超长碳化硅纳米线的化学修饰本科论

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1、指导教师:赫荣安老师超长碳化硅纳米线的化学修饰班级：09级应用化学1班学生：陈杨杰学号:2009051125日期:2013年6月纳米材料的改性是新一代纳米功能材料研究的热点之一。碳化硅具有良好的化学稳定性、良好的结构性能、独特的光电性能，是一种优良的非氧化物陶瓷材料。超长SiC纳米线—半导体、一维纳米材料，纳米尺寸—稳定的化学性质并不利于改性本文欲通过改性，使SiC纳米线具有气体传感和催化功能。超长碳化硅纳米线的化学修饰的背景及意义研究方案采用水热法，在Au/Ni电极上生长出了ZnO纳米线阵列（真空科学与技术学报报导）。通过测定其对不同相对湿度器件电阻变化，有

2、很好的灵敏度和电容响应，具有良好的应用前景。采用化学沉积法（催化学报）制备了不同Pt含量的Pt/BiOCl纳米片光催化剂，影响光吸收和催化剂降解改性橙的原因是沉积的Pt纳米线粒子及其等离子体催化作用，丰富了贵金属沉积对BiOXRD类光催化剂的光催化研究。本文分为两个部分：1）利用干氧化法在表面制备了SiCO氧化层，检测产物湿度传感性能；2）在碳化硅纳米线表面均匀负载Pt金属纳米颗粒，探讨影响负载的因素及均匀控制Pt金属颗粒的条件。论文内容框架碳化硅纳米线的制备及表征湿度传感研究研究表面负载Pt纳米颗粒影响因素碳化硅纳米线对湿N2湿度响应研究碳化硅纳米线对空气的

3、湿度响应研究碳化硅纳米线对不同湿度空气的湿度响应研究碳化硅纳米线干氧化及产物湿度响应研究碳化硅纳米线的湿度响应作用机理H2PtCl6的用量对SiC纳米线表面Pt颗粒形貌的影响反应温度对SiC纳米线表面Pt颗粒形貌的影响分散剂对SiC纳米线表面Pt颗粒形貌的影响第一部分:碳化硅纳米线的制备及表征制备：超长（厘米级）SiC纳米线，采用化学气相沉积法，将聚硅碳硅烷（20.0g）和活性炭粉末（16.0g）混合成均匀浆料，N2保护下，以10℃/min升温至1300℃，保温2h后自然降至室温，棉花状淡绿色产物。装置图:表征：扫描电镜SEM来观察测定微观形貌，采用XRD来证

4、明其为碳化硅纳米线，如下图：上图，瓷舟表面，放大1000倍和25000倍的SEM图像，直径约为1-2nm。某一区域的EDX谱，主要成分为Si、C，并含有少量的O元素，少量Pt元素喷金过程，质量百分比约为1.94%。2θ数值35.7°、41.5°、60.1°、71.8°和75.5°，峰位和强度与标准图谱的（111）、（200）、（220）、（311）和（222）晶面衍射峰一致，为SiC纳米线。第二章：湿度响应研究置于测试腔中，通入干燥氮气，电阻急剧下降，通入水蒸气的氮气，电阻逐渐上升时，通入干燥氮气，重复。电阻响应曲线图如下：湿N2的灵敏度为15.74%，具有优

5、良的响应，响应时间为124s，恢复时间为41s，占整个时间的75%（t90，即器件达到其最大变化的90%所需的时间），具有良好的潜在性能。2.1碳化硅纳米线对湿N2湿度响应研究置于测试腔中，通入空气，电阻急剧下降，抽成真空，重复。曲线图下：相对湿度(RH)为30、15、7、3.5时，响应时间200、190、180、110、40s，恢复时间分别为200、160、110、40s，灵敏度计算如下：A:RH=30时，灵敏度3.82，说明具有良好的应用前景。2.2：碳化硅纳米线对空气的湿度响应研究相对湿度(RH)30、15、7、3.5时，响应时间分别为200、190、1

6、80、110、40s，恢复时间为200、160、110、40s，灵敏度计算：A:RH=30时，灵敏度3.82%；B:RH=15，灵敏度为：2.88%；C：RH=7.5时，灵敏度2.25%；D：当相对湿度RH=3.5时，1.29%，灵敏度水蒸气增加而增加。相对湿度为横坐标，灵敏度为纵坐标得图。2.3：碳化硅纳米线对不同湿度空气的湿度响应研究a未经氧化TEM图，表面不均匀，没分层，同一种物质，b-d600℃下氧化5min的TEM图，外层出现氧化层，在750℃和900℃下发现，氧化速率随温度升高而升高。2.4：碳化硅纳米线干氧化及产物湿度响应研究氧化层厚度测量，氧化

7、层厚度增长速率为0.13,0.15和0.18nm/min，增长很慢，良好的抗氧化性。750℃下氧化30min氧化层厚度0.25nm，进一步证明优良抗氧化性，氧化层厚度在3-4nm之间或以下的氧化层传导性能优良。750℃下氧化30min湿N2响应曲线，良好的响应。灵敏度6.67%，良好的响应，比在750℃下氧化5min，15min以及900℃氧化产物响应值高，证明在1023K氧化30min适宜产物氧化的时间，具有潜在优良性能。750℃下氧化30min的SiC纳米线的湿N2响应曲线机理，SiO2与水结合，氢键影响，SiO2上O上电子向H转移，电荷效应，n型半导体S

8、iC上Si原子带负电，电阻增加，不通水