催化反应制备碳化硅纳米粉体的密度泛函理论计算及实验研究

• 作者: 张海军 李俊怡 李赛赛 王军凯 韩磊 黄亮
• 来源期刊: 高等学校化学学报
• 学科: 化学
• 关键词: 密度泛函理论 碳化硅纳米粉体 催化碳化反应 硅粉 酚醛树脂
• 年，卷（期）: 2017,（9）
• 所属期刊栏目: 物理化学
• 页码范围: 1602-1610
• 页数: 9页
• 分类号: O641|TB35
• 字数: 5451字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7503/cjcu20170259

摘要

以Si55,Si43 M12和Si37 M18(M=Fe,Co或Ni)团簇为模型,采用密度泛函理论(DFT)研究了Fe,Co及Ni纳米团簇催化硅粉转化为SiC的机理.计算结果表明,Fe,Co及Ni纳米催化剂先与Si形成合金,拉长并弱化Si—Si键的强度,起到活化Si粉的作用;合金的形成有利于C原子的吸附及Si原子和C原子间的反应;Fe的催化能力强于Co和Ni.在此基础上,以Si粉和酚醛树脂为原料,以Fe,Co及Ni硝酸盐为催化剂前驱体,通过微波加热反应制备了3C-SiC纳米粉体.研究了催化剂种类、反应温度、催化剂用量和反应时间等对制备3C-SiC纳米粉体的影响.结果表明,催化剂Fe,Co和Ni的加入均可显著降低3C-SiC的合成温度.当以2.0％(质量分数)的Fe为催化剂时,Si粉在1100℃下反应30 min后即可全部转化为3C-SiC纳米粉体;而在相同条件下,无催化剂时Si粉的完全转化温度为1250℃;Fe的催化效果优于Co和Ni,与DFT计算结果吻合.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黄亮	武汉科技大学材料与冶金学院省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室	8	36	4.0	6.0
2	王军凯	武汉科技大学材料与冶金学院省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室	23	83	5.0	7.0
3	张海军	武汉科技大学材料与冶金学院省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室	68	152	6.0	9.0
4	李赛赛		10	30	3.0	5.0
5	韩磊	武汉科技大学材料与冶金学院省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室	11	30	3.0	5.0
6	李俊怡	武汉科技大学材料与冶金学院省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室	6	8	2.0	2.0