本文關鍵詞：碳化硅納米線的生長熱力學分析及制備研究　出處：《浙江理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：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)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,及其生長機理討論。SiC-O反應體系中,SiO(g)主要由SiO_2(s)與C(s)、Si(s)反應來生成,CO(g)主要由CO_2(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)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,及其生長機理。文中討論的Si-C-O-H體系與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Si C(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Si C(s)晶核最可能由SiO(g)與C(s)反應生成。(3)封閉反應體系中碳化硅納米線的制備。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-SiC納米線,納米線直徑約為30 nm,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2 nm的SiO_2包覆層。(4)敞口反應體系中碳化硅納米線的制備。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%質量分數(shù)的二茂鐵作為催化劑,調整液態(tài)原料注射速度為1 mL/min,載氣、保護氣注射速度為200 mL/min,成功制備出高結晶度的3C-SiC納米線,納米線直徑約為40 nm,長度為幾毫米,同時在管式爐尾端可直接吹出長至30 cm的碳納米管纖維。本課題針對Si-C-O反應體系和Si-C-O-H反應體系對碳化硅納米線生長熱力學進行分析,提出碳化硅納米線氣固反應生長機理,可為實現(xiàn)碳化硅納米線的可控制備提供一定的理論指導。
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O613.72;TB383.1

【參考文獻】

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本文編號：1334351