航天、核工業(yè)與軍事等領域要求氣敏傳感器能適應高溫、高頻、腐蝕性和輻射性等極端工作環(huán)境。面對化石能源的枯竭,利用太陽光催化分解水制氫氣成為近年來前沿研究熱點之一。SiC作為第三代半導體材料,具有強度高、耐化學腐蝕、耐高溫、抗氧化、熱導率高和電子遷移率快等一系列的優(yōu)勢。本文利用靜電紡絲結合先驅體轉化法和碳熱還原法,制備了高比表面積的大孔-介孔-微孔SiC超細纖維（MMM-SFs）和介孔SiC納米纖維（SiC NFs）,并在此基礎上通過水熱法等實現(xiàn)了分級結構TiO₂/SiC和SnO₂/SiC異質結微納纖維的可控制備,表征分析了其組成與結構,研究了其組成結構對氣敏傳感和光催化分解水制氫性能的影響規(guī)律及機理。采用PCS為先驅體,結合靜電紡絲法和先驅體轉化法,制備了大孔-介孔-微孔SiC超細纖維（MMM-SFs）。研究了溶劑組成、環(huán)境濕度、PCS濃度和燒成溫度對纖維孔結構的影響。結果表明,以二甲苯和DMF等作為紡絲溶劑,PCS濃度為1.05¹.35 g ml-1時,在濕度為60⁸0%RH的環(huán)境中對PCS紡絲液進... 

【文章來源】：國防科技大學湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：225 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
縮略語表
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 微納米SiC的制備及應用
        1.1.1 SiC半導體的結構和理化特性
        1.1.2 微納米SiC的制備及性能
        1.1.3 微納米SiC纖維的研究現(xiàn)狀
        1.1.4 微納米SiC的應用
2和SnO₂的研究進展">    1.2 納米TiO₂和SnO₂的研究進展
2的結構與性質">        1.2.1 TiO₂的結構與性質
2的制備及應用">        1.2.2 納米TiO₂的制備及應用
2的結構與性質">        1.2.3 SnO₂的結構與性質
2的制備及應用">        1.2.4 納米SnO₂的制備及應用
    1.3 分級結構納米異質結概述
        1.3.1 分級結構納米材料的提出與特點
        1.3.2 納米異質結的結構特點
        1.3.3 分級結構納米異質結材料的制備
        1.3.4 纖維型分級結構納米異質結的研究現(xiàn)狀
2/SiC和SnO₂/SiC的研究進展">    1.4 納米TiO₂/SiC和SnO₂/SiC的研究進展
2/SiC的研究現(xiàn)狀">        1.4.1 納米TiO₂/SiC的研究現(xiàn)狀
2/SiC的制備及應用">        1.4.2 納米SnO₂/SiC的制備及應用
    1.5 論文的選題依據(jù)及研究內(nèi)容
        1.5.1 論文的選題依據(jù)
        1.5.2 論文的研究目標及研究內(nèi)容
第二章 實驗與分析表征
    2.1 原料、試劑和設備
    2.2 實驗方法
        2.2.1 紡絲溶液的配置
        2.2.2 靜電紡絲
        2.2.3 空氣預氧化
        2.2.4 纖維的燒成
2/SiC復合纖維">        2.2.5 水熱法制備分級結構納米TiO₂/SiC復合纖維
2納米片/SiC納米纖維">        2.2.6 水熱法制備分級結構SnO₂納米片/SiC納米纖維
    2.3 性能測試
        2.3.1 紡絲溶液粘度
        2.3.2 靜態(tài)接觸角測試
        2.3.3 多級孔結構SiC超細纖維對亞甲基藍的吸附性能測試
        2.3.4 SiC纖維的抗氧化物和高溫耐腐蝕性
        2.3.5 光催化分解水制氫
        2.3.6 溶液中羥基自由基（·OH）的捕獲
        2.3.7 氣敏性能測試
    2.4 分析表征
        2.4.1 形貌測試
        2.4.2 結構與組成分析
第三章 多級孔結構SiC超細纖維的制備及性能
    3.1 常規(guī)SiC超細纖維的制備與表征
    3.2 大孔-介孔-微孔SiC超細纖維的制備、表征與形成機理
        3.2.1 溶劑對纖維孔結構的影響
        3.2.2 濕度對纖維直徑和孔結構的影響
        3.2.3 PCS濃度對纖維孔結構的影響
        3.2.4 燒成溫度對纖維孔結構的影響
        3.2.5 SiC超細纖維中不同孔結構生成的機理研究
    3.3 大孔-介孔-微孔SiC超細纖維的性能
        3.3.1 柔性、耐腐蝕性和高溫穩(wěn)定性
        3.3.2 親水親油性
        3.3.3 快速傳質性能
    3.4 本章小結
第四章 介孔SiC納米纖維的制備及其光催化性能
    4.1 介孔SiC納米纖維的制備
        4.1.1 碳納米纖維的制備
        4.1.2 碳熱還原溫度對SiC NFs組成和結構的影響
        4.1.3 反應時間對SiC NFs組成和結構的影響
        4.1.4 不同直徑及有序SiC NFs的制備
        4.1.5 SiC NFs和SiC NWs的選擇性制備
        4.1.6 SiC NFs和SiC NWs的選擇性合成機理
    4.2 介孔SiC納米纖維的組成調(diào)控及其對光催化性能的影響
        4.2.1 SiC NFs中自由碳含量的調(diào)控
        4.2.2 不同碳含量SiC NFs的光催化產(chǎn)氫性能
    4.3 介孔SiC納米纖維的光催化產(chǎn)氫機理研究
        4.3.1 SiC NFs的親疏水性
        4.3.2 碳含量對SiC NFs光吸收范圍的影響
        4.3.3 碳含量對SiC NFs上光生電子和空穴分離效率的影響
        4.3.4 溶液p H值對SiC NFs上光生電子和空穴分離效率的影響
    4.4 本章小結
2/SiC復合纖維的制備及性能">第五章 分級結構納米TiO₂/SiC復合纖維的制備及性能
2納米棒/SiC復合纖維的制備">    5.1 分級結構TiO₂納米棒/SiC復合纖維的制備
2納米片/SiC復合纖維的制備">    5.2 分級結構TiO₂納米片/SiC復合纖維的制備
2@MMM-SFs復合纖維的制備與組成結構表征">    5.3 分級結構納米TiO₂@MMM-SFs復合纖維的制備與組成結構表征
2/MMM-SFs的組成結構表征">        5.3.1 分級結構納米TiO₂/MMM-SFs的組成結構表征
2納米棒和納米片的水熱生長機理">        5.3.2 TiO₂納米棒和納米片的水熱生長機理
2@MMM-SFs復合纖維的氣敏性能及機理研究">    5.4 分級結構納米TiO₂@MMM-SFs復合纖維的氣敏性能及機理研究
2@MMM-SFs復合纖維的光催化性能及機理研究">    5.5 分級結構納米TiO₂@MMM-SFs復合纖維的光催化性能及機理研究
    5.6 本章小結
2/SiC納米纖維的制備及性能">第六章 分級結構納米SnO₂/SiC納米纖維的制備及性能
2 NPCs@MMM-SFs的制備與性能">    6.1 分級結構SnO₂ NPCs@MMM-SFs的制備與性能
2 NPCs@MMM-SFs的制備與表征">        6.1.1 分級結構SnO₂ NPCs@MMM-SFs的制備與表征
2 NPCs@MMM-SFs的性能">        6.1.2 分級結構SnO₂ NPCs@MMM-SFs的性能
2 NSs@SiC NFs的制備與組成結構表征">    6.2 分級結構SnO₂ NSs@SiC NFs的制備與組成結構表征
2 NSs@SiC NFs的制備">        6.2.1 分級結構SnO₂ NSs@SiC NFs的制備
2 NSs@SiC NFs的組成結構表征">        6.2.2 分級結構SnO₂ NSs@SiC NFs的組成結構表征
2 NSs@SiC NFs的氣敏傳感性能及機理研究">    6.3 分級結構SnO₂ NSs@SiC NFs的氣敏傳感性能及機理研究
        6.3.1 溫度對傳感器靈敏度的影響及機理研究
        6.3.2 靈敏度與乙醇濃度的相關性
2 NSs@SiC NFs的響應/恢復性能及機理分析">        6.3.3 SnO₂ NSs@SiC NFs的響應/恢復性能及機理分析
2 NSs@SiC NFs的氣敏選擇性">        6.3.4 SnO₂ NSs@SiC NFs的氣敏選擇性
2 NSs@SiC NFs的氣敏重現(xiàn)性和長期穩(wěn)定性">        6.3.5 SnO₂ NSs@SiC NFs的氣敏重現(xiàn)性和長期穩(wěn)定性
2 NSs@SiC NFs的光催化性能及機理分析">    6.4 分級結構SnO₂ NSs@SiC NFs的光催化性能及機理分析
    6.5 本章小結
第七章 結論與展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米異質結光催化材料制取太陽能燃料研究進展[J]. 韓成,雷永鵬,王應德.  無機材料學報. 2015(11)
[2]硼摻雜SiC的制備、表征及其可見光分解水產(chǎn)氫性能（英文）[J]. 董莉莉,王英勇,童希立,靳國強,郭向云.  物理化學學報. 2014(01)
[3]C/SiC復合材料有序多孔陶瓷接頭的制備及其連接技術研究[J]. 王浩,周卿軍,簡科,邵長偉,朱旖華.  無機材料學報. 2013(07)
[4]SiC半導體材料和工藝的發(fā)展狀況[J]. 崔曉英.  電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗. 2007(04)
[5]Catalytically Modified Pt/Catalysed TiO2/SiC Devices for Hydrogen and Hydrocarbon Gas Sensing[J]. S.Kandasamy,A.Trinchi,E.Comini,W.Wlodarski,G.Sberveglieri.  稀有金屬材料與工程. 2006(S3)
[6]納米材料SnO2的室溫固相合成及其氣敏特性[J]. 胡平,徐甲強,劉艷麗.  傳感器技術. 2001(09)
[7]SiC器件工藝的發(fā)展狀況[J]. 王姝睿,劉忠立.  微電子學. 2000(06)
[8]SiC材料及器件研制的進展[J]. 李晉閩.  物理. 2000(08)

博士論文
[1]SA型碳化硅纖維的連續(xù)化技術研究[D]. 趙大方.國防科學技術大學 2008
[2]PCS和PMCS的新合成方法及高耐溫性SiC纖維的制備研究[D]. 楊大祥.國防科學技術大學 2008
[3]先驅體法制備SiC陶瓷多孔吸附纖維的研究[D]. 赫榮安.國防科學技術大學 2008

碩士論文
[1]靜電紡絲法制備超細ZrO2/SiC纖維的研究[D]. 鄭德釧.國防科學技術大學 2010



本文編號：3048126