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时间:2019-02-06
《si基与fe基纳米材料的若干探索》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要摘要本文主要有三个方面的工作:1.碳纳米管与块体硅材料高温反应的研究;2.Si02纳米线表面附着Fe颗粒的混杂纳米结构的研究;3.直接氧化法制备Fe203纳米线及生长机理研究。1.本文研究了碳纳米管(CNT)和硅片在高温下生成SiC纳米线的反应机理,分析了在本试验条件下碳纳米管和SiC纳米线的稳定性。首先以甲烷为原料,采用传统的化学气相沉积(CVD)法成功制备碳纳米管,然后将制各的碳纳米管与Si片在高温下进行反应,结果生成了两种形态不同的SiC纳米线,对试验条件下碳纳米管和SiC纳米线的稳定性
2、进行了深入的探讨。结果表明:在本系统中,由于管式炉中氧的存在使得碳纳米管和挥发的Si原子分别与氧发生反应生成了CO和Sio,二者在不同的温度区间发生反应生成了两种SiC纳米线,一种是纯的SiC纳米线,另一种是表面包覆Si02的SiC纳米线。2.本文通过直接加热Si片和Fe粉的方法合成了Si02纳米线表面分布Fe颗粒的混杂纳米结构。‘在这种结构中,SiO:纳米线和Fe纳米颗粒分别通过直接加热单晶Si片和Fe粉而得到,其直径分别为20-40纳米和3.20纳米。Fe纳米颗粒的形核、长大遵循固.气一固生长
3、机制,即Fe粉先升华,然后大量的Fe原子沉积在已经制备的Si02纳米线表面,随着温度的降低,Fe原子凝结成Fe纳米颗粒。3.通过在空气中直接加热28微米(500目)Fe粉、500纳米以及1微米厚的Fe膜分别制备了Fe203纳米线和细小的Fe203纳米微晶。纳米线直径从根部到顶部逐渐减小,底部尺寸为几百纳米,纳米线长度十几微米;Fe膜制各的纳米微晶为三角形片状,尺寸在300纳米以内。通过比较不同Fe基体以及不同反应温度下的产物形貌,分析了Fe基体尺寸及反应温度对生成Fe203纳米线的影响,进而研究了
4、Fe203纳米线的成线机理,即由于Fe原子的扩散而导致的纳米线生长。关键词:碳纳米管si纳米线SiC纳米线混杂纳米结构Fe203纳米线llABSTRACTThethesisconsistsofthreemainparts:1.researchonthereactionofcarbonnanotubes(CNT)withSiwaferathightemperature;2.researchonthepreparationofFe203nanowiresandthegrowthmechanism;3.
5、HybridnanocomposimofFenanoparticlesonthesurfaceofSi02nanowiresbysublimationroute.111ethesisinvestigatedthegrowthmechanismofSiCnanowiresgeneratedfromthereactionofCNTwithSiwaferathightemperature,andthenanalyzedthestabilityofCNTandSiCnanowiresinthissyste
6、m.First,CNTwerepreparedbyCVDroute,andthenSiwaferandCNTwereheatedathightemperaturetoobtainSiCnaniwires.ThestabilityofCNTandthatofSiCnanowireswerecomparedinthereactionsystem.Firstly,bothCNTandSiatomsreactedwiththeresidualOinthetubularfurnace,formedCOand
7、SiO,andthentwotypesofSiCnanowiresweresynthesizedafterCOreactedwithSiOatdifferenttemperature,oneispureSiCnanowiresandtheotherisSiCnanowireswithashellofSi02.AsimplerouteWaSdevelopedtosynthesizethehybridnanocompositewithFenanoparticles(NPs)dispersedonthe
8、surfaceofSi02nanowires(NWs),whereSi02N、7it/swiththediameterof20-40nmwereproducedbyheatingsingle—crystalsiliconwafer,andFe.NPsinthesizerangeof3-20mnweregeneratedbyheatingFepowders.ThenucleationandgrowthofFeNPsfollowsthesolid.vapor-solid(S.V-S)m
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