[發明專利]一種準一維稀土六硼化物納米線的制備方法

有效

• 申請號: 201610123869.4
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105800628B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 肖立華;唐東升;周勇;胡明哲;冉景榆;仇偉;劉儀柯
• 申請（專利權）人: 貴州理工學院
• 主分類號: C01B35/04
• 分類號: C01B35/04;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙)43205
• 代理人: 陳亞琴,寧星耀

技術領域

本發明涉及一種稀土六硼化物納米線的制備方法，具體涉及一種催化化學氣相沉積法制備準一維稀土六硼化物納米線的方法。

背景技術

稀土六硼化物具有特殊的結構，使得其在磁、光、電等方面具有獨特的性質，特別是具有一系列其它材料無法比擬的優良特性，比如功函數小、熔點高、硬度大、導電率高、良好的化學穩定性和熱穩定性等特點，正是由于該材料具備良好的物理性能和化學性能，用它制備的場發射陰極材料及其陣列材料性能穩定，使用壽命長，具有非常廣闊的應用前景。該系列材料可廣泛用于場發射平板顯示器和冷陰極發射源、傳感器、微電子器件等高性能電子源器件及雷達，航空航天，電子工業，儀器儀表等多種民用工業和國防工業。因此，制備和研究該系列稀土六硼化物具有非常重要的科學價值和潛在的應用價值。

目前，制備準一維稀土六硼化物納米材料的方法主要有：（1）以稀土金屬或者無水氯化物為稀土源前驅體，三氯化硼（BCl₃）為硼源前驅體的化學氣相沉積方法（Zhang H. et al. Single-Crystalline LaB₆ Nanowires. J. Am. Chem. Soc. 127, 2862-2863, 2005）；（2）以無水RCl₃為稀土源前驅體，以十硼烷（B₁₀H₁₄）為硼源前驅體的化學氣相沉積方法（Brewer J. R. et al. Rare Earth Hexaboride Nanowires: General Synthetic Design and Analysis Using Atom Probe Tomography. Chem. Mater. 23, 2606-2610. 2011）；（3）以RCl₃·7H₂O為稀土源前驅體，以B₂H₆為硼源前驅體的化學氣相沉積方法（CN 102616799A；Xu J.Q. et al. Fabrication of vertically aligned single-crystalline lanthanum hexaboride nanowire arrays and investigation of their field emission. NPG Asia Materials. 5, e53(1-9). 2013.）。 但是，第（1）種方法，存在BCl₃腐蝕性很強、產量較低、形貌可控性差等缺點；第（2）種方法，由于固體硼源B₁₀H₁₄需要在高溫下輸運，使用Pt、Au等貴金屬作為催化劑會增加生產成本；第（3）種方法，B₂H₆有劇毒，不宜采用其作為硼源前驅體。

CN105271281A公開了一種稀土和堿土六硼化物納米線、納米棒和納米管的制備方法，是采用單溫區進行同步升溫合成，所制備的納米線、納米管和納米棒的橫向分布尺度大，形貌很難控制，且產量低，存在大量的納米顆粒。

201510878324.X公開的技術方案，所采用的浮動催化劑法制備六硼化鑭納米結構陣列材料須采用兩步升溫和保溫控制，制備工藝相對比較復雜，且制備溫度較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有制備方法的上述缺陷，提供一種采用無腐蝕性、無毒、易輸運的硼源，且工藝簡單、成本低、便于工業化生產，所得準一維稀土六硼化物納米線直徑小、長徑比大的準一維稀土六硼化物納米線的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種準一維稀土六硼化物納米線的制備方法，包括如下步驟：

（1）將硼源置于管式電爐剛玉管上氣流方向的溫區1，稀土源置于管式爐剛玉管下氣流方向的溫區2，硅襯底置于溫區2稀土源的下氣流方向，然后把剛玉管抽真空，再充滿保護性氣氛，重復洗氣≥2次后，繼續抽真空；

（2）向剛玉管通入保護性氣氛，將溫區1和溫區2分別以20～30℃/min和10～20℃/min的速率直接升溫至850～1100℃，待溫區1和溫區2的溫度均穩定后，保溫20～180min，然后在保護性氣氛下，自然冷卻至室溫，得準一維稀土六硼化物納米線。