高比表面积介孔碳化硅材料的孔尺寸控制合成-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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高比表面积介孔碳化硅材料的孔尺寸控制合成

项目名称：高比表面积介孔碳化硅材料的孔尺寸控制合成
项目类别：面上项目
批准号：20471067
申请代码：B0101
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2005-01-01-2007-12-31

项目负责人：郭向云
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院山西煤炭化学研究所
批准年度：2004

中文摘要：

利用溶胶-凝胶方法，通过添加过渡金属盐调控剂合成出高比表面积的、具有不同孔径分布的介孔碳化硅；研究制备条件、过渡金属盐种类和用量等因素对碳化硅比表面和孔结构的影响；利用红外、X射线光电子能谱等分析手段研究碳化硅中孔形成和在调控剂作用下孔径变化的机理。通过本研究可望阐明在过渡金属调控剂存在时碳化硅孔形成和变化机理，发展出一种碳化硅介孔材料的孔尺寸控制性合成方法，为介孔碳化硅在多相催化以及先进功能材料领域的应用打下良好基础。

中文主题词：多孔碳化硅；溶胶-凝胶过程；碳热还原；金属盐添加剂

英文摘要：

porous SiC; sol-gel; carbother

英文主题词： porous SiC; sol-gel; carbother

结论摘要：

本项目采用酚醛树脂作碳源，正硅酸乙酯作硅源，以不同金属盐和表面活性剂为添加剂，通过溶胶-凝胶过程制备出碳硅二元干凝胶。在1300-1400度温度下，含碳和硅的干凝胶在惰性气氛下发生碳热还原反应，形成碳化硅。通过上述过程，可实现高比表面积SiC的孔尺寸控制合成，制备出了比表面积在100-200 m2/g，孔尺寸在3-10 nm之间的多孔碳化硅。深入研究表明，金属盐在整个过程中起两方面的作用。首先，金属盐离子在凝胶形成过程中使初级胶体粒子发生团聚，形成更大的由硅胶粒子和酚醛树脂组成的次级颗粒，酚醛树脂分散在硅胶粒子间的空隙中。其次，金属在干凝胶碳热还原过程中，起催化剂的作用。高温下，金属纳米颗粒和氧化硅形成共熔体，并与碳表面发生反应形成SiC。由于形成SiC的反应主要发生在碳表面，因此酚醛树脂热解形成的碳骨架构成了SiC的多孔结构，而孔尺寸大小则主要由硅胶粒子的大小决定。由于碳表面的金属共熔体起催化剂作用，因此共熔体与碳表面的润湿行为决定SiC的微观形貌。接触角小时，容易形成SiC纳米线；接触角大时，容易形成多孔碳化硅或颗粒状SiC。

成果综合统计