[发明专利]一种纳米碳化硼及其制备方法

说明书

一种纳米碳化硼及其制备方法，属于陶瓷材料领域。纳米碳化硼的制备方法包括：将碳源与硼源的复合粉体在真空或惰性气氛中，以及1350～2200℃的温度条件下煅烧，碳源为酚醛树脂，硼源包括氧化硼或硼酸。利用该方法能制备得到粒径分布均匀、纯度高的纳米碳化硼。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，且特别涉及一种纳米碳化硼及其制备方法。

背景技术

碳化硼(B₄C)是一种具有低密度、高熔点和极高硬度的陶瓷材料，可以作为优异的防护、耐磨材料使用，且在轻质防弹装甲材料中有着广泛的应用。由于碳化硼共价键很强、烧结过程中晶界移动阻力大且固态时表面张力很小，因此，碳化硼是一种极难烧结致密的陶瓷材料。

根据固相烧结理论，为了制备高致密度、高力学性能的碳化硼单相陶瓷制品，需要以粒径小(纳米级)、形貌规则且均匀(单分散球形)的高纯碳化硼粉体为原料。目前工业上主要以炭黑、石墨粉等为碳源，利用碳热还原法、镁热还原法制备碳化硼粉体。其中，碳热还原法主要在碳管炉或电弧炉中制备，得到的粉体粒径在20μm以上，且粒径分布不均匀。

近几年，有报道利用石墨烯为碳源，氧化硼或硼酸等含硼化合物为硼源，利用碳热还原法制备了纳米级碳化硼粉体。但是，由于氧化硼与石墨烯反应时首先在石墨烯边缘处反应，随后再扩展至石墨烯层状结构内部。石墨烯边缘和内部与氧化硼发生碳热还原反应在时间上的不同步，使得所制备的碳化硼粉体单分散性不理想，粒径均匀度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米碳化硼的制备方法，利用该方法能制备得到粒径分布均匀的纳米碳化硼。

本发明的另一目的在于提供一种纳米碳化硼，其粒径分布均匀。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种纳米碳化硼的制备方法，包括：

将碳源与硼源的复合粉体在真空或惰性气氛中，以及1350～2200℃的温度条件下煅烧，碳源为酚醛树脂，硼源包括氧化硼或硼酸。

一种纳米碳化硼，其由上述的纳米碳化硼的制备方法制得，纳米碳化硼为粉体，且纳米碳化硼的微观结构形貌为球形。

本发明实施例的有益效果是：本申请的纳米碳化硼的制备方法中，以酚醛树脂为碳源，在1350～2200℃的温度下进行煅烧，酚醛树脂能够裂解为厚度仅为10nm左右的高活性片状结构碳，裂解后的高活性片状结构碳具有较高的活性和较薄的厚度，从而能够促使氧化硼可以直接与整个片状结构中的碳同步发生更加均匀的碳热还原反应，从而使得煅烧后得到的粉体中的碳化硼粒径分布均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1制备得到的粉体的XRD图谱；

图2为本发明实施例2中煅烧后得到的粉体的XRD图谱；

图3为本发明实施例2中煅烧后得到的粉体的SEM测试图；

图4为本发明实施例2中经除碳热处理后的得到的粉体的XRD图谱；

图5为本发明实施例2中经除碳热处理后的得到的粉体的SEM测试图；

图6为本发明实施例2中经除氧化硼热处理后的得到的粉体的XRD图谱；

图7为本发明实施例2中经除氧化硼热处理后的得到的粉体的SEM测试图；

图8a为酚醛树脂单独裂解后的SEM测试图；