[发明专利]一种碳化硅陶瓷气凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅陶瓷气凝胶及其制备方法，属于碳化硅陶瓷材料技术领域。本发明的碳化硅陶瓷气凝胶的制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯气凝胶与硅源在惰性气氛下进行碳热还原反应，即得；所述硅源用于在碳热还原反应温度下提供一氧化硅气体。该制备工艺简单，安全，高效，制备的三维多孔片状碳化硅陶瓷气凝胶材料具有高孔隙率、大比表面积、高热稳定性的优点，可以作为潜在的吸波材料和优异的隔热材料。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅陶瓷气凝胶及其制备方法，属于碳化硅陶瓷材料技术领域。

背景技术

气凝胶是具有低堆积密度，高比表面积，高孔隙率和低导热率的三维多孔材料，其通过使用空气代替湿凝胶中的液体溶剂来制备。它们的独特性能使其在隔热，催化剂屏障，能量存储，压电和传感器等领域具有重要应用价值。迄今为止，已经报道了多种气凝胶，包括二氧化硅，碳化硅，碳纳米管，石墨烯和聚合物气凝胶等。

目前，碳化硅气凝胶在制备时，通常是将含硅有机物与溶剂、催化剂等混合后水解缩合形成水凝胶，经老化、干燥、烧制制备碳化硅气凝胶。如中国专利文献CN110668446A中公开了一种碳化硅气凝胶，由正硅酸甲酯、司盘-20、镁粉通过水解缩合制备水凝胶，通过老化、干燥、烧制制备碳化硅气凝胶粗产物，再经过氢氟酸刻蚀去掉杂质，制得SiC气凝胶。该碳化硅气凝胶的制备方法需要使用氢氟酸刻蚀，操作危险，工艺繁琐复杂，效率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、安全高效的碳化硅陶瓷气凝胶的制备方法。

本发明的另外一个目的在于提供一种由上述制备方法制得的碳化硅陶瓷气凝胶。

为了实现以上目的，本发明的碳化硅陶瓷气凝胶的制备方法所采用的技术方案是：

一种碳化硅陶瓷气凝胶的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯气凝胶与硅源在惰性气氛下进行碳热还原反应，即得；所述硅源用于在碳热还原反应温度下提供一氧化硅气体。

本发明的碳化硅陶瓷气凝胶的制备方法，将氧化石墨烯气凝胶与可在碳热还原反应温度下提供一氧化硅气体的硅源在惰性气氛下进行碳热还原反应制得。本发明将三维多孔氧化石墨烯气凝胶与可在碳热还原反应温度下提供一氧化硅气体的硅源进行碳热还原反应，可以保持气凝胶的三维多孔结构，合成具有三维网络结构的片状碳化硅陶瓷气凝胶材料，这种材料具有高孔隙率、大比表面积、高热稳定性的优点，可以作为潜在的吸波材料和优异的隔热材料。

优选的，所述硅源中硅与氧化石墨烯气凝胶中的碳的摩尔比为1～8:1。

更优选的，所述硅源中硅与氧化石墨烯气凝胶中的碳的摩尔比为2～3.5:1。

本发明通过氧化石墨烯气凝胶与可在碳热还原反应温度下提供一氧化硅气体的硅源在惰性气氛下进行碳热还原反应制备碳化硅陶瓷气凝胶，硅源可以直接是一氧化氮气体，也可以是其它在碳热还原反应温度下经过物理化学变化产生一氧化硅气体的物质。

优选的，所述硅源为硅粉和二氧化硅混合物。

硅粉与二氧化硅在碳热还原反应温度下通过歧化反应生成一氧化硅气体，然后与氧化石墨烯气凝胶充分接触，发生碳热还原反应，生成碳化硅陶瓷气凝胶。

优选的，所述硅源中硅粉和二氧化硅的摩尔比为0.01～3:1。

优选的，所述硅粉和二氧化硅混合物的平均粒径为150～300nm。

硅粉和二氧化硅作为硅源在惰性气氛下反应产生一氧化硅气体，然后一氧化硅气体与三维多孔氧化石墨烯气凝胶发生碳热还原反应生成碳化硅陶瓷气凝胶。