本项目以金属锌作为还原剂和溶剂,通过SiCl4和Zn之间的简单化学反应,在500-650℃反应、保温一定时间后,大量合成了硅纳米线和纳米管,并且探讨了反应温度、反应物配比等工艺参数的影响,研究了微观组织结构及相关物性,建立了合理的生长模型。结果表明,制备硅纳米管、纳米线的优化工艺路线为反应温度500-650℃、反应物配比(SiCl4: Zn的摩尔比)6.6:1、保温5h。其中,反应温度为500℃时,产物为硅纳米线和纳米管的混合物;反应温度为550℃时,产物中几乎全部是长度500nm以上、直径20~50nm的硅纳米管;反应温度为650℃时,产物为纳米线。通过对不同工艺条件下制备的硅纳米线和纳米管的组织结构的表征与分析,确定了硅纳米管和纳米线的生长过程,即从反应生成纳米粒子,到团聚形成生长基体,再到纳米线管(线)的自组装生长过程,建立了硅纳米线和纳米管在液态金属浮力下的自组装定向生长模型,并对硅纳米线管和纳米线的的阴极发光性能等进行了测试分析,具有重要的理论和应用价值。
英文主题词Silicon nanotubes;Silicon nanowires;Buoyancy; Growth mechanism; Physical properties