碳化硅納米線的生長熱力學分析及制備研究.pdf

1、碳化硅納米線具有高熱導率、高化學穩(wěn)定性、超塑性、耐高溫、耐腐蝕和獨特光學、電學性能，在高強復合材料、納米電子器件、光子器件、光敏傳感器等領域具有廣闊的應用前景。碳化硅納米線的可控及宏量制備對其實際應用的開發(fā)具有重要意義。本課題通過對碳化硅納米線的生長熱力學進行分析，討論碳化硅納米線生長機理，并采用碳熱還原法制備碳化硅納米線，主要得到如下結論:
　　(1)對Si-C-O體系碳化硅納米線生長反應進行熱力學計算與分析，并討論其生長機理。

2、Si-C-O反應體系中，SiO(g)主要由SiO2(s)與C(s)、Si(s)反應來生成，CO(g)主要由CO2(s)與C(s)反應、SiO(g)與C(s)反應生成。SiC(s)晶核最可能由SiO(g)與C(s)反應、Si(s)與C(s)反應生成。碳化硅納米線的生長最可能由SiO(g)與CO(g)反應實現(xiàn)。
　　(2)對Si-C-O-H體系碳化硅納米線生長反應進行熱力學計算與分析，并討論其生長機理。文中討論的Si-C-O-H體系與

3、Si-C-O體系最大區(qū)別在于Si-C-O-H體系中有機原料裂解形成大量C(s)(Si(s))顆粒。聚二甲基硅氧烷與金屬硅粉體系中SiC(s)晶核最可能由Si(s)與C(s)反應生成，無水乙醇與金屬硅粉體系中SiC(s)晶核最可能由SiO(g)與C(s)反應生成。
　　(3)研究在封閉反應裝置中碳化硅納米線制備情況。以聚二甲基硅氧烷為液態(tài)硅源/碳源，金屬硅粉為固態(tài)硅源組成Si-C-O-H反應體系，成功制備出表面光滑、直徑均勻的3C-

4、SiC納米線，納米線直徑約為30nm，長度可達幾厘米并具有較高的結晶度，同時在碳化硅納米線表面含有厚度約為2nm的SiO2包覆層。
　　(4)研究在敞口反應裝置中碳化硅納米線的制備情況。分別以聚二甲基硅氧烷和乙醇為液態(tài)硅源/碳源，金屬硅粉為固態(tài)硅源組成Si-C-O-H反應體系，成功制備出6H-SiC納米線，納米線直徑為幾十到幾百納米不等，長度為幾百微米。通過在乙醇與金屬硅粉體系中引入0.05％質(zhì)量分數(shù)的二茂鐵作為催化劑，調(diào)整液態(tài)原