[發明專利]硅碳氧化合物非晶納米線及其制備方法

無效

• 申請號: 200910066577.1
• 申請日: 2009-02-27
• 公開（公告）號: CN101519203A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 崔啟良;王秋實;張劍;梁罡;郝健;金云霞;李敏;劉丹;類偉巍;詹寶慶
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C01B33/00
• 分類號: C01B33/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明屬于一維納米結構材料的技術領域，特別涉及了一種硅碳氧化合物非晶納米線及其簡單的制備方法。

背景技術

在最近幾年，一維納米結構材料，如納米管、納米線、納米棒，由于其獨特的光學性質和量子傳輸效應，在分子電路和量子元器件方面有著廣闊的應用前景。在納米材料家族中，Si和C的納米材料一直都是研究的熱點。硅和碳的納米材料可以通過多種方法制備，如激光加熱、氣-液-固生長法、氣-固生長法、溶膠-凝膠法等。

現在的Si和C的一維納米材料主要有：碳納米管，硅納米線，二氧化硅納米線，碳化硅納米線等。主要以單晶納米線為主，還沒有制備出高純度的非晶納米線。SiCO作為一種新型材料已受到廣泛的關注，其特性主要在高溫穩定性、抗氧化性上。功能性質主要在低介電常數、光致發光、電導率。與本發明相近的現有技術可以參見Thin?Solid?Films?515(2007)5035-5039，已成功制備SiCO聚合物的薄膜，但SiCO非晶納米線還沒有報道過。SiCO非晶納米線由于其納米特性，將具備更好的功能性質。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，公開一種SiCO非晶納米線；并且制備方法簡單，產量高，樣品純度高。

本發明的具體技術方案是：

一種硅碳氧化合物非晶納米線，C、Si和O相互間成鍵組成納米線，C、Si和O原子比例為13～30∶38～52∶100。

納米線的長度為10～150μm，直徑為10～100nm。

本發明的硅碳氧化合物非晶納米線的制備方法，以Si粉、C粉和SiO₂粉為原料，它們的摩爾比為1∶0.5～1∶1；制備有混料壓塊過程和電弧放電生成納米線過程；

所述的混料壓塊過程，是將Si粉、C粉和SiO₂粉放入混料機中混合均勻；再將混合粉壓成混合粉塊；

所述的電弧放電生成納米線過程，是將混合粉塊放入直流電弧放電裝置的反應室內的陽極中，將反應室抽成真空再充入氬氣；在電壓為20～40V、電流為80～120A、對陽極水冷的條件下放電反應5～10分鐘，在陽極中收集白色的粉末；所述的電弧放電裝置的陽極為銅鍋，陰極為鎢電極。

本發明的硅碳氧化合物非晶納米線的制備方法中，所述的反應室抽成真空再充入氬氣，真空度小于5pa，充入氬氣氣壓為5～25kPa。

本發明的硅碳氧化合物非晶納米線的制備方法中，所述的原料，純度可以是99.9％或更高的，粒度可以是200目或更細的，粒度過大不利于混合粉塊的形成；所述的壓塊，可以壓成圓柱體的混合粉塊，也可以壓成其它立方體的形狀的混合粉塊，混合粉塊的形狀及大小根據壓片機腔體和銅鍋陽極的大小決定；將混合粉壓成混合粉塊時，可以使用一般的壓片機，壓力在5～15MPa，具體壓力大小可以以壓后的混合粉塊被移動時不會松散為好。

本發明的方法簡單、環保、低成本；納米線制備具有產量高、反應迅速、可重復性高；樣品純度高、穩定性好、抗氧化性好等優點；SiCO非晶納米線由于其納米特性和半導體材特性，在量子元器件有廣闊的應用前景，SiCO還在光致發光有很好的應用前景，潛在制作紫外激光發射源。

附圖說明

圖1是實施例1本發明直流電弧放電裝置結構圖。

圖2是實施例2制備的SiCO非晶納米線的SEM圖。

圖3是實施例2制備的SiCO非晶納米線的EDX圖。

圖4是實施例2制備的SiCO非晶納米線的TEM圖。

圖5是實施例2制備的SiCO非晶納米線的電子衍射圖。

圖6是實施例2制備的SiCO非晶納米線的XRD譜圖。

圖7是實施例2制備的納米線的XPS譜圖。

圖8是實施例3的SiCO非晶納米線的SEM圖。

圖9是實施例3的SiCO非晶納米線的EDX圖。

圖10是實施例4制備的納米線SEM圖。

圖11是實施例4制備的納米線的EDX圖。

具體實施方式

實施例1直流電弧放電裝置結構圖

結合圖1說明本發明制備SiCO非晶納米線的直流電弧裝置結構簡圖。1為直流電弧裝置外玻璃罩，2為冷卻壁，3為由鎢棒構成的陰極，4為由銅鍋構成的陽極，在銅鍋中為反應初始原料，5為進水口，6為出水口，7為進氣口，8為出氣口。

在銅鍋中通入冷卻水為制備非晶納米線的關鍵，放電時銅鍋里產生高溫，放電停止后，由于冷卻水的作用使銅鍋里的溫度迅速下降，從而得到非晶納米線，達到淬火的效果。