北航J.Alloys Compd.：“木耳狀”石墨烯@SiC的合成

鋼鐵俠 6年前 (2018-01-21) 4188瀏覽

吸波材料在雷達系統、通訊領域和無線傳輸方向有著特殊的意義。SiC材料高溫穩定性好、密度小、抗氧化和吸波能力好，成為了高溫吸波劑的候選材料之一。但是研究表明，SiC的電導率低（10-8-10-4），導致其吸收效率低。因此通過不同方法合成新的結構的SiC材料是獲得優異吸波材料的有效方法之一。近日，北京航空航天大學在合金化合物雜志（Journal of Alloys and Compounds）中發表“Synthesis of tremella-like graphene@SiC nano-structure for electromagnetic wave absorbing material application”文章，發現了新SiC結構顆粒。

文章的亮點

1.合成了一種新型的“木耳狀”表面和核殼結構顆粒。
2.表面主要由石墨烯構成，細胞核呈多晶SiC。
3.這些粒子被認為是來自于小型PSC分子。
4.參與石墨烯生長的碳原子從細胞核中分離出來。

文章摘要

在熱解聚碳硅烷（PCS）時，發現一種木耳狀表面和殼-核結構的顆粒。木耳狀表面主要有垂直于核生長的石墨烯組成，而核由多晶的SiC組成，納米晶體β-SiC自由分散在非晶形的基質中。這種顆粒可以被認為是一種具有很大潛力的電磁吸波材料，因為它有著很大的特殊表面，核-殼結構，電磁吸波的SiC核心。在文章中探究其形成機理，可以認為這種顆粒來源于在熱解PSC前驅體過程中的PSC分子的分解。此外，碳原子摻雜了石墨烯的成長可看做SiC核在高溫下的析出。

實驗思路

1.用水平管式爐以1250°C、1300°C、1350°C和1400°C溫度下，熱解PSC前驅體合成“木耳狀”顆粒。
2.用場發射掃描電子顯微鏡(FESEM, Hatachi S-4800)檢測了顆粒的形態。
3.用透射電子顯微鏡(TEM, JEOL JEM-2010F)和選定的區域衍射模式(SADP)來表征微粒的微觀結構。
4.用拉曼光譜儀(LabRAM Aramis, Jobin Yvon)和532 nm激光采集的拉曼光譜。
5.用Cu/Ka輻射(40kv, 40 mA)從D8 Advance (Bruker AXS)獲得x射線衍射(XRD)模式。

圖文簡介

1.SEM微觀結構圖

a：合成顆粒的典型形態
b：一些薄板和“針狀”結構

2：結構表征圖：

在1300°C下，合成的粒子的x射線衍射圖

在1300°C下，合成的粒子的拉曼光譜圖

3.TEM圖像

TEM和HRTEM圖像的“木耳狀”粒子，
(a)粒子的TEM圖像
(b)“木耳狀”表面石墨烯的HRTEM圖像
(c)“針狀”結構在表面生長的HRTEM圖像

在不同的溫度下“木耳狀”粒子的TEM和HRTEM圖像,
(a)和(b)1250°C，(c)和(d)1300°C，(e)和(f)1350°C，(g)和(h)1400°C

在空氣中600°C熱處理后，“木耳狀”粒子掃描電鏡的圖像。

在熱處理后的“木耳狀”粒子的TEM和HRTEM圖像，
(a)核的TEM圖像，
(b)核的HRTEM圖像，
(c)石墨烯的HRTEM圖像

總結

利用熱解PSC法合成了一種新型的具有“木耳狀”表面和核殼結構的粒子。這些粒子被認為來自于PSC前體熱解過程中釋放的小分子。在較高的溫度下，這些小的PSC分子經歷了無機-有機的過渡，形成了非晶態的SiC核和多余的碳原子。這些多余的碳原子從無定形的SiC核中分離出來，最終在表面上形成了石墨烯(和碳納米管)，最終達到了更高的溫度。

原文地址：Synthesis of tremella-like graphene@SiC nano-structure for electromagnetic wave absorbing material application

本文由材料人網友小凳子投稿，材料人編輯發布。

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