利用粉煤灰制備硅納米線.pdf

1、一維納米硅材料具有良好的半導穩(wěn)定性、電子傳輸性能以及光電效應等,以其獨特的性能逐漸被人們所重視。本論文通過對大唐集團托縣電廠粉煤灰進行分析,以堿浸法制備超細二氧化硅顆粒,以此為硅源,結合靜電紡絲及鎂熱還原法制備了形貌良好的硅納米線,為硅納米線的制備提供了一種新方法。本論文的主要研究內容如下:
　　1.以利用粉煤灰制備的超細二氧化硅粉體為原料,分別以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚丙烯腈(PAN)為不同的有機高分子聚合物載體,通過探索不

2、同的實驗參數(shù),結合溶膠凝膠與靜電紡絲技術成功制備了超細二氧化硅粉體與有機高分子摻雜的復合納米纖維。以PAN為高分子載體,當SiO2與PAN的物質的量比為1:1,制備的復合納米纖維的形貌最佳。
　　2.通過高溫焙燒技術制備SiO2納米纖維,在此過程中以高溫去除復合納米纖維中的有機高分子,同時考察了不同的固化溫度對二氧化硅納米纖維成型的影響。繼而確定了最佳焙燒條件:SiO2/PAN復合納米纖維在室溫條件下5℃/min的速率升溫至240

3、℃,隨后以高純氮氣為保護氣10℃/min升溫至1000℃,保溫停留固化4 h,2℃/min升溫至1200℃,保溫停留2 h,撤除氮氣保護自然冷卻,制備得到了形貌良好的SiO2納米纖維。
　　3.研究了采用還原法制備Si納米線,分別選用了活性碳與金屬鎂作還原劑。當采用活性碳作還原劑時,還原過后僅有SiC生成,無法獲得Si納米線;以金屬鎂為還原劑時,可將氧化硅還原為硅。采用金屬鎂為還原劑,當鎂與二氧化硅纖維的物質量比為23:1時,在高