结束后，自然冷却至室温，即得到碳化锆陶瓷粉体；
实验中，经过高温碳热还原反应得到的碳化锆粉体的XRD衍射谱图如图1所示，粒径分布如图2所示，SEM微观形貌如图3所示。由图可见，通过本发明提供的方法可以获得粒径在?175nm、分散较窄的碳化锆粉体。该粉体的氧含量为0.lwt%。
[0031]实施例2
为制备碳化锆纳米粉体，将60mLZr02溶胶(含有4.5gZr02)与6.17g蔗糖完全混合后，加入0.60g没食子酸丙酯、0.60g正戊烷、0.30g乙二胺。其余操作均同实施例1中所述；检测得知:获得的碳化锆纳米粉体粒径集中在165nm，氧含量为0.13wt%。
[0032]实施例3
为制备碳化锆纳米粉体，将60mLZr02溶胶(含有4.5gZr02)与6.17g蔗糖完全混合后，加入0.30g曲拉通x-100、1.20g —氟二氯乙烷、0.30g尿素。其余操作均同实施例1中所述；
检测得知:获得的碳化锆纳米粉体粒径集中在160nm，氧含量为0.llwt%。
[0033]实施例4
为制备碳化锆纳米粉体，将130mLZr02溶胶(含9.7gZr02)与7.13g酚醛树脂完全混合后，加入0.30g十二烷基磺酸钠、0.60g正戊烷、0.60g氨水。其余操作均同实施例1中所述；
检测得知:获得的碳化锆纳米粉体粒径集中在195nm，氧含量为0.09wt%。
[0034]实施例5
为制备碳化锆纳米粉体，将100mLZr02溶胶(含18.5gZr02)与5.89g聚苯乙烯完全混合后，加入0.30g吐温-80、0.60g正戊烷、0.30g三乙胺。其余操作均同实施例1中所述，但碳热还原反应温度选为1600 C ；
检测得知:获得的碳化锆纳米粉体粒径集中在183nm，氧含量为0.07wt%。
[0035]实施例6
为制备碳化锆纳米粉体，将60mLZr02溶胶(含有4.5gZr02)与6.17g蔗糖完全混合后，加入0.30g十二烷基磺酸钠、0.60g正戊烷、0.30g氨水。其余操作均同实施例1中所述，但碳热还原反应温度选为1400 C ；
检测得知:获得的碳化锆纳米粉体粒径集中在167nm，氧含量为0.13wt%。
[0036]实施例7
为制备碳化钛纳米粉体，将60mLTi02溶胶(含4.4gTi02)与9.36g蔗糖完全混合后，力口入0.30g十二烷基磺酸钠、0.30g正戊烷、0.3g氨水。其余操作均同实施例1中所述；
检测得知:获得的碳化钛纳米粉体粒径集中在161nm，氧含量为0.15wt%。
[0037]实施例8
为制备碳化钛纳米粉体，将60mLTi02溶胶(含4.4gTi02)与9.36g蔗糖完全混合后，力口入0.30g十二烷基磺酸钠、0.30g正戊烷、0.3g氨水。其余操作均同实施例1中所述，但碳热还原反应温度选为1400 C ；
检测得知:获得的碳化钛纳米粉体粒径集中在151nm，氧含量为0.16wt%。
[0038]实施例9
为制备碳化铪纳米粉体，将60mLHf02溶胶(含2.5gHf02)与5.78g蔗糖完全混合后，力口入0.30g十二烷基磺酸钠、0.30g异戊烷、0.3g氨水。其余操作均同实施例1中所述；
检测得知:获得的碳化铪纳米粉体粒径集中在183nm，氧含量为0.09wt%。
[0039]实施例10
为制备碳化铪纳米粉体，将60mLHf02溶胶(含2.5gHf02)与5.78g蔗糖完全混合后，力口入0.30g十二烷基磺酸钠、0.30g正戊烷、0.3g氨水。其余操作均同实施例1中所述，但碳热还原反应温度选为1800°C ；
检测得知:获得的碳化铪纳米粉体粒径集中在205nm，氧含量为0.07wt%。
[0040]实施例11
为制备碳化铪纳米粉体，将60mLHf02溶胶(含2.5gHf02)与5.78g蔗糖完全混合后，力口入0.30g十二烷基磺酸钠、0.30g正戊烷、0.3g氨水。其余操作均同实施例1中所述，但碳热还原反应温度选为1700°C ；
检测得知:获得的碳化铪纳米粉体粒径集中在195nm，氧含量为0.07wt%。
[0041]实施例12
为制备碳化硅纳米粉体，将50mLSi02溶胶(含5.8gSi02)与16.38g蔗糖完全混合后，加入0.30g吐温-80、0.30g正戊烧、0.3g乙二胺。其余操作均同实施例1中所述，但碳热还原反应温度选为1400°C，反应气氛为真空；
检测得知:获得的碳化铪纳米粉体粒径集中在168nm，氧含量为0.lwt%。
[0042]实施例13
为制备碳化硅纳米粉体，将50mLSi02溶胶(含5.8gSi02)与16.38g蔗糖完全混合后，加入0.30g十二烷基磺酸钠、0.30g正戊烷、0.3g氨水。其余操作均同实施例1中所述，但碳热还原反应温度选为1600 C ；
检测得知:获得的碳化铪纳米粉体粒径集中在176nm，氧含量为0.13wt%。
【主权项】
1.一种碳化物陶瓷纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述方法包括: 1)向含有前驱物、有机碳源的均匀混合溶胶中加入表面活性剂、发泡剂和固化剂，搅拌均匀后在20-120°C下发泡、固化规定时间，得到所述碳化物陶瓷纳米粉体前驱体，其中前驱物为碳化物中非碳元素的氧化物、氧氯化物、氢氧化物、或该非碳元素与醇或酮形成的有机配合物、或者由该非碳元素的醇盐、氧氯化物水解得到的氧化物溶胶，所述碳化物中的非碳元素包括钛、锆、铪、钒、铌、钽、和硅； 2)将步骤1)制备的碳化物陶瓷纳米粉体前驱体在1000-180(TC、惰性气氛或真空条件下，进行碳热还原反应得到所述碳化物陶瓷纳米粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机碳源为蔗糖、果糖、葡萄糖、糠醇、酚醛树脂、聚苯乙烯中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述前驱物中的非碳元素与有机碳源中碳的摩尔比为1:(2.6-3.4)。4.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，所述混合物溶胶中，所述碳化物中的非碳元素的摩尔浓度为0.01?2mol/L。5.根据权利要求1-4中任一所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、没食子酸丙酯、曲拉通系列、吐温系列中的至少一种，所述表面活性剂的添加量为混合溶胶质量的0.1-10%。6.根据权利要求1-5中任一所述的制备方法，其特征在于，所述的发泡剂为环戊烷、异戊烷、正戊烷、一氟二氯乙烷中的至少一种，所述发泡剂的添加量为混合溶胶质量的0.1-10%。7.根据权利要求1-6中任一所述的制备方法，其特征在于，所述的固化剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、尿素、乙二胺、三乙胺中的至少一种，所述固化剂的添加量占所述混合溶胶质量的5%以下。8.根据权利要求1-7中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，发泡、固化时间为0.5—12小时。9.根据权利要求1-8中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，碳热还原反应的保温时间为0.5-6小时。10.根据权利要求1-9中任一所述的制备方法，其特征在于，所述碳化物陶瓷纳米粉体的粒径为150nm-200nm，氧含量为低于0.15wt%。
【专利摘要】本发明涉及一种碳化物陶瓷纳米粉体的制备方法，所述方法包括：1）向含有前驱物、有机碳源的均匀混合溶胶中加入表面活性剂、发泡剂和固化剂，搅拌均匀后在20-120℃下发泡、固化规定时间，得到所述碳化物陶瓷纳米粉体前驱体；2）将步骤1）制备的碳化物陶瓷纳米粉体前驱体在1000-1800℃、惰性气氛或真空条件下，进行碳热还原反应得到所述碳化物陶瓷纳米粉体。
【IPC分类】C04B35/56, B82Y30/00, C04B35/626
【公开号】CN105481366
【申请号】CN201410469297
【发明人】黄晓, 李飞, 张国军
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月15日