北航J.Alloys Compd.：“木耳状”石墨烯@SiC的合成

钢铁侠 6年前 (2018-01-21) 4424浏览

吸波材料在雷达系统、通讯领域和无线传输方向有着特殊的意义。SiC材料高温稳定性好、密度小、抗氧化和吸波能力好，成为了高温吸波剂的候选材料之一。但是研究表明，SiC的电导率低（10-8-10-4），导致其吸收效率低。因此通过不同方法合成新的结构的SiC材料是获得优异吸波材料的有效方法之一。近日，北京航空航天大学在合金化合物杂志（Journal of Alloys and Compounds）中发表“Synthesis of tremella-like graphene@SiC nano-structure for electromagnetic wave absorbing material application”文章，发现了新SiC结构颗粒。

文章的亮点

1.合成了一种新型的“木耳状”表面和核壳结构颗粒。
2.表面主要由石墨烯构成，细胞核呈多晶SiC。
3.这些粒子被认为是来自于小型PSC分子。
4.参与石墨烯生长的碳原子从细胞核中分离出来。

文章摘要

在热解聚碳硅烷（PCS）时，发现一种木耳状表面和壳-核结构的颗粒。木耳状表面主要有垂直于核生长的石墨烯组成，而核由多晶的SiC组成，纳米晶体β-SiC自由分散在非晶形的基质中。这种颗粒可以被认为是一种具有很大潜力的电磁吸波材料，因为它有着很大的特殊表面，核-壳结构，电磁吸波的SiC核心。在文章中探究其形成机理，可以认为这种颗粒来源于在热解PSC前驱体过程中的PSC分子的分解。此外，碳原子掺杂了石墨烯的成长可看做SiC核在高温下的析出。

实验思路

1.用水平管式炉以1250°C、1300°C、1350°C和1400°C温度下，热解PSC前驱体合成“木耳状”颗粒。
2.用场发射扫描电子显微镜(FESEM, Hatachi S-4800)检测了颗粒的形态。
3.用透射电子显微镜(TEM, JEOL JEM-2010F)和选定的区域衍射模式(SADP)来表征微粒的微观结构。
4.用拉曼光谱仪(LabRAM Aramis, Jobin Yvon)和532 nm激光采集的拉曼光谱。
5.用Cu/Ka辐射(40kv, 40 mA)从D8 Advance (Bruker AXS)获得x射线衍射(XRD)模式。

图文简介

1.SEM微观结构图

a：合成颗粒的典型形态
b：一些薄板和“针状”结构

2：结构表征图：

在1300°C下，合成的粒子的x射线衍射图

在1300°C下，合成的粒子的拉曼光谱图

3.TEM图像

TEM和HRTEM图像的“木耳状”粒子，
(a)粒子的TEM图像
(b)“木耳状”表面石墨烯的HRTEM图像
(c)“针状”结构在表面生长的HRTEM图像

在不同的温度下“木耳状”粒子的TEM和HRTEM图像,
(a)和(b)1250°C，(c)和(d)1300°C，(e)和(f)1350°C，(g)和(h)1400°C

在空气中600°C热处理后，“木耳状”粒子扫描电镜的图像。

在热处理后的“木耳状”粒子的TEM和HRTEM图像，
(a)核的TEM图像，
(b)核的HRTEM图像，
(c)石墨烯的HRTEM图像

总结

利用热解PSC法合成了一种新型的具有“木耳状”表面和核壳结构的粒子。这些粒子被认为来自于PSC前体热解过程中释放的小分子。在较高的温度下，这些小的PSC分子经历了无机-有机的过渡，形成了非晶态的SiC核和多余的碳原子。这些多余的碳原子从无定形的SiC核中分离出来，最终在表面上形成了石墨烯(和碳纳米管)，最终达到了更高的温度。

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

本文由材料人网友小凳子投稿，材料人编辑发布。

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