探讨SiC纳米线形成机理

根据前面的实验分析同时结合文献［1-13］，提出了由SiO2/C前驱体电解脱氧碳化制备SiC过程的反应机理模型，如图3.20所示。关于金属氧化物的电解脱氧过程大都伴随有中间反应过程，如反应MOx+CaO（Ca2++O2-）=CaMOx+1将产生中间产物CaMOx，比如本实验过程中产生的CaSiO3中间产物。熔盐中少量的CaO主要由于氯化钙熔盐极易吸水发生反应CaCl2·（H2O）=Ca2++O2-+2HCl而产生［6］。另外，在复合反应过程中产生的富钙氧化物（如CaSiO3），在熔盐电解脱氧的过程中会部分或者完全溶解在氯化钙熔盐中。综上分析认为SOM法电解SiO2/C制备SiC纳米线主要涉及以下反应：

首先，在浸泡以及电解反应初期，SiO2将与熔盐中的部分CaO产生复合反应生成CaxSiOy（如CaSiO3），如化学/电化学反应式（3-10）和（3-11）所示。生成的Si和C可由反应式（3-12）生成SiC，以及可由反应式（3-15）直接生成SiC。根据相关文献报道［11］，分析认为，碳化硅在电解过程逐渐生成了纳米线状物的结构主要与碳化硅的晶粒生长机理有关。前期报道已多次证明了能够从SiO2直接电解生成Si纳米线［10，11］，硅纳米线的生长主要沿着轴向生长，逐渐形成纳米线状结构，其纳米线长能够达到微米级。(www.xing528.com)

图3.20　SOM法电解制备SiC纳米线的生长机理示意图