有序分层的低温假晶变换
宏观介孔二氧化硅/碳纳米复合材料的SiC通过镁热还原
Yifeng Shi,dagger; Fan Zhang,dagger; Yong-Sheng Hu,*,Dagger; Xiaohong Sun,dagger; Yichi Zhang,dagger; Hyung Ik Lee,dagger;
Liquan Chen,Dagger; and Galen D. Stucky*,dagger;
加州大学圣芭芭拉分校化学与生物化学系，
加利福尼亚93106和北京凝聚态物理国家实验室，
中国科学院物理研究所院，北京100190，中国
由于三维SiC纳米/微米结构高的热稳定性和化学稳定性，良好的导热性，优异的机械性能和宽带隙半导体性质1，其在催化、高温电子和光子器件和微机电系统制造（MEMS）领域具有许多潜在的应用。大部分这些复杂的SiC纳米结构通过二步模板合成方法采用先驱体聚合物制造的，如碳，作为初期形式2。这些合成成本密集和时间消费过程由于特殊的聚合物的使用和高温（1200 °C）的热解过程。一个更好的选择是以较低的成本首先制造良好定义的二氧化硅基纳米结构，然后转换THEM到相应的SiC纳米结构，而不会失去结构规律。众所周知，通过碳热还原过程，SiO2可以转化为SiC，使用碳在高温（1400 °C）作为还原剂3。然而，由于气相SiO在转变中间形成，这不是一个假晶转变过程，所以得到的碳化硅制品与SiO2的初期形式相比具有不同的结构。因为SiC 4的晶体生长倾向不同，SiC产品主要形式是纳米粒子，纳米棒，和纳米管。
在此，我们报告的直接转换SiO2／C复合纳米结构相应的SiC材料使其不失其纳米结构的形貌通过镁热还原的低温合成方法5，已被用于SiO2初期形式硅纳米结构的合成。6整体的反应可以被描述为SiO2 C 2Mg SiC 2MgO5。结晶碳化硅可以通过这种方法在温度低至600°C获得，只有大约一半的碳热还原陶瓷先驱体应用在早期的热解相遇方法。2、3既满足高温特殊炉或高纯惰性气体保护的要求，大大降低了制造成本，节省能源。更重要的是，这假晶变换可以看作是一个不同的SiC纳米结构的一般合成方法，也可以扩展到其他金属硬质材料如TiC。在本次研究中，一个有序的分层宏观介孔（OHM）SiC材料（OHM-SiC）的首次使用我们的合成知识。这种形态的预期已承诺应用在催化剂TIC所需的高空间流速中，大的比表面积，和高的热稳定性以及化学稳定性。7
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