Co纳米颗粒低温催化合成3C-SiC纳米线及其光致发光性能

作者：王慧芳 张海军 郝世明 李海生 毕玉保 姜威 柳菊荟

单位：1.山西工程技术学院-矿区生态修复与固废资源化省市共建山西省重点实验室培育基地2.武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室3.河南科技大学物理工程学院4.河南科技大学高温材料研究院

关键词：3C-碳化硅纳米线  光致发光  第一性原理计算  钴纳米颗粒催化剂  膨胀石墨

分类号：

出版年,卷(期):页码：2022,50(9):-

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20220184

摘要：

以膨胀石墨和硅粉为原料、Co(NO3)3·6H2O 为催化剂前驱体，在流动 Ar 气中合成了 3C-SiC 纳米线。研究了反应温度、催化剂用量对合成 3C-SiC 粉体反应的影响。用第一性原理计算分析了 Co 纳米颗粒的催化机理，研究了 3C-SiC 纳米线的光致发光性能。结果表明：催化剂 Co 的引入降低了硅粉碳化反应生成 Si C 的开始反应温度和完全反应温度。催化剂 Co的加入量为 3% (质量分数)时，1 573 K 保温 3 h 反应后合成的 3C-SiC 纳米线的直径为 50～60 nm，长度约几十微米，其生长机理主要为气–固反应。Co 纳米颗粒与反应物之间的吸附作用降低了 C=C 键、C—O 键和 Si—O 键的结合，从而促进了 Si C的成核与生长。激发波长为 254 nm 时，3C-SiC 纳米线的室温光致发光谱的特征峰在 307 nm，该纳米线在光电子纳米材料领域有良好的应用前景。

基金项目：

国家自然科学基金(11404098)； 山西省基础研究计划自由探索类面上项目(20210302123427)； 山西省留学回国人员科技活动择优资助项目(20220038)； 山西省回国留学人员科研资助(2020-151)； 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室开放基金(G202006,G202008)；

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