Co纳米颗粒低温催化合成3C-SiC纳米线及其光致发光性能

作者：王慧芳; 张海军; 郝世明; 李海生; 毕玉保; 姜威; 柳菊荟

来源：硅酸盐学报, 2022, 50(09): 2483-2492.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20220184

• 3C-碳化硅纳米线
• 光致发光
• 第一性原理计算
• 钴纳米颗粒催化剂
• 膨胀石墨

以膨胀石墨和硅粉为原料、Co（NO3）3·6H2O 为催化剂前驱体，在流动 Ar 气中合成了 3C-SiC 纳米线。研究了反应温度、催化剂用量对合成 3C-SiC 粉体反应的影响。用第一性原理计算分析了 Co 纳米颗粒的催化机理，研究了 3C-SiC 纳米线的光致发光性能。结果表明：催化剂 Co 的引入降低了硅粉碳化反应生成 Si C 的开始反应温度和完全反应温度。催化剂 Co的加入量为 3% （质量分数）时，1 573 K 保温 3 h 反应后合成的 3C-SiC 纳米线的直径为 50～60 nm，长度约几十微米，其生长机理主要为气–固反应。Co 纳米颗粒与反应物之间的吸附作用降低了 C=C 键、C—O 键和 Si—O 键的结合，从而促进了 Si C的成核与生长。激发波长为 254 nm 时，3C-SiC 纳米线的室温光致发光谱的特征峰在 307 nm，该纳米线在光电子纳米材料领域有良好的应用前景。

• 单位
  山西工程技术学院; 河南科技大学; 武汉科技大学