鋁一維納米材料的報(bào)道還很少。現(xiàn)有制備碳化鋁納米線(帶)的方法還有 許多不足之處，進(jìn)一步探求更先進(jìn)的制備碳化鋁一維納米材料的方法是非常必 要的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種碳化鋁納米帶的合成方法，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，該方法的步驟如下裝有鋁硅合金的坩堝置于爐內(nèi)，關(guān)閉爐門抽真空至50Pa 10'3Pa，然后充 入保護(hù)氣氬氣，再升溫到70(rC 160(TC之間保溫l-20小時(shí)，然后自然冷卻至常 溫，在合金表面及石墨坩堝內(nèi)壁上生成許多黃色的碳化鋁納米帶。所述的鋁硅合金，其鋁原子百分?jǐn)?shù)含量在10%-90%。所述的石墨坩堝既為容器也為碳源。 采用鋁硅合金為原料，硅在反應(yīng)體系中起到催化劑的作用，石墨坩堝上的 碳作為碳源參與了反應(yīng)。碳化鋁納米帶制備的反應(yīng)機(jī)理是高溫下，合金為液 態(tài)，氣氛中鋁硅有一定的飽和蒸氣壓，由于少量氧的存在，體系中一氧化碳也 具有一定的飽和蒸氣壓，然后通過氣固反應(yīng)機(jī)理(VS機(jī)理)合成碳化鋁納米帶。與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明采用鋁硅合金為原料，在石墨坩堝為碳源，加熱到700 160(TC的溫度范圍內(nèi)，然后隨爐冷卻到常溫，制備了碳化鋁納米帶。本發(fā)明制備的碳化鋁納米帶厚度薄、雜質(zhì)少；碳化鋁納米帶的長度長，能達(dá)到幾個(gè)毫米；生長碳化鋁納米帶的成本很低；不存在環(huán)境污染、制備設(shè)備簡單。


圖1是實(shí)施例1的碳化鋁納米帶。圖2是實(shí)施例2的碳化鋁納米帶。
具體實(shí)施方式
一種以鋁硅合金為原料，石墨坩堝為碳源，采用碳熱還原法生長碳化鋁納 米帶的實(shí)施例 實(shí)施例1 :裝有鋁硅合金(八1原子百分?jǐn)?shù)含量為50%)的坩堝置于爐內(nèi)，關(guān)閉爐門抽 真空至10"Pa，然后充入保護(hù)氣氬氣，再升溫到1400。C保溫5小時(shí)，然后自然 冷卻至常溫。在合金表面及石墨坩堝內(nèi)壁上生成許多黃色的碳化鋁納米帶(如 圖1)。實(shí)施例2:裝有鋁硅合金(A1原子百分?jǐn)?shù)含量為70X)的坩堝置于爐內(nèi)，關(guān)閉爐門抽 真空至10々Pa，然后充入保護(hù)氣氬氣，再升溫到100(TC保溫20小時(shí)，然后自然 冷卻至常溫。在合金表面及石墨坩堝內(nèi)壁上生成許多黃色的碳化鋁納米帶(如 圖2)。實(shí)施例3:裝有鋁硅合金(Al原子百分?jǐn)?shù)含量為10%)的坩堝置于爐內(nèi)，關(guān)閉爐門抽 真空至10'3Pa，然后充入保護(hù)氣氬氣，再升溫到120(TC保溫1小時(shí)，然后自然 冷卻至常溫。在合金表面及石墨坩堝內(nèi)壁上生成許多黃色的碳化鋁納米帶。實(shí)施例4:裝有鋁硅合金(八1原子百分?jǐn)?shù)含量為90%)的坩堝置于爐內(nèi)，關(guān)閉爐門抽 真空至50Pa，然后充入保護(hù)氣氬氣，再升溫到70(TC保溫10小時(shí)，然后自然冷 卻至常溫。在合金表面及石墨坩堝內(nèi)壁上生成許多黃色的碳化鋁納米帶。 實(shí)施例5:裝有鋁硅合金(A1原子百分?jǐn)?shù)含量為40X)的坩堝置于爐內(nèi)，關(guān)閉爐門抽 真空至lPa，然后充入保護(hù)氣氬氣，再升溫到160(TC之間保溫10小時(shí)，然后自 然冷卻至常溫。在合金表面及石墨坩堝內(nèi)壁上生成許多黃色的碳化鋁納米帶。
權(quán)利要求
1、一種碳化鋁納米帶的合成方法，其特征在于該方法的步驟如下裝有鋁硅合金的坩堝置于爐內(nèi)，關(guān)閉爐門抽真空至50Pa～10-3Pa，然后充入保護(hù)氣氬氣，再升溫到700℃～1600℃之間保溫1-20小時(shí)，然后自然冷卻至常溫，在合金表面及石墨坩堝內(nèi)壁上生成許多黃色的碳化鋁納米帶。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種碳化鋁納米帶的合成方法，其特征在于所 述的鋁硅合金，其鋁原子百分?jǐn)?shù)含量在10%-90%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種碳化鋁納米帶的合成方法，其特征在于所 述的石墨坩堝既為容器也為碳源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳化鋁納米帶的合成方法。裝有鋁硅合金的坩堝置于爐內(nèi)，關(guān)閉爐門抽真空至50Pa～10^-3Pa，然后充入保護(hù)氣氬氣，再升溫到700℃～1600℃之間保溫1-20小時(shí)，然后自然冷卻至常溫，在合金表面及石墨坩堝內(nèi)壁上生成許多黃色的碳化鋁納米帶。本發(fā)明制備的碳化鋁納米帶厚度薄、雜質(zhì)少；碳化鋁納米帶的長度長，能達(dá)到幾個(gè)毫米；生長碳化鋁納米帶的成本很低；不存在環(huán)境污染、制備設(shè)備簡單。
文檔編號(hào)B82B3/00GK101125652SQ20071007108
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者王耐艷, 陳建軍, 高林輝 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)