硅化锰在材料方面的应用

背景及概述^[1][2]

硅化锰是过渡金属硅化物，是一类难熔的金属间化合物，因其独特的物理和化学性质而被成功应用于互补金属氧化物半导体元件、薄膜涂层、块体结构组件、电热元件、热电材料和光伏材料等领域。其纳米材料更是表现出特别的电学、光学、磁学和热电等性能，甚至在催化领域也具有潜在的应用价值。然而，冶金方法或物理方法等传统的制备方法无法满足过渡金属硅化物纳米材料的制备。因此，寻找简单可控而普遍适用的制备方法对于过渡金属硅化物纳米材料的广泛应用具有十分重要的意义。

结构

应用^[1-6]

1. 制备一种金属陶瓷材料，包括如下组分：8-16重量份氧化钴、5-10重量份二氧化钛、5-10重量份碳化铝、8-16重量份硅酸镁、4-8重量份硅化锆、2-5重量份硅化锰、2-5重量份碳化钛、2-5重量份氮化钽、4-8重量份氧化铬铁、4-8重量份硼化钼。以氧化钴、二氧化钛、碳化铝、硅酸镁、硅化锆、硅化锰、碳化钛、氮化钽、氧化铬铁、硼化钼为原料，各成分之间相互作用、相互影响，制备的金属陶瓷材料的硬度、抗折强度、拉伸强度高。

2. 制备高强节能保温砖。其制备工艺为：A、将煤矸石粉末、硅化锰粉末、坡缕石粉末、柠檬酸渣混合焙烧；B、将普通硅酸盐水泥、水镁石纤维、短切玻璃纤维、水，然后加入步骤A中的粉末，搅拌均匀；C、将羟丙基瓜尔豆胶、季戊四醇硬脂酸酯、焦亚硫酸钠、乙二醇二硬脂酸酯、聚羧酸减水剂，依次加入到混合物中，在60℃～65℃条件下搅拌均匀；D、将剩余物料加入到步骤C中的混合物中，搅拌均匀，然后送到压砖机压制成砖坯，送入蒸压釜蒸养，即得保温砖。采用特殊的配方经过独特工艺制成，具有抗压强度高、不易开裂，保温防火性能好等特点，适用于高层建筑的填充墙和低层建筑的承重墙。

3. 制备一种防静电铜铝复合材料。包括以下步骤：

(1)将铜板在脱脂剂中进行脱脂处、除锈和打毛处理；

(2)将经过步骤(1)得到的铜板放置在耐火铸型中，并保持铜板两侧有空腔；

(3)向熔炼炉中投入铝、锡熔炼；

(4)熔炼炉温度降低，向熔炼炉中加入硅化锰、纳米二氧化硅、抗静电剂、抗氧化剂；

(5)将步骤(2)的铜板和耐火铸型一同进行预热，然后浇注；

(6)浇铸后，冷却至室温，得到铜铝复合材料。制备方法工艺方便，合成效率高，能有效提高铜铝复合材料产品的抗静电性，坚实耐磨，不易老化。

4. 制备一种高强度碳化硅陶瓷材料。其由以下重量份原料制成：碳化硅80-90、氧化镍2-4、硅化锰1-3、铬粉1-2、石英砂4-6、二硼化锆12-15、氮化钛1-3、辉绿岩5-6、木节土2-4、硅烷偶联剂5-7、环氧大豆油3-5、纳米三氧化二铝1-3、酒石酸0.5-0.7、过氧化氢0.5-0.8、水玻璃2-5、助剂6-7、水适量。上述碳化硅陶瓷材料密度大，强度高，添加的环氧大豆油、辉绿岩、木节土等在增强材料强度的基础上保证了材料的稳定性，添加的硅化锰、铬粉、二硼化锆、氮化钛等则进一步提高了材料的强度，保证了产品的质量。

制备

将2g(0.036mol)锰、2g(0.071mol)硅和10g(0.16mol)铜以小块状放入到一10mL Al₂O₃坩埚中，置于一支一端开口的石英安瓿中。抽空和熔封后，将安瓿放在一座碳硅棒高温炉中。12h内将温度升高到1200℃，然后以10℃／h的速度降温至500℃。将安瓿取出，冷却，然后插入于一段直径较粗的橡皮管中，打碎安瓿以便能安全地取出金属锭。将富铜的Cu-Mn-Si基块溶解在8mol/L硝酸中，八面体晶体便剩留下来，用水洗涤这些晶体并干燥，可以得到棱边长达2mm的硅化锰晶体。将若干八面体晶体研成粉末并用GuinierHagg技术(Cu射线)进行研究。可以根据立方晶胞对所有的衍射线进行编目，α＝(4.560±0.001)A·(1A·=0.1nm，下同)这个数值在过去报道的MnSi2格距(4.558±0.001)的允许实验误差范围内。由于研细的晶体和过去制品具有很相似的晶格常数，表明锰大部分没有被铜所取代。

主要参考资料

[1] CN201810027095.4一种金属陶瓷材料

[2] CN201710917695.3一种制备高强节能保温砖的方法

[3] CN201711123671.7一种铜铝复合材料及其制备方法

[4] CN201711122528.6一种防静电铜铝复合材料的制备方法

[5] CN201510481657.9一种高强度碳化硅陶瓷材料及其制备方法

[6] CN201610605621.1一种高强度硅化物基金属陶瓷衬板及其制备方法