《表3 采用不同硅源和碳源通过碳热还原法制备的SiC纳米材料的形貌结构》

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《SiC纳米线研究进展及其应用现状》

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碳热还原法实用且便捷，易于实现工业化生产，近年来被广泛应用于制备Si C纳米线。由于其原材料成本低、工艺简单、产量高而受到研究者们的青睐[49]。自20世纪80年代以来，研究者们一直在探索在Si-C-O体系中形成Si C的热力学问题，研究发现碳热还原反应发生的理论温度在1500℃左右。Si O和CO气相的快速形成[50]及Si C晶粒的成核是影响基于碳热还原法制备Si C纳米线的关键因素[51]。图3为碳热还原法制备Si C纳米线的生长机制示意图，高温下Si-C-O反应体系形成气态Si O和CO的中间体，通过非均相成核形成Si C微晶，最终反应生成Si C纳米线[52]。碳热还原法生长纳米线的原料主要为硅源与碳源，其取材十分广泛。图4为采用硅粉和酚醛树脂在1350℃保温2 h合成的大量超长的Si C纳米线，可以观察到其直径均匀，长径比较大，内部存在一定的孪晶缺陷[53]。研究者通常采用高速球磨混合硅源与碳源[53]，或采用石墨坩埚、基片来提供碳源反应合成Si C纳米线[54]。传统加热方法为电阻炉加热，近年来也有一些研究者选择采用微波加热法[55]来制备Si C纳米线。表3为采用不同硅源和碳源通过碳热还原法制备的Si C纳米线的形貌结构，可以看出碳热还原法制备的Si C纳米线产量较大，但形貌可控性较差、内部缺陷较多，表面通常覆有氧化物非晶层。合成时采用的硅源与碳源尺度越小、混合越均匀，反应生成的Si C纳米线质量越高。