专利名称：浮动催化法制备碳化硅/二氧化硅同轴纳米电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米线的制备方法，具体的涉及碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆 的制备方法。
背景技术：
碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆，具有碳化硅纳米线和氧化硅纳米管的优良 特性，有望用于纳电子器件。其制备一般是用激光法、溶胶一凝胶法、碳热还原法、CVD法 等。但制备的纳米电缆的长度一般较短而且直径大多在20nm以上。而且需采用的温度高， 对设备的要求高、过程复杂、原料较贵，而且产物较短、直径较粗。
因此本领域迫切需要开发一种原料便宜易得，工艺简单易于控制，对设备要求低且能 够合成长度较长、产量也高的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法。
发明内容
本发明的目的就是提供一种碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法。本 发明克服了现有技术的缺陷，提供了一种原料便宜易得、工艺简单易于控制且设备要求低， 纳米电缆超细且超长,产量也高的制备方法。
浮动催化剂法用于制备碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的方法是将硅油或硅 脂及少量有机金属化合物置于刚玉容器内(或将硅油或硅脂及少量有机金属化合物置于一刚 玉容器内，另一刚玉容器加适量噻吩)，在惰性气体如氩气的保护下，于1000-1100。C左右保 温1-5小时制备得到的。
本发明提供一种碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法，所述制备方法 包括如下歩骤
a) 将硅油或硅脂及少量有机金属化合物置于刚玉容器内，以硅油的重量为基础，所述 有机金属化合物的重量百分比为1%_5%;
b) 将刚玉容器放在耐高温板上面，然后把耐高温板推入高温炉，排出炉内氧气，并通 入惰性气体保护，将炉温升到1000 — 110(TC ，保温1 一5小时。
可选的，所述步骤a还包括在另一刚玉容器内加适量噻吩，噻吩的添加体积为硅油体 积的1/5-1/10。
较佳的，上述有机金属化合物添加量为硅油的1%-3%，噻酚的添加体积为硅油体积的 1/6。在实施例中，上述刚玉容器为刚玉坩埚或刚玉舟。
优选的，上述惰性气体为氩气或氦气，流量为6-15sccm。在一实施例中，上述惰性气 体为氩气。
优选的，上述硅油为聚硅氧垸。上述聚硅氧烷选自聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧垸 (PDPS)、聚甲基苯基硅氧烷(PMPS)、聚甲基氢硅氧烷(PMHS)或聚二甲基二苯基硅氧 烷(PDMDPS)。在一实施例中，上述硅油为二甲基硅油(聚二甲基硅氧垸液体)。
优选的，上述金属有机化合物是二茂铁、二茂钴或二茂镍。在一实施例中，上述金属 有机化合物是二茂铁。
优选的，上述耐高温板是莫来石砖或氧化铝砖。在一实施例中，上述耐高温板是莫来 石砖。
优选的，上述高温炉是石英管式炉或氧化铝管式炉。在一实施例中，上述高温炉是石 英管式炉。
本发明的有益效果
由本发明所述的纳米线的制备方法所获得的产物为结晶的碳化硅为芯非晶二氧化硅为 壳的纳米同轴电缆，长度比现有的大多数方法制备的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴 电缆提高了 l一2个量级且直径细(5 — 30 nm)，制备方法简单，原料便宜易得，设备要求 简化，成本低。
本发明的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
图1、本发明实施例3的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆产物的透射电镜照片。 图2、本发明实施例4的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆产物的透射电镜照片。
具体实施例方式
发明人将二甲基硅油置于刚玉容器内，加入适量二茂铁(或将二甲基硅油及适量二茂 铁置于一刚玉容器内，另一刚玉容器内放入少量噻吩)，然后放在莫来石耐火砖(莫来石
砖)然后放在莫来石耐火砖(莫来石砖)上并推入高温炉，排出炉内氧气，并以6—15sccm 的速率通入惰性气体保护，将炉温升到1000—110(TC，保温1一5小时后自然降到室温。在 耐火砖上有白色羊毛状物质生成，即碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆。更佳的， 保温2-3小时。
sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute),是指气体的 荒量单4立，艮卩立方厘 米/分钟。
本发明所述的刚玉容器为刚玉材料制备的各种形状的容器，优选的，本发明所述的刚 玉容器为刚玉舟或刚玉坩锅。
聚硅氧烷是以硅氧键为骨架的各种聚合物。按照其骨架结构可以分为线型、环型、网 络型、梳型、笼型、梯型、树枝型、挂笼型或笼枝型等。
本发明中也可用氧化铝砖替换莫来石砖，或者使用其他不与金属反应的耐高温板。
高温炉可以使用石英管式炉或氧化铝管式炉。
当不用噻吩时，产物的直经更细，纳米电缆的头部为圆形纳米晶；当使用噻吩时产量 较高，纳米电缆的头部为有棱面的纳米晶，且产物中有"Y"型和"T"型纳米电缆。 金属有机化合物是二茂铁、二茂钴或二茂镍，优选二茂铁。
本发明中惰性气体为氩气或氦气，流量为6-15sccm,优选氩气。惰性气体的流量过高或 过低都会影响产物的生成。
下面结合具体实施例，进一歩阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件 操作。所使用的原料均可从市场上购买。
实施例1碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备 将聚二甲基硅氧烷(粘度约5000) 6ml置于刚玉坩埚中，加入0.3mg二茂铁，将坩埚 放在莫来石耐火砖上面，然后把莫来石砖平推入石英管式炉中。往石英管中通入大气流氩 气足够长时间以排出氧气。以1(TC/min的速率将炉温升到IOOO'C，保温2小时后自然降到 室温，此过程一直通氩气保护，通入流量为6sccm左右。在莫来石砖上有白色羊毛状物质 生成，长度平均达2毫米，经透射电镜检测，大多是直径为5 — 10nm的碳化硅为芯二氧化 硅为壳的纳米同轴电缆，少量的直径为20 — 50nm。
实施例2碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备
将聚二甲基硅氧烷6ml置于一刚玉坩埚中，加入0. lmg 二茂铁，tml噻吩置于另一刚玉 坩埚中，将坩埚放在莫来石耐火砖上面，然后把莫来石砖平推入石英管式炉中。往石英管 中通入大气流氩气足够长时间以排出氧气。以10°C/min的速率将炉温升到1000°C，保温2 小时后自然降到室温，此过程一直通氩气保护，通入流量为lOsccm左右。在莫来石砖上有 白色羊毛状物质生成，长度平均达2毫米，经透射电镜检测，大多是直径为5 — 15nm的碳 化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆，少量的直径为20-50nm。
实施例3碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备 将聚二甲基硅氧烷10ml置于刚玉坩埚中，加入O. lmg二茂铁，将坩埚放在莫来石耐火 砖上面，然后把莫来石砖平推入石英管式炉中。往石英管中通入大气流氩气足够长时间以 排出氧气。以5'C/min的速率将炉温升到1050'C，保温3小时后自然降到室温，此过程一 直通氩气保护，通入流量为10sccm左右。在莫来石砖上有白色羊毛状物质生成，长度平均 达2毫米，经透射电镜检测，大多是直径为5-15nm的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴 电缆，少量的直径为20 — 60咖。产物透射电镜照片如图1示。
实施例4碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备 将聚二甲基硅氧垸6ml置于一刚玉坩埚中，加入0. lmg 二茂铁，L. 2ml噻吩置于另一刚 玉坩埚中，将坩埚放在莫来石耐火砖上面，然后把莫来石砖平推入石英管式炉中。往石英 管中通入大气流氩气足够长时间以排出氧气。以10tVmin的速率将炉温升到105CTC，保温 2小时后自然降到室温，此过程一直通氩气保护，通入流量为10sccm左右。在莫来石砖上 有白色羊毛状物质生成，长度平均达2毫米，经透射电镜检测，大多是直径为5 — 20nm的 碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆，少量的直径为30-80nm。产物透射电镜照片如图 2示。
实施例5碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备 将聚二甲基硅氧烷10ml置于刚玉坩埚中，加入0. 2mg 二茂铁，将坩埚放在莫来石耐火 砖上面，然后把莫来石砖平推入石英管式炉中。往石英管中通入大气流氩气足够长时间以 排出氧气。以l(TC/min的速率将炉温升到110(TC，保温5小时后自然降到室温，此过程一 直通氩气保护，通入流量为15sccm左右。在莫来石砖上有白色羊毛状物质生成，长度为1-2
毫米，经透射电镜检测，大多是直径为10-25nm的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电 缆，少量是30-70nm。
实施例6碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备 将聚二甲基硅氧烷6ml置于一刚玉坩埚中，加入0. lmg 二茂铁，0. 6ml噻吩置于另一刚 玉坩埚中，将坩埚放在莫来石耐火砖上面，然后把莫来石砖平推入石英管式炉中。往石英 管中通入大气流氩气足够长时间以排出氧气。以10°C/min的速率将炉温升到IIO(TC，保温 2小时后自然降到室温，此过程一直通氩气保护，通入流量为10sccm左右。在莫来石砖上 有白色羊毛状物质生成，长度平均达2毫米，经透射电镜检测，大多是直径为10 — 30nm的 碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆，少量的直径为30-90nm。
实施例7碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备 其它条件同实施例5或6，但氩气通入流量为20sccm左右，结果显示产物极少。 在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修 改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法，包括下列步骤a)将硅油或硅脂及少量有机金属化合物置于同一刚玉容器内，以硅油的重量为基础，所述有机金属化合物的重量百分比为1％-5％；b)将刚玉容器放在耐高温板上面，然后把耐高温板推入高温炉，排出炉内氧气，并通入惰性气体保护，将炉温升到1000—1100℃，保温1—5小时。
2. 权利要求l所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法，其特征在于， 所述歩骤a还包括在另一刚玉容器内加适量噻吩，噻吩的添加体积为硅油体积的 1/5-1/10。
3. 如权利要求2所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法，其特征在 于，所述噻吩的添加体积为硅油体积的1/6。
4. 如权利要求l所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法，其特征在 于，以硅油的重量为基础，所述有机金属化合物的重量百分比为1% — 3%。
5. 权利要求l所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法，其特征在于， 所述的惰性气体的流量为6-15sccm。
6. 权利要求5所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法，其特征在于， 所述的惰性气体为氩气或氦气。
7. 权利要求l所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法，其特征在于， 所述的硅油为聚硅氧烷。
8. 权利要求7所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法，其特征在于， 所述的聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷。
9. 权利要求1 7中任一权利要求所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备 方法，其特征在于，所述的金属有机化合物是二茂铁、二茂钴或二茂镍。
10. 权利要求1 7中任一权利要求所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备 方法，其特征在于，所述的耐高温板是莫来石砖或氧化铝砖。
11. 权利要求1 7中任一权利要求所述的碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备 方法，其特征在于，所述的高温炉是石英管式炉或氧化铝管式炉。
全文摘要
本发明提供了一种碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法。本发明中碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆的制备方法如下将硅油或硅脂及少量有机金属化合物置于刚玉容器内，将刚玉容器放在耐高温板上面，然后把耐高温板推入高温炉，排出炉内氧气，并通入惰性气体保护，将炉温升到1000-1100℃，保温1-5小时。即得到碳化硅为芯二氧化硅为壳的纳米同轴电缆，所得产物直径超细、长度在mm量级，制备方法简单，原料便宜易得，设备要求简化，成本低，产率高。
文档编号H01B13/016GK101369473SQ20071004495
公开日2009年2月18日 申请日期2007年8月16日 优先权日2007年8月16日
发明者张爱霞, 蔡克峰 申请人:同济大学