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3C-SiC碳化硅纳米材料的制备方法

时间:2020-09-16 17:29:07       浏览:42

3C-SiC碳化硅纳米材料的制备方法

西安瑞禧生物科技有限公司提供各种石墨烯、钙钛矿、量子点、纳米颗粒、空穴传输材料、纳米晶、半导体聚合物、超分子材料、过渡金属配合物、化学试剂、化学原料药等一系列产品。

立方相碳化硅(3C-SiC)具有许多优异的力、热、光和电学性能,这使它在高温、大功率、高压、高频等极端条件下的应用前景广阔。纳米3C-SiC具有更多体相所没有的性能,如蓝光发射和场发射性能、光催化、氢存储、高弹性模量等,已成为当前半导体纳米材料研究的热点之一。

对于如何制备简单、廉价,高产量地3C-SiC量子点、纳米球和一维纳米材料的方法,研究它们的结构与性能。可采取如下方法进行制备研究:

1、以颗粒尺寸在微米量级3C-SiC粉末为原料,通过科研的氢氟酸与硝酸化学腐蚀、超声振荡,在乙醇中制备出大量3C-SiC纳米小颗粒。这些纳米颗粒的直径在1.5到6.5 nm之间,呈现中心对称分布,最可几分布(最可几分布一般指最概然分布)直径为3.6 nm。其中小颗粒的形成过程如下:化学腐蚀使原始大颗粒表面形成一些多孔或沟壑状的网状结构,超声振荡使这些网状结构粉碎,形成量子点并脱落在乙醇中。在Xe灯照射下,3C-SiC-乙醇溶液表现出强烈、稳定的光致发光效应,当激发波长从260 nm增加到480 nm时,发光峰位从420 nm红移至512 nm。分析与计算结果表明,其发光来源于量子限制效应造成的3C-SiC小颗粒中光激发载流子的带带复合。

 

2、将硅片盖在装有硫化锌(ZnS)和活性碳混合粉末的坩锅上,在常压环境、氩气保护下,1150℃加热4小时,在硅片下表面得到大量的3C-SiC纳米球。这些纳米球表面光滑,直径在20至430 nm之间。硅片上表面的生成物是3C-SiC纳米线。在ZnS粉末的辅助作用下,硅片上可生成的较高活性的Si及其氧化物SiOx,而管道中残存的氧气和活性碳粉生成CO气体,Si、SiOx和CO气体间发生碳热还原反应,生成3C-SiC纳米材料,其生长机制可归为气-固模式。

 

3、种简单安全的方法,以活性碳、Si和ZnS粉末为原料,制备大量的3C-SiC纳米线。这些纳米线的直径为8-60纳米,长度为几微米一些纳米线的弯曲处,存在非晶区域,其中包裹有直径为几纳米、晶化完全的小晶粒。3C-SiC纳米线的成核与生长原因可归于一种在氧与硫辅助下的气-固反应模式。尤其在波长为375 nm的紫外光激发下,3C-SiC纳米线在去离子水中的悬浮液在548 nm处有一发光峰,这与纳米线的非晶氧化硅壳层有关。该非晶壳层被去除后,原位于548 nm处的发光峰消失。新出现的发光峰,随激发波长从300 nm增加到375nm,从417 nm红移至484 nm处,这种可调的紫-蓝发光来源于纳米线弯曲处小颗粒的量子限制效应。 

 

4、Si粉球磨减小尺寸后,与活性碳粉混合,在常压下1250℃加热4小时,制备了针状与Y形的3C-SiC纳米须。同样的条件下,用未球磨过的Si粉,生成物是直径、表面光滑程度都不同的3C-SiC纳米棒和纳米竹节结构,并伴有一定量的未反应完的Si颗粒。反应系统中残留的氧气在3C-SiC成核与生成过程起关键作用。当反应被触发后,3C-SiC纳米结构的生长可以不再需要消耗氧气而继续进行,其生长原因可归于氧辅助下的气-固生长模式。辅以球磨减小反应物Si颗粒的尺寸,这是一种简单、有效地可以制备大量的3C-SiC一维纳米材料的方法。

 

 

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