si基与fe基纳米材料的若干探索

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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