专利名称：一种碳化铝纳米带的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种碳化铝纳米带的合成方法。
技术背景近年来， 一维量子线以其小的直径、大的长径比、高的各向异性、各种奇 异的结构和奇特的性能成为当今纳米科技的研究热点。 一维纳米材料(纳米线、 纳米带、纳米棒)代表了能有效的传输电子、空穴、光波和各种激子的最小维 数的结构，它们是构成纳米电子、纳米机械和纳米光子学器件的基本单元。碳 化铝纳米带是一种带状的一维纳米结构材料，在构建纳米电子器件、催化和传 感等领域有一定的应用前景。华盛顿州立大学Lai-Sheng Wang等(Nano Letters 2002 Vol. 2, No. 2， 105-108)报道以锂为催化剂制备碳化铝纳米线(带)的方法，加热Al/C/Li(原 子比为5/3/l)混合物到78(TC，保温72小时，然后迅速冷却到常温，合成了六角形 的碳化铝微晶，当以3"C/h的速度冷却到常温时得到几十微米长的碳化铝纳米线 (直径5至70nm)和纳米带(厚5 70nm、宽20 500nm)。以锂为催化剂制备碳化铝 纳米线(带)的合成温度较低，但是会引入碳化锂杂质。P. Schulz等在采用铝硅合金750'C熔渗石墨预制件制备石墨/铝复合物的实 验中，在复合物的内部发现少量的碳化铝晶须，讨论了碳化铝晶须对复合物力 学性能的影响(Materials Science and Engineering A 448 (2007) 1—6)。此外关于 碳化铝一维纳米材料的报道还很少。现有制备碳化铝纳米线(带)的方法还有 许多不足之处，进一步探求更先进的制备碳化铝一维纳米材料的方法是非常必 要的。 发明内容本发明的目的在于提供一种碳化铝纳米带的合成方法，本发明采用的技术方案是，该方法的步骤如下装有铝硅合金的坩埚置于炉内，关闭炉门抽真空至50Pa 10'3Pa，然后充 入保护气氩气，再升温到70(rC 160(TC之间保温l-20小时，然后自然冷却至常 温，在合金表面及石墨坩埚内壁上生成许多黄色的碳化铝纳米带。所述的铝硅合金，其铝原子百分数含量在10%-90%。所述的石墨坩埚既为容器也为碳源。 采用铝硅合金为原料，硅在反应体系中起到催化剂的作用，石墨坩埚上的 碳作为碳源参与了反应。碳化铝纳米带制备的反应机理是高温下，合金为液 态，气氛中铝硅有一定的饱和蒸气压，由于少量氧的存在，体系中一氧化碳也 具有一定的饱和蒸气压，然后通过气固反应机理(VS机理)合成碳化铝纳米带。与背景技术相比，本发明具有的有益效果是本发明采用铝硅合金为原料，在石墨坩埚为碳源，加热到700 160(TC的温度范围内，然后随炉冷却到常温，制备了碳化铝纳米带。本发明制备的碳化铝纳米带厚度薄、杂质少；碳化铝纳米带的长度长，能达到几个毫米；生长碳化铝纳米带的成本很低；不存在环境污染、制备设备简单。
图1是实施例1的碳化铝纳米带。图2是实施例2的碳化铝纳米带。
具体实施方式
一种以铝硅合金为原料，石墨坩埚为碳源，采用碳热还原法生长碳化铝纳 米带的实施例 实施例1 :装有铝硅合金(八1原子百分数含量为50%)的坩埚置于炉内，关闭炉门抽 真空至10"Pa，然后充入保护气氩气，再升温到1400。C保温5小时，然后自然 冷却至常温。在合金表面及石墨坩埚内壁上生成许多黄色的碳化铝纳米带(如 图1)。实施例2:装有铝硅合金(A1原子百分数含量为70X)的坩埚置于炉内，关闭炉门抽 真空至10々Pa，然后充入保护气氩气，再升温到100(TC保温20小时，然后自然 冷却至常温。在合金表面及石墨坩埚内壁上生成许多黄色的碳化铝纳米带(如 图2)。实施例3:装有铝硅合金(Al原子百分数含量为10%)的坩埚置于炉内，关闭炉门抽 真空至10'3Pa，然后充入保护气氩气，再升温到120(TC保温1小时，然后自然 冷却至常温。在合金表面及石墨坩埚内壁上生成许多黄色的碳化铝纳米带。实施例4:装有铝硅合金(八1原子百分数含量为90%)的坩埚置于炉内，关闭炉门抽 真空至50Pa，然后充入保护气氩气，再升温到70(TC保温10小时，然后自然冷 却至常温。在合金表面及石墨坩埚内壁上生成许多黄色的碳化铝纳米带。 实施例5:装有铝硅合金(A1原子百分数含量为40X)的坩埚置于炉内，关闭炉门抽 真空至lPa，然后充入保护气氩气，再升温到160(TC之间保温10小时，然后自 然冷却至常温。在合金表面及石墨坩埚内壁上生成许多黄色的碳化铝纳米带。
权利要求
1、一种碳化铝纳米带的合成方法，其特征在于该方法的步骤如下装有铝硅合金的坩埚置于炉内，关闭炉门抽真空至50Pa～10-3Pa，然后充入保护气氩气，再升温到700℃～1600℃之间保温1-20小时，然后自然冷却至常温，在合金表面及石墨坩埚内壁上生成许多黄色的碳化铝纳米带。
2、 根据权利要求l所述的一种碳化铝纳米带的合成方法，其特征在于所 述的铝硅合金，其铝原子百分数含量在10%-90%。
3、 根据权利要求l所述的一种碳化铝纳米带的合成方法，其特征在于所 述的石墨坩埚既为容器也为碳源。
全文摘要
本发明公开了一种碳化铝纳米带的合成方法。装有铝硅合金的坩埚置于炉内，关闭炉门抽真空至50Pa～10<sup>-3</sup>Pa，然后充入保护气氩气，再升温到700℃～1600℃之间保温1-20小时，然后自然冷却至常温，在合金表面及石墨坩埚内壁上生成许多黄色的碳化铝纳米带。本发明制备的碳化铝纳米带厚度薄、杂质少；碳化铝纳米带的长度长，能达到几个毫米；生长碳化铝纳米带的成本很低；不存在环境污染、制备设备简单。
文档编号B82B3/00GK101125652SQ20071007108
公开日2008年2月20日 申请日期2007年9月4日 优先权日2007年9月4日
发明者王耐艳, 陈建军, 高林辉 申请人:浙江理工大学