[发明专利]一种SiO2

说明书

一种SiO₂@C纳米复合粉体的制备方法，本发明涉及碳包覆纳米材料合成技术领域，具体涉及一种SiO₂@C纳米复合粉体的制备方法。本发明要解决现有制备SiO₂@C纳米复合粉体时制备工艺复杂、成本高、污染环境、产物分散性差、碳壳层厚度难以调控的问题。制备步骤：一、配制反应溶液；二、制备SiO₂@糖碳壳层纳米复合粉体；三、制备SiO₂@C纳米复合粉体。本发明具有制备工艺简单、成本低、绿色环保、产物分散性好等优点，并且纳米复合粉体表面碳壳层的厚度可以根据使用需求进行调控。本发明可用于大规模生产SiO₂@C纳米复合粉体。

技术领域

本发明涉及碳包覆纳米材料合成技术领域，具体涉及一种SiO₂@C纳米复合粉体的制备方法。

背景技术

SiO₂属于无机非金属材料，具有吸附性强、可塑性良好、磁阻性高和热导率低等特点，已被广泛应用于电子冶金、航空航天以及医药卫生行业。纳米SiO₂粉体因具有显著的量子隧道效应、特殊的光电特性、较高的比表面积、较强的表面吸附力等特点在催化剂载体、高分子复合材料、电子封装材料、精密陶瓷材料等领域中均得到了广泛的应用。然而，纳米SiO₂粉体的团聚问题使其失去了作为纳米材料的优异性能，制约了其工业化应用。此外，SiO₂的熔点为1650℃，在高温合成一些纳米材料如纳米SiC粉体、纳米Si₃N₄粉体时极易发生团聚和烧结，致使合成的产物纳米粉体形貌较差。因此，如何避免纳米SiO₂粉体的团聚与高温烧结有着十分重要的意义。

为了解决上述问题，可以在纳米SiO₂粉体表面包覆碳层来制成SiO₂@C纳米复合粉体。纳米SiO₂粉体表面包覆一层碳后，其表面表现出新的物理、化学性质，纳米粉体的分散性可以得到显著改善，并且由于碳的熔点极高(3850℃)，可以有效阻止纳米SiO₂粉体的高温烧结。目前纳米SiO₂粉体表面包覆碳层主要通过化学气相反应和浸渍裂解两种方法实现。闫鸿浩等在2019年11月发表的专利《一种碳包覆二氧化硅纳米材料的合成方法》中，将作为硅源的四氯化硅气体和作为碳源的苯甲酸气体在气相爆轰管中混合并引燃，最终收集产物固相粉末得到SiO₂@C纳米复合粉体。王志江在2020年6月发表的专利《一种基于二氧化硅微球@C制备SiC纳米颗粒的方法》中，先将纳米SiO₂粉体加入到酚醛树脂中，通过树脂的老化和干燥制成SiO₂@酚醛树脂粉体，随后通过高温裂解酚醛树脂得到SiO₂@C纳米复合粉体。虽然上述方法均能实现SiO₂@C纳米复合粉体的制备，但制备过程中选用的气相原料或树脂较为昂贵并且容易污染环境，同时树脂的老化和干燥处理也比较繁琐，这些均限制了SiO₂@C纳米复合粉体的广泛应用。此外，上述方法制备SiO₂@C纳米复合粉体存在一定的随机性，产物可能会出现大量粉体被碳粘结成块体的现象，难以获得分散性良好的SiO₂@C纳米复合粉体，并且产物的碳壳层厚度难以调控。综上，当前制备SiO₂@C纳米复合粉体的研究中存在着制备工艺复杂、成本高、污染环境、产物分散性差、碳壳层厚度难以调控等问题。因此，本发明提出了一种新型的制备方法来解决以上难题。

发明内容

本发明要解决现有制备SiO₂@C纳米复合粉体时制备工艺复杂、成本高、污染环境、产物分散性差、碳壳层厚度难以调控的问题，而提供一种SiO₂@C纳米复合粉体的制备。

一种SiO₂@C纳米复合粉体的制备方法，具体是按以下步骤进行的：