Способ получения нитрида кремния

(, 1726373 А 1 5 С 01 В 21/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ПОЛ КРЕМНИЯ(57) Изобретение отно учения нитрида кремн тить длительность заключается в азотиро или аммиака при 1300 лухи, которую предвар ют раствором химиче ряда: гидроксид аммо мочевина, солянокисл следующем окислител ного продукта при 550 УЧЕНИЯ НИТРИ ситсяия и попроцвании-1500ительскогония, хлый гиьном о6 Яо татка, его азотиро400,500,600,700,1100,1200,13при каждой температуре, зат10 ч при 1350 С и 4 - 10 ч придующий окислительазотированного продукта иние 2 ч,Недостатком способа явность и роцесса.Цель изобретения - сотельности процесса. ван 00 оС от 5 до 24 ч ечение 2 С и послеотжиг С в тече М400ыйи 80 яется длительращение длиПоставленная цель д способ получения нитри ет предварительную обр лухи 10-300-м раста соединения из ряда: ги й Н,ОН, хлоридаммони СО(ЙН 2)2 соля ноки Й 2 Н 4.2 Н С 1, азоти ровд 1300-1500 С в потоке азостигэется тем, что да кремния включааботку рисовой шеором химического дроксид аммония - я -ИН 4 С 1, мочевина слый гидрозин - ние проводят при ота или аммиака со ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР.(71) Институт проблем материаловеденияАН УССР и Институт общей неорганическойхимии им. Н.С. Курнакова(56) Патент США М 3855395,кл. 423-344, 1974.Патент США М 4525335,кл. С 01 В 21/068, кл.423-344, 1985,Изобретение относится к синтезу неорганических веществ, в частности к способу получения нитрида кремния.Нитрид кремния обладает рядом ценных свойств и перспективен для создания материалов, которые могут использоваться в различных областях техники,Известен способ получения нитрида кремния, включающий обработку рисовой шелухи в водной суспензии железа или оксида железа с целью нанесения железа на ее поверхность, высушивание ее, пиролиз ее при 1200 С и азотировэние при 1100- 1350 С,Недостатком способа является сложность процесса и его многостадийность.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения нитрида кремния, включающий обработку рисовой шелухи водным 5 н. раствором НС в течение 1 ч, высущивание оск технике ползволяет сокраесса. Способ в потоке азота С рисовой шено обрабатывасоединения из орид аммония дразин и в потжиге получен- С. 1 з.п.ф-лы.скоростью потока 100 - 200 см/мин, а окислительный отжиг проводят при 550 - 650 С.Выбор концентрационного интервала 10 - 30% обусловлен тем, что при меньших концентрациях растворов не достигается необходимая степень деструкции органических соединений рисовой шелухи, а при больших - характер влияния не изменяется, Это связано с тем, что рисовая шелуха связывает только определенное количество аммонийных радикалов.Азотирование проводили при линейной скорости потока 100 - 200 см/мин, Выбор этого интервала скоростей обусловлен тем, что при меньших скоростях потока выделяющийся при азотировании монооксид углерода не полностью удаляется из реакционной зоны и реакция сдвигается в сторону образования карбида кремния. Большие скорости нецелесообразны, так как из реакционной зоны выносятся образующийся монооксид кремния, что приводит к снижению выхода нитрида кремния,Посколькудля получения нитрида кремния из оксида кремния и углерода соотношение С/Я 02 должно быть равным 2:1, а в рисовой шелухе оно составляет 4:1, то избыток углерода удаляется отжигом продукта азотирования на воздухе при 550 - 650 С. При более низких температурах углерод окисляется не полностью, а при высоких - частично окисляется нитрид кремния, что ухудшает качество продукта.Способ осуществляют следующим образом.Рисовую шелуху обрабатывают в растворах азотсодержащих соединений при 20 - 100 С, а затем высушивают при 100 С. После высушивания обработанная рисовая шелуха становилась хрупкой и легко поддавалась измельчению. Азотирование проводилось при 1300 в 15 С.П р и м е р 1, 2 г рисовой шелухи, обработанной при комнатной температуре 25%-ным раствором гидроксида аммония и высушенной при 100 С и содержащей 3,8 мас.% азота, азотируют в течение 5 ч при 1400 С в потоке азота при скорости 100 см/мин. Содержание азота в продукте азотирования после отжига при 550 С в течение 15 мин составляло 37,5 мас.%, т.е, нитрида кремния - 94%.П р и м е р 2, 2 г рисовой шелухи, обработанной при 110 С 10%-нымраствором мочевины и высушенной при 100"С с содержанием азота 4,0 мас,%, азотируют в потоке азота при 1450 С и скорости потока 150 см/мин в течение 5 ч, Содержание азота в продукте азотирования после отжига при 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 600 С в течение 15 мин составляет 37,8 мас.%, т.е, нитрида кремния 94,5%.П р и м е р 3. 2 г рисовой шелухи, обработанной при 60 С 30%-ным раствором мочевины и высушенной при 100 С с содержанием азота 3,0 мас,%, азотируют в потоке аммиака при скорости потока 200 см/мин при 1350 С в течение 5 ч. Содержание азота в продукте азотирования после отжига при 650 С в течение 15 мин составляет 37,7 мас,%, т.е. нитрида кремния 94,3%.П р и м е р 4. 2 г рисовой шелухи, обработанной при 100 С 50%-ным раствором мочевины и высушенной при 100 С с содержанием азота 2,8 мас,%, азотируют в потоке азота при скорости потока 200 см/мин, при 1500 С в течение 3 ч. Содержание азота в продукте азотирования после отжига при 650 С в течение 15 мин составляет 37,6 мас.%, т,е, нитрида 94%,П р и м е р 5, 2 г рисовой шелухи, обработанной при комнатной температуре 20%-ным раствором хлорида аммония и высушенной при 100 С с содержанием азота 1,6 мас.%, азотируют в потоке аммиака при скорости 150 см/мин в течение 5 ч при 1300 С. Содержание азота в продукте азотирования после отжига при 600 С в течение 15 мин составляет 38,0 мас,%, т.е. нитрида кремния 95%.П р и м е р 6, 2 г рисовой шелухи, обработанной при комнатной температуре 20%-ным раствором И 2 Н 2 НС и высушенной при 100 С с содержанием азота 2,2 мас.% азотируют в потоке аммиака при скорости потока 150 см/мин при 1350 С в течение 5 ч. Содержание азота в продукте азотирования составляет 37,6 мас.%, т.е. нитрида - 94,5%.Преимущества предлагаемого способа перед известным состоят в его простоте, т,е. отсутствует ступенчатость азотирования, в меньшей длительности азотирования и окислительного отжига, а также в более низкой температуре отжига.Полученный нитрид кремния из рисовой шелухи имеет следующее содержание металлических примесей, мас.%: А 0,1; Са 0,1; Ре 0 01; Т 0,1.Нитрид кремния образуется только вХ- модификации в виде волокон и частиц, длина волоконмкм, диаметр1 мкм, ачастицымкм.Формула изобретения 1.Способ получения нитрида кремния, включающий предварительную обработку рисовой шелухи водным раствором химического соединения высушивание остатка, его1726373 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Составитель Т.БартницкаяРедактор М.Недолуженко Техред М,Моргентал Корректор О.Кундрик Заказ 1242 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 азотирование в поток азотсодержащей газовой среды при высокой температуре и окислительный отжиг азотированного продукта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения длительности процесса, предварительную обработку рисовой шелухи проводят в 10 - 30;-ном растворе химического соединения из ряда; гидроксид аммония, хлорид аммония, мочевина, солянокислый гидразин, азотирование ведут при 1300 - 1500 С со скоростью 100 - 200 см/мин, а окислительный отжиг проводят 5 при 550 - 650"С,2.Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве азотсодержащей газовой среды используют азот или аммиак,