制备碳化硅的方法及碳化硅与流程

1.本发明涉及一种碳化硅制备技术领域，尤其是微波加热制备碳化硅的方法。

背景技术：

2.β-sic是一种重要的无机非金属材料，具有优良的热稳定性、高热导率、高机械强度和硬度、高耐磨性和耐腐蚀性能，被广泛应用于磨料磨具、耐火材料、冶金、高温结构陶瓷等诸多传统工业领域。由于其高电子迁移率、宽能带间隙和高频吸收性，它在电子、光催化、医学、航空航天等新兴领域具有巨大的工程和工业应用潜力。

3.目前，工业制备碳化硅的大多采用acheson工艺通过碳热还原方法生产，该方法反应温度为2200-2400 ℃，反应时间长，得到的碳化硅以α-sic相为主，晶粒粗大，需要经多次机械粉碎和筛分，因此能耗高、污染严重、产品附加值较低。近年来，凝胶-凝胶法、化学气相合成法（cvd）、自蔓延燃烧合成法、等离子体法、机械合金化法等方法也用于碳化硅的合成。但上述制备方法大多存在产量低、合成步骤复杂、效率低、成本高等不足，不适合大批量工业化生产。

4.微波合成法因其合成温度低、热效率高、能耗低等特点受到了广泛关注。微波加热是利用微波电磁场与材料介质的耦合作用，通过材料本身在微波电磁场中的介电损耗吸收微波电磁能量，并将其转化为热量。这种加热机制不依赖热传导，具有快速、均匀、选择性加热及明显缩短加热时间等优点。近年来，许多研究者也采用微波加热的方式成功的合成了碳化硅。moshtaghioun等人以无定型sio2微粉和微晶石墨粉分别作为硅源和碳源，在1200 ℃微波加热保温5 min合成了10-40 nm的碳化硅纳米颗粒。li等人报道了以稻壳为前驱体，在氩气气氛下微波合成纳米结构β-sic的研究，1300 ℃加热60 min或1500 ℃加热15 min，稻壳中二氧化硅被完全碳热还原生成β-sic。wei等人研究了不同混合方法下的α-sic、c和sio2粒子之间的不同分布导致了不同的微波加热行为和生长机制。qi等人利用微波加热制备出一维β-sic碳化硅纳米线，最佳合成温度1500 ℃，保温时间40 min。上述微波加热方法中均以sio2和c作为硅源和碳源，反应过程以碳热还原反应为主，因此β-sic的制备温度较高。

5.虽然微波加热法反应温度相对较低，但是现有技术中微波烧结的温度也要达到900-1600℃。例如中国发明专利公布号cn 111762785 a公开了一种双频微波制备颗粒状碳化硅的方法，用碳和正硅酸乙酯经溶胶-凝胶法得到二氧化硅包裹碳的前驱体，前驱体经压制形成坯体；将得到的坯体包埋在石英砂中，利用双频微波同时进行微波烧结，得到颗粒状碳化硅；微波烧结的温度为900～1600℃，微波烧结的时间为10～30min。

技术实现要素：

6.本发明要解决的问题是提供一种微波加热制备碳化硅的方法及用此种方法制备的碳化硅，本方法反应的温度更低，时间更短，更节能。

7.为解决上述技术问题，本发明的制备碳化硅的方法包括下列步骤，包括下列步骤，

将粉状的具有cxhyoz组成的有机高分子材料与单质硅粉料混合，压制成块，用微波加热得到碳化硅。

8.优选的，所述有机高分子材料为可以在600℃以下热解的有机物。

9.优选的，所述有机高分子材料为由一种或两种及以上单体合成的有机高分子聚合物。

10.优选的，所述有机高分子材料为酚醛树脂粉。

11.优选的，所述微波加热温度为600℃-1000℃。

12.所述微波加热温度为800℃。

13.所述酚醛树脂粉与单质硅粉的质量份数比为90-110: 90-110。

14.所述酚醛树脂粉与单质硅粉的质量比为1:1混合。

15.优选的，酚醛树脂固化后磨成粉的粒径为小于150微米。

16.优选的，酚醛树脂粉料与单质硅粉料压制成的块体的孔隙率在15%-45%。

17.优选的，将酚醛树脂粉与单质硅粉混合后，放入模具中用液压机以35mpa的压力保压1min。

18.作为进一步的改进，所述酚醛树脂粉料与单质硅粉料混合物中加入催化剂，所述催化剂为过渡金属，所述催化剂的含量为0.1%-1%。

19.本发明还涉及一种碳化硅，通过按照上述的制备碳化硅的方法制得。

20.本发明的制备碳化硅的方法将固化的酚醛树脂粉料与单质硅粉料混合后用微波加热，可以在温度比较低的情况下即可生成较多的碳化硅，可以节省大量能源。

21.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

22.根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。

24.图1a)是不同反应温度保温30 min产物的xrd图谱。

25.图1b)是不同反应温度保温30 min产物的物象及含量图图2 是不同反应温度微波保温30 min碳化硅颗粒的sem图片：a) 600 ℃; b) 800 ℃; c)1000 ℃。

26.图3是不同反应温度保温30 min碳化硅纤维的sem图片：a) 600 ℃; b) 800 ℃; c) 1000 ℃。

27.图4是试样发出“爆破”声后产物的xrd图谱。

28.图5是试样发出“爆破”声后产物的sem图片。

29.图6是单质硅粉试样微波加热曲线。

30.图7是微波加热β-sic颗粒和纤维的形核生长示意图。

31.图8a) 是800 ℃不同保温时间产物xrd图谱。

32.图8b)是不同保温时间产物的物象及含量图。

33.图9是800 ℃加热不同保温时间碳化硅颗粒的sem图片；a) 5 min; b) 10 min; c) 15 min; d) 30 min; e) 60 min。

34.图10是800 ℃加热不同保温时间碳化硅纤维的sem图片；a) 5 min; b) 10 min; c) 15 min; d) 30 min; e) 60 min。

35.图11是 800℃反应30 min产物xrd图谱。

36.图12是800℃反应30 min产物的sem图片，碳化硅颗粒和纤维。

37.图13是800℃反应30 min产物的xrd图谱和sem图片，其中加入催化剂。

38.图14是600℃保温30 min产物xrd图谱。

39.图15是800℃保温10 min产物xrd图谱。

40.图16是单质硅粉/未固化酚醛树脂粉试样800 ℃保温30 min产物xrd图谱。

41.图17是单质硅粉/聚甲基丙烯酸甲酯粉试样800 ℃保温5 min产物xrd图谱。

42.图18是添加部分二氧化硅试样800 ℃保温30 min产物xrd图谱。

具体实施方式

43.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

44.应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

45.此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

46.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

47.本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。

48.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间

存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

49.本发明的制备碳化硅的方法包括下列步骤，包括下列步骤，将cxhyoz组成的有机高分子材料固化后磨粉，与单质硅粉料混合，压制成块，用微波加热得到碳化硅。

50.优选的，所述有机高分子材料为可以在600℃以下开始热解的有机物。

51.优选的，所述有机高分子材料为酚类与醛类的聚合物。

52.将cxhyoz组成的有机高分子材料可以是由一种单体合成的聚合物：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚异戊二烯等；可以是由两种或两种以上单体合成的聚合物：酚醛树脂、环氧树脂、聚甲基丙烯酸树脂、聚丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、sbs树脂、abs树脂等。

53.优选使用酚醛树脂，酚醛树脂较其它有机物聚合物的优势：1）酚醛树脂开始热解温度为350 ℃，热解可释放出大量的含碳气体填充试样孔隙，进而被激发出微波等离子体，使反应界面迅速升温，促进初始β-sic的形核和长大；2）酚醛树脂热解碳为非晶玻璃碳，活化能较低，可降低反应势垒，促进β-sic的形成与生长；3）与其它有机聚合物相比，其热解碳含量较高，可为后期β-sic的继续生长提供充足的碳源，β-sic生成率较高。

54.优选的，所述微波加热温度为600℃-1000℃。

55.所述微波加热温度为800℃。

56.所述酚醛树脂粉与单质硅粉的质量份数比为90-110: 90-110。

57.所述酚醛树脂粉与单质硅粉的质量比为1:1混合。经大量实验验证和理论分析得出，酚醛树脂粉与单质硅粉的比例在质量比为1:1左右时，上述效应的效果最好。略微偏离10%左右也可以达到一定效果。

58.优选的，酚醛树脂固化后磨成粉的粒径为小于150微米。酚醛树脂固化磨粉，粒径＜150微米，一方面便于试样压制成型，另外粒径越小，比表面积越大，酚醛树脂炭化后形成的反应活性位点越多，越有利于碳化硅的生成。同理，单质硅微粉粒径越小，比表面积越大，反应物之间的接触面积就越大，反应颗粒或反应气体接触越充分，反应扩散位移越短，反应越易进行。

59.优选的，酚醛树脂粉料与单质硅粉料压制成的块体的孔隙率在15%-45%。通过理论计算，压制试样的孔隙率在15%-45%之间较合理。样块过于致密或过于疏松均不能导致等离子体效应的激发。

60.为了实现上述的孔隙率，可以通过下列手段实现：将酚醛树脂粉与单质硅粉混合后，放入模具中用液压机以35mpa的压力保压1min。

61.作为进一步的改进，所述酚醛树脂粉料与单质硅粉料混合物中加入催化剂，所述催化剂为过渡金属，所述催化剂的含量为0.1%-1%。可以加入少量催化剂（一般为过渡金属fe，co，ni等），催化剂的添加可促进α-sic的生成。

62.本发明还涉及一种碳化硅，通过按照上述的制备碳化硅的方法制得。

63.酚醛树脂粉料与单质硅粉料混合后用微波加热，可以在温度比较低的情况下即可生成较多的碳化硅，可以节省大量能源。

64.其他碳源，例如沥青受热后具有流动性，可将部分气孔封闭，不能有效激发出等离子体效应，因此在相同实验条件下碳化硅生成率比较低。

65.其他硅源，例如二氧化硅等，因为不具备单质硅的吸波特性和导电特性，在相同实

验条件下碳化硅生成率较低。

66.实验过程1 原材料单质硅粉（1-30 μm，纯度》99.9%）来自于营口仙人岛泰和硅业有限公司；酚醛树脂（固含＞98%）来自于山东圣泉化工股份有限公司。

67.2 样品制备首先将酚醛树脂于120 ℃固化24 h，然后温度升高至160 ℃固化12 h，得块状固化酚醛树脂；然后将固化酚醛树脂磨粉、过筛，取＜150 μm固化酚醛树脂粉备用；将硅粉与固化酚醛树脂粉按元素摩尔比1:1.5均匀混合，将其混合料置于模具内，然后用液压机以35 mpa压力保压1 min，得到直径为25 mm的圆柱试样。

68.将试样置于带盖透明石英坩埚内，将石英坩埚置于青岛艾尼克斯微波自动化设备有限公司的anks-m12-a工业微波马弗炉内，微波发射频率为2.45 ghz。启动微波，将试样以1500 w功率升温至目标温度，然后以1000 w功率保温不同时间，待样品冷却至室温，取出产物；最后将产物于600 ℃热处理30 min以去除未反应的碳。

69.3 测试与表征采用x射线衍射仪（xrd, dx-2700bh，丹东浩元仪器有限公司）对产物物相进行分析，使用cu kα辐射源，入射波长尺寸为 λ=1.5418

??

，2θ测试范围20-80

°

，步长为0.02

°

，管压为 40 kv，管流为 70 ma；采用扫描电子显微镜（sem, phenom prox，荷兰赛默飞集团）对产物微观形貌进行表征，将样品直接用导电胶带粘在载物台上，并采用sbc-12型离子溅射仪进行喷金处理，然后将样品送入样品室进行观察。设置扫描电子显微镜加速电压为10 kv，束流强度为标准电流，探头模式为二次电子。

70.利用xrd衍射图谱，根据绝热法原理分析产物中各物相含量。由于试样中未反应 碳已被氧化去除，因此产物中可能同时存在未完全反应的硅、β-sic以及α-sic等物相， 选取β-sic相作为标样，通过pdf卡片查找出每个相的rir值(相对刚玉的k值)，就 可以计算出样品中每个物相相对所选取的β-sic相的k值，即sic相的k值，即sic相的k值，即根据绝热法，如果一个系统中存在n个相，其中x相的质量分数为：其中，ii为最强峰的积分强度。

71.4 实验结果与分析不同温度下微波加热保温30 min产物的xrd图谱及产物中各物相含量见图1。从图中可以看出，当样品在600 ℃保温30 min后，产物的2θ衍射角在35.65

°

、41.40

°

、59.98

°

、

71.77

°

、75.50

°

处出现明显的特征衍射峰，分别对应于立方结构的β-sic相（jcpds 74-2307）的（111）、（200）、（220）、（311）、（222）晶面，说明在微波600 ℃时可生成β-sic，远低于其它微波合成β-sic的温度。产物中未反应的硅和生成的β-sic含量分别为66.05%和33.95%。随反应温度升高，产物中硅的特征衍射峰强度逐渐降低，β-sic的特征衍射峰强度则逐渐增强，在800 ℃和1000 ℃产物中β-sic含量分别为95.31%和97.22%。同时，在1000 ℃时产物中有约1.24%的α-sic生成，说明反应温度的升高可在一定程度上促进部分β-sic向α-sic的转变，因此，可以认为800 ℃为合成β-sic的最佳反应温度。另外，产物在2θ约33.6

°

附近出现一个明显的堆垛层错峰（stacking faults）标记为sf，这是由于β-sic中存在的孪晶和堆叠断层等缺陷。

72.图2和图3分别为微波加热温度600 ℃、800 ℃和1000 ℃保温30 min产物的形貌，从图中可以看出，生成的β-sic产物是颗粒和晶须的混合物。从图2可以看出，β-sic颗粒具有规则的立方结构，600 ℃时β-sic颗粒约150-300 nm(图2a)；随微波加热温度的升高至800 ℃和1000 ℃，β-sic颗粒最大晶粒尺寸分别增加至2.5 μm和3 μm，β-sic颗粒形貌没有明显变化。β-sic纤维多填充于试样孔隙内，生成的β-sic纤维直径为40-50 nm，随反应温度由600 ℃升高至1000 ℃，β-sic纤维的长度由几微米增加至数十微米。不同的成核和生长机制可能导致β-sic形貌的不同。在单质硅粉与固化酚醛树脂粉的接触界面，β-sic颗粒的生成主要是固-固(ss)或固-液-固(sls)反应机理。而在孔隙中，β-sic晶须的形成主要基于气固反应机制。

73.由以上实验数据可知，微波加热至600 ℃保温30 min可在样品中生成β-sic。在微波加热实验过程中，当温度上升到~600℃时，可以听到明显的“砰”声，并观察到火花。当出现上述现象时，微波加热立即停止，该样品的xrd结果和sem图像如图4和图5所示。产物中生成了产率为18.71%的β-sic(图4)，在反应颗粒表面生长有β-sic颗粒和晶须(图5)( β-sic颗粒大小约为40-50 nm，晶须直径约为40-50 nm，晶须长度约为1 μm)，表明随着“砰”声和火花的发生，可以形成最初的β-sic。此外，从图5a的红色区域还可以看到在硅粉表面形成了不连续的液体区域。

74.为研究微波加热过程中样品的微波加热行为，在相同的实验条件下，将硅粉和固化酚醛树脂粉分别压成圆柱形样品，然后置于微波电磁场中加热，硅粉加热曲线如图6所示。可以看出，硅粉样品在2.5 min内迅速上升到660℃，说明硅粉具有良好的微波吸收能力，可以被微波快速加热。然后加热速度在660

°

c后变慢。但对于固化后的酚醛树脂粉末样品，微波加热30 min后，温度仍然低于300℃，表明其微波吸收能力较差。可以看出，在微波初始加热阶段，试样中的硅粉作为热源对其周围固化的酚醛树脂粉进行加热。

75.图7为微波加热β-sic颗粒和晶须的形核和生长示意图。当样品温度达到350℃时，固化后的酚醛树脂粉末会释放出甲烷、乙烯、苯酚、甲醇、二氧化碳、甲基苯酚和酚烷基衍生物等含碳气体(cxhyoz)，然后转化为无定形热解碳。当温度上升到~600 ℃时，含碳气体和填充在孔隙中的空气可以被微波激活，产生局域微波等离子体，从而产生“砰”声和火花(图7c)。这一过程产生大量的能量，导致反应界面瞬间高温（局部硅颗粒表面不连续的液体区域）。在单质硅粉与热解碳的接触界面处，碳原子向硅中扩散，促进β-sic颗粒晶核的形成。同时，单质硅和热解碳也可以与氧气反应生成sio和co气体，然后sio与co和填充在样品孔隙中的含碳气体(cxhyoz)反应，从硅粉表面生长出β-sic晶须晶核(图7d)。上述过程在系统

中可以用以下反应来描述:pf(s)

→

cxhyoz(g)+c(s)

?????????????????????????????????????

（5）2si(l)+o2(g)

→

2sio(g)

???????????????????????????????????????

（6）2c(s)+o2(g)

→

2co(g)

????????????????????????????????????????

（7）si(l)+c(s)

→

sic(s)

???????????????????????????????????????????

（8）si(s)+c(s)

→

sic(s)

???????????????????????????????????????????

（9）sio(g)+co(g)

→

sic(s)+o2(g)

??????????????????????????????????

（10）sio(g)+cxhyoz(g)

→

sic(s)+h2o(g)

????????????????????????????

（11）β-sic颗粒的成核和生长过程主要由反应(8)和反应(9)主导，而反应(10)和反应(11)主要作用于β-sic晶须的成核和生长过程。

76.随着微波加热的不断进行，未反应的硅粉、生成的β-sic晶核和热解碳都可吸收微波，从而提高样品的温度。随着微波温度和保温时间的增加，硅原子和碳原子在硅与热解碳接触界面的扩散速率逐渐增大，促进了β-sic颗粒的进一步生长。由于样品中含有大量的氧气，使得sio和co气体不断生成并填充在样品的孔隙中。充足的气源促进了β-sic晶须生长的快速连续反应。β-sic颗粒和晶须生长的主要反应为公式(8

??

11)。

77.微波加热温度800 ℃时不同保温时间的xrd图谱和产物中各物相含量见图8。随着保温时间从5 min到60 min，硅的特征衍射峰强度逐渐减小，β-sic的特征衍射峰强度逐渐增大。当保温时间为15 min时，产物中β-sic的含量为86.27%。当保温时间为30 min和60min时，β-sic含量分别提高到95.31%和97.49%。这可能是由于反应初期，样品中硅源和碳源充足，β-sic的形成过程不断进行。当保温时间超过30 min时，保温时间的延长对β-sic的产率影响不大，反而会增加反应成本。经过考虑，保温时间为30分钟较为合适。

78.图9和图10为为微波加热800 ℃保温不同反应时间试样的sem图片。由图9a可以看出，在反应初始阶段，反应物颗粒表面形成了纳米级的β-sic颗粒。随着保温时间的增加，β-sic颗粒逐渐长大，而反应物颗粒逐渐被消耗和分解(图9b-c)。当保温时间为30 min和60 min时，β-sic颗粒的最大晶粒尺寸分别为2.5 μm和3 μm，说明保温时间的延长在一定程度上促进了sic颗粒的生长，这可能与动力学反应过程有关。从图10可以看出，大量的β-sic晶须填充在样品的孔隙中。随着保温时间的延长，晶须的直径变化不大，晶须的长度从几微米增加到几十微米。β-sic晶须的长径比随保温时间的延长而增大。

79.结论综上所述，以单质硅粉和固化酚醛树脂粉为硅源和碳源，采用微波加热的方法可以实现β-sic粉体的成功合成。当温度升高至~600℃时，固化后的酚醛树脂释放出的含碳气体以及填充于试样孔隙中的空气被微波激发产生微波等离子体，导致局部反应界面瞬间高温，从而促进β-sic颗粒和晶须的成核和生长。随着微波的持续加热，β-sic颗粒和晶须的尺寸增大。采用微波加热，800℃保温30 min， β-sic收率可达95%以上。与其他制备方法相比，该方法具有较低的合成温度和较好的实际应用价值。

80.实施例1微波加热制备碳化硅的方法，步骤如下：1）固化后酚醛树脂粉的制备酚醛树脂固化：将酚醛树脂于120 ℃固化24 h，然后温度升高至160 ℃固化12 h，

得块状固化酚醛树脂；将固化后酚醛树脂于磨样机磨粉、过筛，取＜100#酚醛树脂粉备用；2）样块制备将步骤（1）制得的酚醛树脂粉与单质硅粉按质量比1:1混合均匀，将其混合料置于模具中，然后用液压机以35mpa压力保压1min，得到直径为25 mm，厚度为35 mm的圆柱试样。

81.3）碳化硅的制备将步骤（2）得到的试样放入带盖透明石英坩埚中，并使红外测温点位于试样上，将坩埚置于工业微波马弗炉内加热。

82.开启微波马弗炉开关，设置1500w微波功率将试样加热至800 ℃，然后设置1000w微波功率保温，保温时间30 min，即可制备得到碳化硅。待样品冷却至室温时取出试样。

83.对实施例1制备得到的产物利用xrd对其物相分析，xrd图谱如图11所示。由图可知，实施例1制得的碳化硅与3c-sic（jcpds 74-2307）标准衍射峰对应，制备得到的碳化硅为立方相β-sic。

84.对实施例1制备得到的产物利用sem对其形貌表征分析，图片如图12所示。由图可知，实施例1制得的碳化硅包括颗粒和晶须两种形貌。在单质硅颗粒和树脂碳颗粒接触区域，以颗粒状结晶碳化硅形貌为主，在试样孔隙中则以碳化硅晶须形貌为主。

85.实施例2本实施例微波加热制备碳化硅的方法，与实施例1的不同之处仅在于，在单质硅粉中负载1wt%的硝酸镍催化剂，用实施例1的条件制备碳化硅。对碳化硅进行表征得到的xrd图谱和扫描电镜图片如图13所示。产物中除生成β-sic相，还有α-sic相生成，催化剂的添加可促进β-sic向α-sic的转换，同时也促进针状或“棒槌”状碳化硅的生成。

86.实施例3本实施例微波加热制备碳化硅的方法，与实施例1的不同之处仅在于，微波加热温度的不同，本实施例中微波加热温度为600 ℃保温30 min。其余步骤和参数均同实施例1。对产物进行xrd表征图谱如图14所示，可以看出在600 ℃即有β-sic的生成，但生成的碳化硅产率较低。

87.实施例4本实施例微波加热制备碳化硅的方法，与实施例1的不同之处仅在于，微波加热保温时间的不同，本实施例中微波加热温度为保温10 min。其余步骤和参数均同实施例1。对产物进行xrd表征图谱如图15所示，可以看出在保温10 min即有大量β-sic的生成，但生成的碳化硅产率较实施例1偏低。

88.实施例5本实施例微波加热制备碳化硅的方法，与实施例1的不同之处仅在于，使用的碳源为未经固化的酚醛树脂粉，其余步骤和参数均同实施例1。对产物进行表征得到的xrd图谱如图16所示。在该实施例中也可生成β-sic，但碳化硅产率较低。

89.实施例6本实施例微波加热制备碳化硅的方法，与实施例1的不同之处仅在于，使用的碳源为粉末状聚甲基丙烯酸甲酯，实施例中微波加热温度为800℃保温5 min。对产物进行表征得到的xrd图谱如图17所示。在该实施例中也可生成β-sic，但碳化硅产率较低。

90.实施例7本实施例微波加热制备碳化硅的方法，与实施例1的不同之处仅在于，使用熔融石英粉部分代替单质硅粉作为硅源，其中熔融石英粉和单质硅粉的质量比为1:2，其余步骤和参数均同实施例1。对产物进行表征得到的xrd图谱如图18所示。在该实施例中也可生成β-sic，但产率较实施例1偏低。技术特征：

1.一种制备碳化硅的方法，其特征在于：包括下列步骤，将粉状的具有cxhyoz组成的有机高分子材料，与单质硅粉料混合，压制成块，用微波加热得到碳化硅。2.按照权利要求1所述的制备碳化硅的方法，其特征在于：所述有机高分子材料为可以在600℃以下热解的有机物。3.按照权利要求2所述的制备碳化硅的方法，其特征在于：所述有机高分子材料为由一种或两种及以上单体合成的有机高分子聚合物。4.按照权利要求3所述的制备碳化硅的方法，其特征在于：所述有机高分子材料为酚醛树脂。5.按照权利要求1至4任意一项所述的制备碳化硅的方法，其特征在于：所述微波加热温度为600℃-1000℃。6.按照权利要求5所述的制备碳化硅的方法，其特征在于：所述微波加热温度为800℃。7.按照权利要求4所述的制备碳化硅的方法，其特征在于：所述酚醛树脂粉与单质硅粉的质量份数比为90-110: 90-110。8.按照权利要求7所述的制备碳化硅的方法，其特征在于：所述酚醛树脂粉与单质硅粉的质量比为1:1混合。9.按照权利要求4所述的制备碳化硅的方法，其特征在于：具有以下特征中的一个或多个，（1）酚醛树脂固化后磨成粉的粒径为小于150微米；（2）固化酚醛树脂粉料与单质硅粉料压制成的块体的孔隙率在15%-45%；（3）将固化酚醛树脂粉与单质硅粉混合后，放入模具中用液压机以35mpa的压力保压1min；（4）所述固化酚醛树脂粉料与单质硅粉料混合物中加入催化剂，所述催化剂为过渡金属，所述催化剂的含量为0.1%-1%。10.一种碳化硅，其特征在于：通过如权利要求1-9任意一项所述的制备碳化硅的方法制得。

技术总结

本发明涉及一种制备碳化硅的方法包括下列步骤，包括下列步骤，将粉状的具有CxHyOz组成的有机高分子材料，与单质硅粉料混合，压制成块，用微波加热方法得到碳化硅。本发明制备碳化硅的方法将固化的酚醛树脂粉料与单质硅粉料混合后用微波加热，在温度比较低的情况下即可生成较多的碳化硅，可以节省大量能源。可以节省大量能源。可以节省大量能源。

技术研发人员：赵海峰 谢丹丹 刘君 朱国本 马爱珍 张宝荣 宋文文 宋安康 方昭庆 韩立宁

受保护的技术使用者：青岛正望新材料股份有限公司

技术研发日：2022.06.20

技术公布日：2022/10/17