多孔硅的模板限制镁热还原法制备及性能.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao1NovemberActaP．一C．Sin．2011，27(11)，2719—27252719[Article]www．whxb．pku．edu．cn多孔硅的模板限制镁热还原法制备及性能陈珂包志豪刘冬朱秀榕张志华周斌(同济大学，上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室，上海200092)摘要：采用一种基于气一固反应机制的模板限制镁热还原法，以SiO气凝胶为模板在1'L~(650。C)下制备出一种高比表面积纳米多孔硅材料．利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红P~(FTIR)光谱、X射线

2、光电子能谱(XPS)~H比表面积(BET)分析等表征手段对样品的成分、物相结构、微观形貌和孔结构进行分析，并初步研究了材料的光学特性和电化学性能．结果表明，产物为纳米硅晶体颗粒组成的多孔结构，保留了与原始气凝胶模板相似的微观形貌，比表面积高达602m·g～．该材料在室温下表现出显著的红光光致发光特性，且具有较高的储锂容量和较好的嵌入，脱出锂性能．关键词：多孔硅：模板限制：镁热还原：气凝胶：高比表面积中图分类号：0643ConfinedSynthesisandPropertiesofPorousSiliconfromSilicaAerogelTemplatesbyMagnesioth

3、ermicReductionCHENKeBAOZhi—HaoLIUDongZHUXiu—RongZHANGZhi—HuaZHOUBin(ShanghaiKeyLaboratoryofSpecialMicrostructureMaterialsandTechnology,TongjiUniversity,Shanghai200092，PR．China)Abstract：NovelnanoporoussiliconwassuccessfullyconvertedfromSiO2aerogelsbyatemplate—confinedmagnesiothermicreductionatJ

4、OWtemperaturef650。C)basedonagas．solidreaction．Thecomposition，crystalstructure，morphology，andporestructureofthesampleswereanalyzedbyX-raydiffraction(XRD)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，Fouriertransforminfrared(FTIR)spectroscopy，X—rayphotoelectronspectroscopy

5、(XPS)，andBrunauer-Emmett-TeIler(BET)surfaceareaanalysis．TheiropticalandelectrochemicaIpropertieswerealsoinvestigated．Theresultsindicatedthattheproductsconsistedofnanocrvstallinesilicon，retainedamorphologysimilartothatoftheoriginaltemplates，andpossessedaspecificsurfaceareaashighas602m·g～．Theyal

6、soshowedredphotoluminescenceatroomtemperatureandhadahighcapacityandgoodLi—ioninsertion／extractionpropertiesforuseinlithiumi0nbatteries．KeyWords：Poroussilicon；Template—confined；Magnesiothermicreduction；AerogelHighspecificsurfacearea1引言光发光现象以来，多孔硅就逐渐引起了研究者的广自从1990年被发现在室温下具有显著的可见泛关注．作为一种高孔隙率半导体材料

7、，多孔硅具Received：July18，2011；Revised：August25，2011：PublishedonWeb：September1，2011．Correspondingauthor．Email：zhoubin863@tongji．edu．cn；Tel：+86—21．65982762．TheprojectwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(51072137，50802064)，