以廉价产品稻壳灰与新型二维结构材料为原料制备高产率碳化硅晶须--中国科学院山西煤炭化学研究所先进炭材料与器件研究组

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以廉价产品稻壳灰与新型二维结构材料为原料制备高产率碳化硅晶须

时间：2020-04-14 作者：

碳化硅晶须由于具有着高熔点（2700°C）、宽带隙（300 K时为2.4？3.2 eV）高杨氏模量（600 GPa），低系数热膨胀（4.0×10-6 K-1）等优异的特征，使其在耐磨、电磁屏蔽、光催化、半导体和增强/增韧复合材料等方面有着广泛的应用。近年来，关于碳化硅晶须的制备方法如雨后春笋般迅速增加，但现有方法制备出的碳化硅晶须产量仍不足以满足商业、军工业等行业的需求，且产品的质量亦是参差不齐，如何开发一种高产率、高品质碳化硅晶须的制备方法显得尤为迫切。

近日，中科院山西煤化所709组在国际期刊ACS Sustainable Chemistry Engineering上发表了题为 “High Yield Silicon Carbide Whiskers from Rice Husk Ash and Graphene: Growth Method and Thermodynamics” 的研究型文章（ACS Sustainable Chemistry Engineering, 2019 7:19027-19033.），论文第一作者为陈景鹏，通讯作者为陈成猛研究员。该团队前期以单晶硅与石墨烯（RSC Advance 2015 5：5946-5950.）为原料，通过将两者混合的方式初步探索了石墨烯为碳源制备碳化硅晶须的可行性。基于此，为了高效、高品质制备碳化硅晶须，作者提出了一种以廉价产品稻壳灰与新型二维结构材料-石墨烯为原料，采用层铺的方式制备高产率、高品质的碳化硅晶须。该方法与使用单一硅源的传统方法不同是，将石墨烯和稻壳灰的混合物用作SiO气体的生成器。为了碳化硅晶须的生长提供稳定且高浓度的SiO气氛。最后，基于化学反应热力学阐明了该方式下碳化硅晶须的生长过程，如图1。