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　　申请号: 201310205716.0

       申请人: 中国科学院金属研究所

       摘要： 本发明公开了一种多孔金刚石或多孔立方碳化硅自支撑膜的制备方法，包括：提供基体材料，并对基体材料表面进行预处理得到较高的金刚石形核率；将预处理过的基体置于微波等离子体化学气相沉积或者热丝化学气相沉积反应器中，在600-900℃的温度下，制备金刚石/立方碳化硅复合膜；将所得的复合膜进行选择性刻蚀：1）在70℃以上的温度下，在氢氟酸和硝酸的混合腐蚀液中刻蚀，得到多孔金刚石自支撑膜；（2）在500℃以上的温度下，于含氧气体的气氛中加热，得到多孔立方碳化硅自支撑膜。在不使用任何模板和电极材料的情况下，获得的多孔金刚石和多孔立方碳化硅自支撑膜具有可控的孔径，孔隙率以及厚度，适用于工业应用及基础研究。 

       主权利要求 1.一种多孔金刚石或多孔立方碳化硅自支撑膜的制备方法，其特征在于：（1）提供基体材料，并对该基体表面进行预处理，在基体表面获得高于109cm-2的金刚石形核率；（2）将预处理过的基体放入微波等离子体化学气相沉积设备或者热丝化学气相沉积设备的反应腔体中，在500-1000℃的温度下，充入反应性气体进行化学气相沉积，在基体表面生长金刚石/立方碳化硅复合膜；（3）在70℃以上的温度，将步骤（2）获得的金刚石/立方碳化硅复合膜在氢氟酸和硝酸的混合腐蚀液中腐蚀，除去其中的碳化硅相，得到多孔金刚石自支撑膜；或者在500℃以上的温度，将金刚石/立方碳化硅复合膜于含氧气氛中加热，除去其中的金刚石相，得到多孔立方碳化硅自支撑膜。

       2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述基体材料 的表面粗糙度Rz低于5纳米，所述基体材料为硅、钼、石英、钨或碳 化钨。

       3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中， 所述预处理是将基体在含金刚石颗粒的研磨剂中研磨至少十分钟；或 者，将基体在含金刚石颗粒的溶液中进行超声处理至少十分钟；或者 将基体在含金刚石的溶液中浸泡至少十分钟。

       4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中， 所述反应性气体为烃类、有机硅烷和氢气，其中：所述反应性气体流 量100sccm-1000sccm，有机硅烷与烃类的浓度比为6‰-75‰，烃类体 积浓度为0.5%-2%。

       5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中， 所述化学气相沉积温度为600-900℃，沉积速率为0.5微米/小时；在微 波等离子体设备中，微波功率为500瓦-3500瓦，气压为5Torr-100Torr； 在热丝化学气相沉积设备中，灯丝温度为1800K-2200K，气压为 5Torr-30Torr。

       6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：步骤（2） 中，所述金刚石/立方碳化硅复合膜中，金刚石和立方碳化硅的含量比 通过有机硅烷与烃类的浓度比进行调控；所述金刚石/立方碳化硅复合 膜的厚度通过化学气相沉积时间来控制；步骤（3）中获得的多孔立方 碳化硅和多孔金刚石的孔径大小和孔隙率通过调节金刚石和立方碳化 硅在复合膜中的分布和体积来实现。

       7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中， 所述氢氟酸和硝酸的混合腐蚀液中，氢氟酸和硝酸体积比为1：3–6： 1；腐蚀温度为70℃以上，腐蚀时间1小时以上。

       8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中， 制备多孔立方碳化硅自支撑膜的过程中，所述含氧气氛为空气、纯氧 气或者含氧气氛为氧气和氩气混合气体，加热温度为500℃以上，加热 时间1小时以上。

       9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于：步骤（3） 中，将金刚石/立方碳化硅复合膜于含氧气氛中加热，除去其中的金刚 石相后，通过与酸液反应移除基体材料，得到自支撑多孔立方碳化硅 膜；其中：基体材料为硅、钼、石英、钨或碳化钨；当基体为钼或钨 时：稀盐酸或者稀硫酸；当基体为硅、石英或碳化钨：HF和硝酸混合 液。

       10.根据权利要求1-9任一所述方法制备的多孔金刚石或多孔立方 碳化硅自支撑膜，其特征在于：所述多孔金刚石自支撑膜和多孔立方 碳化硅自支撑膜的孔径大小为1微米以下，并且均匀分布；自支撑膜 的厚度能达到5微米以上。