[发明专利]一种纳米碳化铪陶瓷有机前驱体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米碳化铪陶瓷有机前驱体的制备方法，顺次包括步骤一、设计并采用具有保护气氛的装置作为制备碳化铪陶瓷有机前驱体的设备；步骤二、在保护气氛下，将1份物质的量的铪源添加到2～4份物质的量的乙酰丙酮中，所得混合物在室温下以300r/min～2500r/min的速率搅拌0.5h～4h，然后加入5～15份物质的量的醇，在40℃～100℃下反应1h～4h，加入1～4份物质的量的碳源，回流温度下反应2h～4h，得到橙色透明溶液；脱除溶剂之后置于80℃～150℃的真空干燥箱干燥3h～5h，得到棕色固体，即为碳化铪前驱体。本发明具有原料廉价简便易得、工艺简单、制备周期短、成本低以及制备的纳米碳化铪陶瓷前驱体在有机溶剂中溶解性能良好的特点。

技术领域

本发明属于碳化铪陶瓷材料领域。尤其涉及一种纳米碳化铪陶瓷有机前驱体及其制备方法。

背景技术

碳化铪陶瓷具有高熔点、高强度、耐化学腐蚀、较好的高温稳定性等各项优异特性，在薄膜材料、高温结构材料、超硬工具材料、微电子材料和核能储备材料等许多领域都具备广阔的应用前景，同时也是理想的高温防护材料，C/C复合材料经碳化铪陶瓷改性后其抗氧化、抗烧蚀性能明显提高。

碳化铪陶瓷的传统制备方法主要有直接合成法、碳热还原法、自蔓延高温合成法(SHS)、化学气相沉积法等，均为直接高温反应合成的方法。由于所需原材料昂贵，同时能耗高、工艺复杂、制备难度大，使这类方法应用范围受到较大限制，最近发展起来的溶胶-凝胶法或液相陶瓷有机前驱体转化法能部分解决这些问题。

溶胶-凝胶法是将不同种类的金属无机盐或有机盐溶于溶剂中形成均匀的溶液，然后在一定条件下使含有金属盐的溶液发生醇解、水解或缩聚等反应生成均匀、稳定的溶胶体系，再经陈化、干燥得到凝胶，最后经高温热处理反应得到所需粉体。Matovic等以四氯化铪为铪源，柠檬酸为碳源，通过氨水调节体系PH＝2～3之间，经300℃除水处理后形成凝胶，将该凝胶经1600℃高温热解之后转变为碳化铪粉体，其粒径在100～200nm之间(Matovic B，Babic B，Bucevac D，et al.Synthesis and Characterization of HafniumCarbide Fine Powders[J].Ceramics International，2013，39(1)：719-723.)。该方法虽在一定程度上具有反应物混合均匀、产物纯度高和粒径小的特点，但是溶胶-凝胶法制备的前驱体有效浓度低、稳定性差、易沉降和析出、不易存储，且其工艺周期长和操作复杂，不能大规模生产。