[發明專利]一種納米多孔材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010694550.3
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111960846A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 王超生;張瑞祥;阮國成;尹邦進
• 申請（專利權）人: 浙江吉成新材股份有限公司
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 郭薇

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種納米多孔碳化硅陶瓷材料及其制備方法。本發明所述納米多孔材料是以碳酸鹽為造孔劑，利用碳酸鹽的分解溫度，在碳化硅陶瓷的燒結過程中，隨著溫度的升高而使碳酸鹽分解產生并釋放二氧化碳，實現碳化硅陶瓷中產生納米級孔隙的效果，最終制備得到納米多孔碳化硅陶瓷材料。所述納米多孔材料的孔徑為20?300nm，孔隙率為50％?80％，維氏硬度為650?950，韌性為10?25MPa/m^1/2，具有高孔隙率和機械性能強的優勢，且納米多孔材料的制備方法簡單易操作、綠色環保，適合工業規模化生產。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種納米多孔碳化硅陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

多孔材料由于具有良好的選擇性滲透傳質性能和高的比表面積，在膜過濾、吸附、催化劑制備等領域得到了廣泛的應用。無機陶瓷、金屬及其氧化物具有優異的化學穩定性、熱穩定性或高機械強度等特點，是制備多孔材料的重要原料。多孔碳化硅陶瓷由于具有低密度、透過性好、比表面積大、耐高溫、耐腐蝕、化學穩定性好以及抗氧化、抗熱震性能好等優良性能，使其在分離裝置、各種過濾器、催化劑載體、多孔電極、熱交換器等諸多方面具有廣泛的應用前景，并逐漸應用于冶金、化工、能源、環保及生物等領域。因此，關于多孔碳化硅陶瓷的制備成為目前多孔陶瓷領域研究的熱點之一。

目前，多孔碳化硅陶瓷的研究主要集中在制備方法的改進上，以實現對孔隙率及孔隙結構的控制。目前已開發的方法主要如下：1)添加造孔劑法，如佘繼紅等人以碳化硅、氧化鋁和碳粉為原料，以碳粉為造孔劑，壓制成生坯后在空氣爐中高溫氧化，使碳化硅表面形成氧化硅，氧化硅與氧化鋁形成莫來石相連接碳化硅顆粒，制備孔隙率可控的多孔碳化硅(She J H,Yang J F,Naoko kondo,et al.High strength porous silicon carbideceramics.J mater sci,2002,37:3615)；2)模板復制法，如朱新文等人以軟質聚氨酯海綿為模板，使用碳化硅漿料浸漬模板，養護試樣后，在110℃下干燥，然后在600℃下燒掉有機泡沫體，經800℃對素坯預燒，再次用相同組分的低粘度漿料進行浸漬干燥涂覆等處理，最后在高溫下燒制得到多孔碳化硅陶瓷(朱新文,江東亮,譚洪壽,張兆泉等,孔結構可控的網眼多孔陶瓷的制備,無機材料學報,2002,17:80)；3)發泡法，如Kim等人用聚碳硅烷，物理方法發泡(飽和CO₂)制成聚碳硅烷泡沫，然后將聚碳硅烷裂解，燒結制得孔徑細小的碳化硅多孔體(Kim Y W,Park C B.Processing of microcellular preceramics using carbondioxide.compos Sci Technol.2003,63:2371)；4)顆粒堆積法，如王曉剛等用樹脂為粘結劑，將碳素材料和不同粒度的碳化硅級配后，壓制成生坯經過干燥，預燒后再2230℃下高溫燒結(王曉剛,樊子民.電致發熱SiC多孔陶瓷制備工藝與性能研究.硅酸鹽通報,2006,No.6:106)；5)溶膠凝膠法，如Jin等用正硅酸乙酯加入酚醛樹脂中進行水解，硝酸鎳作為孔調節劑，形成凝膠后經過碳熱還原反應生成孔徑微小的介孔SiC材料(Jin G Q,Guo XY.Synthesis and characterization of mesoporous silicon carbide.MicroporMesopor Mat,2003,60:207)。

目前的制備方法得到的多孔碳化硅陶瓷材料的孔徑多為微米級大小，納米孔的多孔碳化硅陶瓷材料尚為少見，而這在一定程度上制約了碳化硅陶瓷的性能和應用。因此，如何制備納米級的多孔碳化硅陶瓷材料成為研究熱點。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術問題的不足，提供一種納米多孔材料及其制備方法。

本發明的目的之一是提供一種納米多孔材料，所述納米多孔材料的配方按質量百分比為：

溶劑 20-50％

納米顆粒 15-30％