[发明专利]一种利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法，该方法包括如下步骤：(1)将废弃的二氧化硅、高分子聚合物和金属还原剂混合于密闭的反应器中，然后加热反应；(2)反应后冷却，将产物洗涤，过滤，干燥，得到碳化硅纳米材料。本发明提供的利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法，其采用一步化学反应制备碳化硅纳米材料，本发明的方法将废弃的二氧化硅、高分子聚合物、金属还原剂置于反应器中，加热反应，然后冷却，将产物洗涤，过滤分离和干燥，即得到碳化硅纳米材料，其产率达到80％以上；本发明所提供的利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法，具有工艺简单、原料廉价以及产物收率高等优点。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法。本发明所提供的碳化硅纳米材料制备方法还涉及到固废资源化利用技术领域。

背景技术

碳化硅作为一种高温材料，具有优异的物理和化学性能，如高硬度、高熔点、良好的化学稳定性、高导热性和热膨胀系数小。

目前，制备碳化硅的方法主要是：用在二氧化硅与碳反应还原合成法(J.Mater.Sci.,2004,39,6057-6066)、硅粉与碳之间的化合反应法(J.Am.Ceram.Soc.,2008,91,1481-1488)和化学气相沉积法(Appl.Surf.Sci.,2017,402,344-351；J.Alloy.Compd.,2013,580,407-411.)。工业上制备碳化硅主要是用碳热还原二氧化硅，然而碳还原二氧化硅制备碳化硅的方法需要较高的反应温度，反应温度大约为1500摄氏度，其反应条件较为苛刻，成本较高。因此，人们都在寻找一种原料廉价，简单工艺，在较低的温度下制备碳化硅纳米材料的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有制备碳化硅工艺存在的所需反应温度较高，反应条件苛刻，制备成本高等问题，提供了一种利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的新方法，该方法反应条件温和，工艺简单，易于实现工业化生产。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)将废弃的二氧化硅、高分子聚合物和金属还原剂混合于密闭的反应器中，然后加热反应；

(2)反应后冷却，将产物洗涤，过滤，干燥，得到碳化硅纳米材料。

具体的，本发明所述的利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法，其采用一步化学反应制备碳化硅纳米材料，本发明的方法将废弃的二氧化硅、高分子聚合物、金属还原剂置于反应器中，加热反应，然后冷却，将产物洗涤，过滤分离和干燥，即得到碳化硅纳米材料，其产率达到80％以上。

本发明制备工艺中所用的原料来源广泛且成本低，同时本发明以废弃的二氧化硅作为原料，为废弃二氧化硅的资源再利用拓展了一种新型的途径，变废为宝，符合绿色环保可持续化发展的理念。

进一步的，所述的利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法：步骤(1)将废弃的二氧化硅、高分子聚合物和金属还原剂混合于反应器中，然后以5-10℃/min的速率升温至600-800℃，升温完成后保温反应5-40小时。

本发明提供了一种在温和条件下，一步化学反应制备碳化硅纳米片的新方法，该方法所需的反应温度大幅降低，其反应条件更加温和，易于实现工业化生产。

进一步的，所述的利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法：步骤(1)中所述废弃的二氧化硅、所述高分子聚合物和所述金属还原剂的质量比为1：(0.5-5)：(2-10)。

进一步的，所述的利用废弃二氧化硅制备碳化硅纳米材料的方法：步骤(1)中所述废弃的二氧化硅由废弃石英管粉碎研磨而成。