高温下含硅气相介质与多壁碳纳米管的作用机理

采用单质硅粉、铝粉和二氧化硅微粉(Al+SiO2)，以及硅粉和二氧化硅微粉(Si+SiO2)作为3种不同硅源，在埋碳床中于1000～1500℃处理多壁碳纳米管(multi-walledcarbonnanotubes，MWCNTs)，研究了不同含硅气相介质与MWCNTs的作用机理。结果表明不同温度条件下以Si为硅源时，Si(g)分压最高；Si+SiO2为硅源时SiO(g)分压最高；而以Al+SiO2为硅源时，SiO(g)和Si(g)分压均最低。硅源决定了含硅气相介质与MWCNTs的作用机理以Si为硅源时，Si(g)在MWCNTs表面反应并沉积，使得MWCNTs在1400℃处理后表面出现2～4nm厚的SiC涂层，在1500℃时，大部分MWCNTs转化为实心SiC纳米线；以Si+SiO2为硅源时，SiO(g)不断沉积，1300℃处理后MWCNTs表面出现了无定形SiO2涂层，随处理温度升高，涂层厚度增加。在上述沉积过程中，含硅气相介质在MWCNTs顶端催化剂Ni中不断发生溶解反应并形成纳米SiC晶粒。