[發(fā)明專利]一種α相氮化硅粉體的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711372158.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN107954723B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝志鵬;胡尊蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/584
• 分類號(hào): C04B35/584;C04B35/626;C01B21/068;B01J19/18;B01J4/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;劉鑫鑫

1.一種α相氮化硅粉體的制備方法，包括如下步驟：

(1)四氯化硅在有機(jī)溶劑和液氨的兩液相界面與液氨反應(yīng)，得到前驅(qū)體硅亞胺；所述有機(jī)溶劑為甲苯或者甲苯與二甲苯的混合物；

步驟(1)中，所述甲苯與二甲苯的混合物中，甲苯與二甲苯的體積比為(1～9)：1；

步驟(1)中，所述方法在所述反應(yīng)之前按照如下步驟在反應(yīng)釜中加料：將所述有機(jī)溶劑和所述液氨置于反應(yīng)釜中，靜置分層；將所述有機(jī)溶劑稀釋的四氯化硅溶液加入所述有機(jī)溶劑中，所述四氯化硅擴(kuò)散至所述靜置分層得到的界面，即可完成所述加料；

步驟(1)中，所述方法在所述反應(yīng)完成后還包括對(duì)得到的產(chǎn)物依次進(jìn)行洗滌、干燥和除雜的步驟；

所述干燥為真空干燥，溫度為100～120℃，時(shí)間為2～8h，真空度為6.7×10^-1～6.7×10^-2；

所述有機(jī)溶劑和所述液氨的體積比為4：(1～6)；所述有機(jī)溶劑稀釋的四氯化硅溶液中四氯化硅體積濃度為1％～25％；

所述有機(jī)溶劑稀釋的四氯化硅溶液的加入速率為1～5mL/min；

步驟(1)中，所述反應(yīng)在攪拌條件下進(jìn)行；所述攪拌采用平直葉式攪拌槳；所述攪拌的轉(zhuǎn)速為50～200轉(zhuǎn)/分鐘；

所述反應(yīng)的溫度為-35～-60℃，時(shí)間為0.5～3h；

步驟(1)中，所述洗滌采用液氨，在反應(yīng)釜中進(jìn)行；

所述除雜為除去殘余的氯化銨和有機(jī)溶劑，步驟如下：在氮?dú)鈿夥障拢瑢⑺龈稍锖蟮漠a(chǎn)物加熱，溫度為360～800℃，時(shí)間為2～4h；

(2)將步驟(1)中所述硅亞胺進(jìn)行熱分解，得到無定形氮化硅粉體；

步驟(2)中，所述熱分解在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，溫度為900～1200℃，時(shí)間為2～4h；

(3)將步驟(2)中所述無定形氮化硅粉體進(jìn)行結(jié)晶化處理，得到所述α相氮化硅粉體；

步驟(3)中，所述結(jié)晶化處理在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，溫度為1300～1600℃，時(shí)間2～12h；

所述α相氮化硅粉體的制備方法所使用的反應(yīng)釜包括一密閉的反應(yīng)腔體；所述反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有一四氯化硅加料管；所述反應(yīng)腔體內(nèi)部設(shè)有平直葉式攪拌槳；所述反應(yīng)腔體由內(nèi)到外依次為載冷劑循環(huán)層和真空保溫層；

所述反應(yīng)腔體上方分別設(shè)置反應(yīng)釜放氣閥、爆破片、溫度計(jì)、氮?dú)忾y、液氨進(jìn)料閥，所述爆破片所設(shè)管路上設(shè)有反應(yīng)釜壓力表；載冷劑循環(huán)層上設(shè)有載冷劑進(jìn)口和載冷劑出口；

所述反應(yīng)腔體的底部設(shè)有反應(yīng)釜出液口；

所述反應(yīng)釜出液口設(shè)置濾芯。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述結(jié)晶化處理在添加劑存在的條件下進(jìn)行；所述添加劑為Fe粉、Ni粉、Cu粉或α-Si₃N₄粉；和/或，所述添加劑的質(zhì)量為所述無定形氮化硅粉體和所述添加劑質(zhì)量之和的0.1％～5％；和/或，所述α-Si₃N₄粉的直徑為200～500nm。

3.權(quán)利要求1或2所述的制備方法制備得到的α相氮化硅粉體。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的α相氮化硅粉體，其特征在于：所述α相氮化硅粉體的晶形為長柱狀、長段狀和等軸狀中的至少一種；和/或，所述α相氮化硅粉體為微米級(jí)。