本文關(guān)鍵詞：石墨烯為碳源制備SiC納米材料的研究

  更多相關(guān)文章： 氣固法 2H-SiC 3C-SiC 熔鹽法

【摘要】：SiC屬于第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料,具有熱穩(wěn)定性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、臨界擊穿電場高、電子飽和遷移率大等優(yōu)良特性。相比于SiC體材料,其納米材料不僅有擁有其體材料的本征特性,而且還兼具納米材料的諸多優(yōu)異性能,例如尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等,因而SiC納米材料常常被應(yīng)用于功能材料和電子器件中。SiC納米材料的制備方法有很多,如氣固法、熔鹽法、化學(xué)氣相沉積法、激光燒蝕法等。在這些制備方法中氣固法最簡單并且成本低廉,而熔鹽法的特點(diǎn)是降低反應(yīng)溫度,縮短反應(yīng)時(shí)間,并且容易控制物體的形狀和尺寸。近年來,有很多關(guān)于SiC分解制備石墨烯和以石墨烯為碳源制備SiC納米材料的報(bào)道。目前以石墨烯為碳源所制備出的SiC晶型單一,并且實(shí)驗(yàn)所需溫度偏高,還需要催化劑的參與。針對(duì)上述情況,本論文利用氣固法和熔鹽法在無催化劑參與的情況下制備出不同晶型的SiC納米材料,并且探索了不同條件對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。主要研究成果如下:(1)以石墨烯為碳源通過氣固法在無催化劑的參與下,制備出不同晶型的SiC納米材料,即3C-SiC和2H-SiC,同時(shí)探索了溫度、保溫時(shí)長、坩堝和保護(hù)氣氛對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。研究結(jié)果表明,隨著溫度的升高,SiC相衍射峰先增強(qiáng)后降低;隨著保溫時(shí)長的增加,SiC衍射峰增強(qiáng),結(jié)晶度提高;坩堝不同,所制備出樣品主要晶型不同,剛玉坩堝中制備出得SiC晶粒尺寸較大,進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)得不同;氛圍不同,對(duì)制備出樣品晶型有影響,真空氛圍1400℃時(shí)沒有2H-SiC相的生成,氬氣氛圍下,1400℃和1450℃仍然有2H-SiC相生成。(2)以Si粉和石墨烯分別作為Si源和碳源,嘗試在不同熔鹽體系下(LiCl-KCl、NaCl-NaF和NaCl)制備SiC納米材料,并且研究了其實(shí)驗(yàn)機(jī)理。研究結(jié)果表明,NaCl為最佳熔鹽,因?yàn)镹aCl熔鹽不僅對(duì)原料石墨烯和坩堝均無腐蝕作用,而且熔點(diǎn)高(801℃),在高溫制備樣品時(shí)不至于迅速蒸發(fā)完。此處NaCl熔鹽中利用Si粉和石墨烯來制備SiC納米材料的機(jī)理是氣-固機(jī)制,即熔鹽中的Si粉蒸發(fā),變成氣態(tài)的Si,氣態(tài)Si擴(kuò)散至懸浮在熔鹽最上方的石墨烯表面,進(jìn)行吸附,并發(fā)生反應(yīng),生成SiC納米材料。(3)研究了鎂熱還原制備SiC納米材料,即以SBA-15(SiO2)和石墨烯分別作為Si源和碳源制備SiC納米材料,并且探索了不同熔鹽和不同原料配比對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。研究結(jié)果表明,作為原料的SiO2、Mg、C的實(shí)驗(yàn)物質(zhì)量最佳比例為nSiO2:nMg:nC=1:2:3,通過XRD和拉曼表征,證明所制備出SiC晶型為2H-SiC。由于所制備出的樣品無需用HF酸等腐蝕性酸進(jìn)行后處理的步驟,故制備方法操作安全簡單,并且無污染,有利于大范圍推廣。
【關(guān)鍵詞】：氣固法 2H-SiC 3C-SiC 熔鹽法
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ163.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 SiC的基本性質(zhì)13-16
• 1.2.1 SiC的結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.2 SiC的物理性質(zhì)15
• 1.2.3 SiC的電學(xué)性質(zhì)15
• 1.2.4 SiC的化學(xué)性質(zhì)15
• 1.2.5 SiC的光學(xué)性質(zhì)15-16
• 1.3 制備SiC納米材料的機(jī)制16-18
• 1.4 SiC納米材料的制備方法18-24
• 1.4.1 碳熱還原法18-19
• 1.4.2 化學(xué)氣相沉積法19-20
• 1.4.3 電弧放電法20-21
• 1.4.4 模板法21-22
• 1.4.5 熱解有機(jī)前驅(qū)體法22
• 1.4.6 熔鹽法22-24
• 1.5 SiC納米材料的應(yīng)用24-25
• 1.5.1 SiC納米材料在光學(xué)方面的應(yīng)用24
• 1.5.2 SiC納米材料在電學(xué)方面的應(yīng)用24-25
• 1.5.3 SiC納米材料在力學(xué)方面的應(yīng)用25
• 1.6 本論文的研究背景和內(nèi)容25-26
• 第二章 樣品的制備和測試表征26-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備26-27
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料26-27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法27-33
• 2.2.1 氣固法實(shí)驗(yàn)流程27-31
• 2.2.2 熔鹽法實(shí)驗(yàn)流程31-33
• 2.3 樣品的表征33-35
• 2.3.1 X射線衍射（XRD）33
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM）33-34
• 2.3.3 透射電子顯微鏡&X射線能譜（TEM&EDS）34
• 2.3.4 拉曼光譜（Raman spectra）34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 氣固法制備SiC納米材料36-51
• 3.1 前言36
• 3.2 樣品制備與表征36-37
• 3.3 石墨坩堝中不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)制備SiC納米材料的影響37-44
• 3.3.1 溫度對(duì)真空氛圍下制備SiC納米材料的影響37-38
• 3.3.2 保溫時(shí)長對(duì)真空氛圍下制備SiC納米材料的影響38-40
• 3.3.3 石墨坩堝中制備樣品的形貌表征40-42
• 3.3.4 實(shí)驗(yàn)氛圍對(duì)制備SiC納米材料的影響42-44
• 3.4 剛玉坩堝中不同條件下對(duì)制備SiC納米材料的影響44-50
• 3.4.1 溫度對(duì)下制備SiC納米材料的影響44-47
• 3.4.2 保溫時(shí)長對(duì)真空氛圍下制備SiC納米材料的影響47-48
• 3.4.3 剛玉坩堝中制備樣品形貌表征48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第四章 熔鹽法制備SiC納米材料51-66
• 4.1 引言51-52
• 4.2 樣品制備52-53
• 4.3 Si粉和石墨烯分別作為Si源和碳源來制備SiC納米材料53-60
• 4.3.1 LiCl-KCl熔鹽體系53-54
• 4.3.2 NaCl-NaF熔鹽體系54-56
• 4.3.3 NaCl熔鹽體系56-60
• 4.4 SiO2和石墨烯分別作為Si源和碳源來制備SiC納米材料60-65
• 4.4.1 鎂熱還原SiO2實(shí)驗(yàn)原理60-61
• 4.4.2 原料不同配比對(duì)制備SiC納米材料的影響61-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果73-74
• 致謝74-75

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 杜仕國,施冬梅,鄧輝;納米材料的特異效應(yīng)及其應(yīng)用[J];自然雜志;2000年02期

2 ;納米材料 新世紀(jì)的黃金材料[J];城市技術(shù)監(jiān)督;2000年10期

3 ;什么是納米材料[J];中國粉體技術(shù);2000年05期

4 鄒超賢;納米材料的制備及其應(yīng)用[J];廣西化纖通訊;2000年01期

5 吳祖其;納米材料[J];光源與照明;2000年03期

6 ;納米材料的特性與應(yīng)用方向[J];河北陶瓷;2000年04期

7 沈青;納米材料的性能[J];江蘇陶瓷;2000年01期

8 李良訓(xùn);納米材料的特性及應(yīng)用[J];金山油化纖;2000年01期

9 劉冰,任蘭亭;21世紀(jì)材料發(fā)展的方向—納米材料[J];青島大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年03期

10 劉憶,劉衛(wèi)華,訾樹燕,王彥芳;納米材料的特殊性能及其應(yīng)用[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2000年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王少強(qiáng);邱化玉;;納米材料在造紙領(lǐng)域中的應(yīng)用[A];'2006（第十三屆）全國造紙化學(xué)品開發(fā)應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

2 宋云揚(yáng);余濤;李艷軍;;納米材料的毒理學(xué)安全性研究進(jìn)展[A];2010中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(第四卷)[C];2010年

3 ;全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會(huì)議[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會(huì)議論文集（上卷）[C];2001年

4 鐘家湘;葛雄章;劉景春;;納米材料改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的實(shí)踐與建議[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會(huì)議論文集（上卷）[C];2001年

5 高善民;孫樹聲;;納米材料的應(yīng)用及科研開發(fā)[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會(huì)議論文集（上卷）[C];2001年

6 ;全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會(huì)議[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會(huì)議論文集（下卷）[C];2001年

7 金一和;孫鵬;張穎花;;納米材料的潛在性危害問題[A];中國毒理學(xué)通訊[C];2001年

8 張一方;呂毓松;任德華;陳永康;;納米材料的二種制備方法及其特征[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

9 古宏晨;;納米材料產(chǎn)業(yè)化重大問題及共性問題[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第三屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會(huì)議論文集（上卷）[C];2003年

10 馬玉寶;任憲福;;納米科技與納米材料[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第三屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會(huì)議論文集（上卷）[C];2003年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 周建人;我國出臺(tái)首批納米材料國家標(biāo)準(zhǔn)[N];中國建材報(bào);2005年

2 記者 王陽;上海形成納米材料測試服務(wù)體系[N];上海科技報(bào);2004年

3 ;納米材料七項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2005年

4 通訊員 韋承金邋記者 馮國梧;納米材料也可污染環(huán)境[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

5 廖聯(lián)明;納米材料 利弊皆因個(gè)頭小[N];健康報(bào);2009年

6 盧水平;院士建議開展納米材料毒性研究[N];中國化工報(bào);2009年

7 郭良宏 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員 江桂斌 中國科學(xué)院院士;納米材料的環(huán)境應(yīng)用與毒性效應(yīng)[N];中國社會(huì)科學(xué)報(bào);2010年

8 記者 任雪梅　莫璇;中科院納米材料產(chǎn)業(yè)園落戶佛山[N];佛山日?qǐng)?bào);2011年

9 實(shí)習(xí)生 高敏;納米材料：小身材涵蓋多領(lǐng)域[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

10 本報(bào)記者 李軍;納米材料加速傳統(tǒng)行業(yè)升級(jí)[N];中國化工報(bào);2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊楊;功能化稀土納米材料的合成及其生物成像應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

2 王艷麗;基于氧化鈦和氧化錫納米材料的制備及其在能量存儲(chǔ)中的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 吳勇權(quán);含銪稀土納米材料的功能化及其生物成像應(yīng)用研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 曹仕秀;二硫化鎢(WS_2)納米材料的水熱合成與光吸收性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

5 廖蕾;基于功能納米材料的電化學(xué)催化研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

6 胥明;一維氧化物、硫化物納米材料的制備，功能化與應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

7 李淑煥;納米材料親疏水性的實(shí)驗(yàn)測定與計(jì)算預(yù)測[D];山東大學(xué);2015年

8 范艷斌;亞細(xì)胞水平靶向的納米材料的設(shè)計(jì)、制備與應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

9 丁泓銘;納米粒子與細(xì)胞相互作用的理論模擬研究[D];南京大學(xué);2015年

10 駱凱;基于金和石墨烯納米材料的生物分子化學(xué)發(fā)光新方法及其應(yīng)用[D];西北大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 向蕓頡;卟啉納米材料的制備及其應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2010年

2 張潔;ZnO基納米材料的制備及其性質(zhì)研究[D];安徽大學(xué);2015年

3 溫俊濤;磷化鈷納微米材料的合成及性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

4 張洲;電荷轉(zhuǎn)移鹽雜化納米材料的可控制備和性質(zhì)的研究[D];燕山大學(xué);2015年

5 韓林;鉑基異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料及其電催化性能[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

6 程莎;可控形貌氧化鋁的制備及吸附性能的研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

7 陳中輝;聚合物納米材料的合成及其對(duì)有機(jī)染料吸附性能的研究[D];鄭州大學(xué);2015年

8 宋懿朋;一種多功能聚合物納米材料的生物學(xué)效應(yīng)的研究[D];中國科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所);2015年

9 張文濤;食品功能因子/二維納米材料復(fù)合物的制備及其抗腫瘤活性研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

10 萬丹;基于功能性納米材料的肽組學(xué)富集及蛋白質(zhì)高效酶解的新方法研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1115875