アルカリ金属媒体を利用した多元系炭化ケイ素の合成

碱金属介质合成多元碳化硅

基本信息

批准号：
18655083
负责人：
山根久典
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

低温、低圧力のより穏和な条件で物質合成が可能な新たなプロセスの開拓は、既存の無機材料合成の高効率化や、従来法では合成が困難な結晶相の作製、および新規物質の発見につながることが期待される。化学反応は、反応に関与する原子間での電子の授受により生じる。本申請者らは、アルカリ金属元素のひとつであるナトリウム(Na)の融液が電子を潤沢に供給する反応場となり、この活性反応場を利用した新たな反応・合成プロセスが構築できるのではないかと考えた。そして昨年度、この手法を利用することにより、炭素(C)の原料となるフラーレン粉末とシリコン(Si)粉末の混合物から、900-1000Kの加熱でβ型の炭化ケイ素(SiC)ナノ粉末が得られることを明らかにした。この合成温度は、従来のSiC合成の一般的な温度に比べて200 K以上低かった。本年度は、安価な炭素源であるカーボンブラックとSi粉末を原料とし、これらの混合物の圧粉成形体をAr雰囲気のNa蒸気中で加熱したところ、1000KでSiCの多孔体を合成することができた。SiCの理論密度に対する相対密度は原料中の炭素量の増加とともに減少する傾向が見られ、Si:C=1:4の原料を用いた場合、24%となった。電子線回折で合成された試料がβ-SiCであることが確認され、電子顕微鏡で大きさ数十〜数百nmの粒子が多数結合した組織が観察された。細孔分布を測定した結果、直径3〜4nmにピークがみられ、比表

开发能够在低温低压等更温和条件下合成材料的新工艺，将提高现有无机材料合成的效率，创造出使用常规方法难以合成的晶相，并发现新材料。这将导致化学反应是通过参与反应的原子之间的电子交换而发生的。本申请人认为，碱金属元素钠(Na)的熔体可以作为提供丰富电子的反应场，并且可以利用该活性反应场构建新的反应和合成过程。想法。去年，通过使用这种方法，通过在900-1000K的温度下加热，从作为碳（C）原料的富勒烯粉末和硅（Si）粉末的混合物中获得了β型碳化硅（SiC）纳米粉末。那。该合成温度比传统 SiC 合成的典型温度低 200 K 以上。今年，我们通过在 Ar 气氛中的 Na 蒸气中加热炭黑和 Si 粉末（廉价的碳源）的混合物粉末，成功地在 1000K 下合成了多孔 SiC 材料。 SiC相对于理论密度的相对密度随着原料中碳量的增加而呈现降低的趋势，在使用Si:C=1:4的原料时为24%。电子束衍射证实合成的样品为β-SiC，电子显微镜显示出许多尺寸从数十到数百纳米的颗粒结合在一起的结构。测定细孔分布的结果，在直径3～4nm处观察到峰，比率