磷摻雜碳化硅的制備及其影響因素

袁 密 ，高 峰 ，竺昌海，鄭雨佳 ，李梓燁 ，薛 俊*，2，曹 宏 ，2

1.武漢工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430205；2.湖北省環(huán)境材料與膜技術(shù)工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430074

碳化硅（silicon carbide，SiC）微粉作為一種非常重要的無機(jī)非金屬原料，不僅是制備工程材料、功能材料的基本原料，同時(shí)也是較理想的增強(qiáng)材料，因此被廣泛用于吸波材料、金屬氧化物基復(fù)合材料和金屬基復(fù)合材料等領(lǐng)域［1-4］。3C-SiC禁帶寬度約2.4 eV，為寬禁帶半導(dǎo)體［5］，摻雜可以降低半導(dǎo)體材料禁帶寬度，低濃度摻雜可顯著提高載流子濃度［6］，從而改變材料的導(dǎo)電性能，在可見光下催化分解水制氫活性大大提高［7］。高比表面積能很好的滿足化學(xué)反應(yīng)中的傳質(zhì)要求。為制備出高比表面積SiC，人們已研究出較多的合成方法，包括溶膠凝膠-碳熱還原法［8］、模板法［9］、化學(xué)氣相沉積法［10-11］、高溫自蔓延燃燒法［12-13］、鎂熱還原法［14］、微波合成［15］等。靳國(guó)強(qiáng)等［16-17］以酚醛樹脂為碳源，正硅酸乙酯為硅源，通過溶膠凝膠-碳熱還原法合成的SiC比表面積達(dá)到了47 m2/g～112 m2/g。Lu等［18］以糠醇為原料，草酸作為催化劑，濕法注入SBA-15分子篩中，通過碳熱還原法合成了比表面積為159 m2/g的3C-SiC。李鎮(zhèn)江等［19］采用化學(xué)氣相沉積法和氣相摻雜法，分別制備了La或N摻雜的SiC納米線。關(guān)于高比表面積SiC及摻雜SiC的研究已經(jīng)有很多，但由于成本和復(fù)雜的工藝限制了其工業(yè)化的應(yīng)用，本文以廉價(jià)易得的工業(yè)沉淀白炭黑為硅源，葡萄糖粉劑為碳源，磷酸作為摻雜源，通過簡(jiǎn)單的碳熱還原法，制備出了較高比表面積的磷摻雜SiC，較系統(tǒng)地分析了摻雜濃度、煅燒溫度對(duì)所制備SiC結(jié)構(gòu)和性能的影響。……