硅/碳复合材料的高温热解法制备及其电化学性能

采用高温热解方法成功地合成了高容量硅/碳复合负极材料.通过X射线衍射分析、热重分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微镜观察、恒电流充放电测试、循环伏安法等手段研究了复合材料的性能.结果表明：硅/碳复合材料由Si、C以及少量SiO2组成;硅/碳复合材料中碳的质量分数约在39%左右;经电化学性能测试,在电流0.2 mA下,该硅/碳复合材料首次充电容量768 mAh·g-1,首次库仑效率75.6%,70次循环后可逆比容量仍为529 mAh·g-1,平均容量衰减率为0.44%.这些性能改善归因于硅/碳复合材料中碳的引进,硅表面存在的碳涂层提供了一个快速锂运输通道,降低了电池的阻抗并且充放电过程中稳定了电极的组成.     

二氧化硅在真空碳热-氯化法炼铝过程中的行为

采用XRD,EDS及热力学分析等方法,对二氧化硅在真空碳热-氯化法炼铝过程中的行为进行研究.研究结果表明:碳热还原过程SiO2在较低温度下发生碳热还原反应生成SiC,在更高的温度条件下碳热还原生成低价氧化硅SiO气体;另外还有一定量的SiC与Al4C3结合生成Al4SiC4.碳热还原过程生成的低价氧化硅SiO气体进入低温区歧解得到单质硅与二氧化硅;同时还有氧化铝碳热还原生成的低价氧化铝Al2O气体进入低温区与CO发生二次氧化反应生成氧化铝与碳,低价氧化铝Al2O与低价氧化硅SiO气体在低温区发生反应的可能性较小.碳热-氯化过程冷凝产物金属铝的EDS检测分析显示,SiO2碳热还原生成的低价氧化硅SiO歧解产物没有混入最终产物中,从而不会影响金属铝的纯度,该金属铝平均纯度达97.03％.     

硅碳双键稳定性的CNDO／2法研究

本文用CNDO／2法研究了硅碳双键Si=C不稳定的原因。通过分析SiH2CH2的烷基和苯基取代物的计算结果，对有大基团连接硅碳双键的化合物之所以能稳定存在做了合理的说明。     

溶胶-凝胶法制备有机/无机复合膜的研究

直接从无定型二氧化硅出发,研究了与乙二醇、氢氧化钾反应,生成高反应活性的五配位硅钾化合物,再与2-氯乙醇反应制备双羟基四配位硅化合物,然后通过溶胶-凝胶法制备了双羟基四配位硅/聚乙烯醇复合膜,并分析了膜的热性能,发现改性PVA复合膜的热性能有所降低;但膜的透明性和韧性基本没变;说明四配位硅水解后得到的硅醇基与PVA中的羟基发生了缩合作用.     

有机硅树枝状化合物-硅胶键合固定相的制备及其在色谱中的应用

采用发散式合成法合成了末端为烯丙基的第一代（G1）与第二代（G2）硅碳烷树枝状大分子,通过硅氢加成反应使其进一步与球形硅胶反应,将硅碳烷树枝状大分子的两代分子分别键合于硅胶上,制备了有机硅树枝状大分子．硅胶键合固定相,对其进行了物理化学性能的表征及色谱性能的初步评价．G2-硅胶键合固定相的分离性能优于G1-硅胶键合固定相,对醇类,烷基取代苯类,N-取代苯类,甲基丙烯酸酯类,邻苯二甲酸酯类等具有良好的分离效果．     

Ar离子溅射诱导硅纳米圆锥阵列的场发射性能

利用碳薄膜作为模板,采用能量1.2 keV的Ar离子束室温溅射的方法制备了大面积高密度的硅纳米圆锥.硅纳米圆锥的密度约为(1-2)×109/cm2.场发射性能测量结果表明硅纳米圆锥阵列的场发射性能和碳纳米纤维的场发射性能相当,比已经报道的硅纳米圆锥的场发射性能更好.     

用高炉钛渣冶炼钛硅合金的研究

介绍了用直流电热法从攀钢高炉钛渣中冶炼钛硅合金的工艺。研究了电硅热法冶炼钛硅合金时渣中ＴｉＯ２的还原贫化规律和直流电对钛硅合金冶炼的作用，用直流电硅热法可生产含Ｔｉ２０％左右的钛硅合金，钛回收率小于６０％．开发了直流电硅铝热法生产钛硅合金工艺，采用直流电硅铝热法可生产含Ｔｉ＞３０％、Ｓｉ＜３５％的钛硅合金，钛回收率大于８０％，铁硅合金可部分取代钛铁用于炼钢，还原残渣可用于制水泥。     

新型树枝状化合物的合成及其作为硅源制备中孔SiO2的初步研究

以二苯基二氯硅烷为原料，通过交替进行烯丙基化和硅氢加成反应合成了一类新型以二苯基为核的端烯丙基G0-G2代碳硅烷树枝状化合物，并对其外围进行了乙氧基功能化修饰；尝试以这种功能化的碳硅烷型树枝状化合物和TEOS混合物为硅源，以CTAB和EO20-PO70-EO20为模板，对采用共水解法制备新型有机-无机杂化中孔二氧化硅进行了初步研究.     

硅/Ag/碳复合负极材料的制备、结构及其电化学性能研究

研究了银包覆和银-碳复合包覆对硅的结构和电化学性能的影响。采用XRD和TEM等手段分析了样品的结构和形貌,并采用恒电流充放电测试、循环伏安法和电化学阻抗法研究了改性处理前后硅负极的电化学性能。结果表明,硅/Ag/碳复合负极材料中,Ag纳米微粒以晶体的形式分布在硅颗粒的表面,一层无定形沥青炭包覆在硅/Ag复合颗粒的表面,这有利于提高硅颗粒的结构稳定性。电化学测试表明,与硅相比,硅/Ag/炭复合负极材料的电化学阻抗减小,电化学极化减弱,电化学反应的可逆性和循环寿命显著提高,第40次循环的比容量保持在390 m Ah g-1。     

碳热还原歧化法制备太阳能级硅的实验研究

以经预处理的废石英和木炭为原料,在高温下通过碳热还原反应生成高纯SiO气体,SiO发生歧化反应生成高纯的硅和高纯SiO2,将SiO2用HF酸分离出去,经ICP检测获得的硅为太阳能级硅.该新工艺具有低能耗、环保和工艺流程简单等优点.     

施加岩粉对水稻生态系统植硅体碳的增汇作用(英文)

植硅体态碳(Phyt OC)在植硅体的"保护"作用下,可以长时间地保存在土壤中,是一种长期有效的生物固碳机制.本文通过在盆栽水稻中施加不同水平的岩粉来探讨其对植硅体态碳增汇的影响.通过微波消解法提取植硅体和氢氟酸溶解生物硅测定其植硅体封存的碳含量.结果表明,施加岩粉显著地提高了水稻各器官中植硅体和植硅体态碳含量及其植硅体碳的产生通量.因此,硅营养调控机制(外施硅肥)是一种提高农田生态系统(尤其是稻田)植硅体封存有机碳的潜力、增加土壤中Phyt OC积累速率的有效措施.     

(E)-1-芳基-2-三甲基硅基乙烯的区域选择性硼氢化氧化反应

在无过渡金属参与情况下,以BH3·Me2S为硼试剂,对一系列(E)-1-芳基-2-三甲基硅基乙烯进行硼氢化反应,用NaOH-H2O2处理反应体系,最终得到有较好收率的1-三甲基硅基-2-芳基乙醇及2-芳基乙醇,其中,2-芳基乙醇是由1-三甲基硅基-2-芳基乙醇在碱性条件下,发生Brook重排反应并脱除硅基的产物.结果表明,在对(E)-1-芳基-2-三甲基硅基乙烯进行硼氢化反应时,硅基表现出很强的导向性,选择性地生成硼基与硅基同碳的产物.     

中国陆地生态系统植硅体碳汇潜力估算研究进展

植硅体封存有机碳作为长期稳定的碳汇机制之一,近年来在全球碳汇研究领域备受关注.分析植硅体在陆地生态系统植被-凋落物-土壤连续体的周转,计算其封存的有机碳含量,是进一步准确估算整个陆地生态系统植硅体碳封存潜力的基础,对陆地生态系统碳稳定固存和碳中和具有重要意义.通过全面回顾中国陆地生态系统植硅体碳封存潜力研究成果,系统论...     

直径200mm太阳能CZSi复合式热场的数值模拟

用直径18英寸复合式热系统生长了直径200mm的太阳能CZSi单晶,计算机数值模拟分析表明,该热系统能降低熔硅纵向温度梯度,从而有效抑制熔体的热对流,并增加了熔硅与坩埚的边界层厚度,减少了SiO的熔入,降低了硅中氧、碳的含量,数值模拟对热场温度梯度的分析与实验结果较好地吻合。     

真空碳热还原酸浸含钛高炉渣制备TiC分析

含钛高炉渣中含有20%~30%的TiO_2,是一种附加值较高的二次资源,但在综合利用过程中存在氧化物还原难度大,硅钛难分离,二次污染严重等问题。基于热力学理论基础,采用真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣制备TiC。结果表明:真空有助于钛氧化物彻底还原,可实现渣中硅钛彻底分离,减少酸耗量,降低二次污染。真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣(TiO_2含量23%左右)制备TiC的最佳条件为:炉渣粒度200目,还原温度1 673K,渣碳质量比100∶38。     

真空碳热还原过程中二氧化硅的挥发行为

为了解在真空碳热还原过程中SiO2的还原特性以及还原过程中的主要影响因素,对二氧化硅的还原过程进行热力学分析,得出化学反应自由能和临界温度。在系统压力为2~200 Pa条件下,以分析纯SiO2和Fe2O3为原料,采用XRD,SEM,EDS和化学成分分析等手段,研究Fe/Si摩尔比、配碳量、反应时间、还原剂粒度和升温速率对硅的挥发率和还原反应速率的影响。实验结果表明:在100 Pa条件下,SiO2的临界反应温度为1 330~1 427 K。SiO2发生气化反应生成的SiO气体挥发至石墨冷凝系统歧化生成Si和SiO2,造成硅的损失,且有部分SiO气体和石墨反应生成SiC;增大Fe/Si摩尔比和配碳量以及减小还原剂粒度均降低了硅的挥发率,提高了SiO2还原反应速率;延长反应时间和提高升温速率增加了硅的挥发率。     

真空CZ法生长硅单晶碳沾污机理的研究

在真空下用CZ法生长硅单晶时,经热力学分折和实验研究证明,硅单晶中碳的主要来源除石墨托与石英坩埚间的反应生成CO外,气氛中氧化组元(O_2,SiO等)亦与石墨器件反应生成CO。碳以CO形式进入融硅,使硅单晶中碳含量增加。本研究采用了对石墨器件表面涂SiC、Mo、ZrO_2和热解石墨等方法,并用石英保温筒代替石墨保温筒。在真空度为1～3×10~(-2)托下,投料300g,用CZ法生长硅单晶,其晶体尾部的碳量平均值,比原工艺晶体中碳的平均含量降低了45％。     

锂离子电池负极中一步球磨硅碳材料的应用

近年来,硅基类材料的高理论比容量使其在能源存储尤其锂离子电池电极材料的应用受到了广泛的关注。通过简单的高能球磨法制备了硅碳(Si/C)复合材料,同时对比了采用不同硅碳比例进行球磨后的复合材料的形貌及性能情况。球磨Si/C复合材料在作为锂离子电池负极时展现了较好的电化学性能,与碳的复合有效抑制了合金硅材料在充放电过程中由于体积膨胀导致的容量快速衰减,同时,碳硅的混合比例对其电化学性能也起到了较大的影响。通过简单一步球磨方法和调控硅碳比例制备高循环稳定性和高容量的改进方式为硅基类材料在锂离子电池中的实际应用拓展了更大的空间。     

基于透射光谱确定硅碳氧薄膜的光学常数

硅碳氧薄膜是一种含有Si、C和O三种元素的玻璃状化合物材料,同时拥有碳化硅薄膜及氧化硅薄膜多种优异的特性,如热稳定性好、能带宽、折射率大、硬度高和热导率高等,是一种具有潜在应用价值的新颖光学薄膜.基于硅碳氧薄膜的紫外/可见/近红外透射光谱,采用Swanepoel极值包络线法,结合WDD色散模型,建立了一套精确、方便并适合于计算硅碳氧薄膜光学常数的方法.方便地获得了硅碳氧薄膜折射率、厚度等光学常数.并将厚度计算结果与实际测量值进行了比较.结果表明,试验中研究硅碳氧薄膜光学常数所采用的方法是合理的,能够准确地获得硅碳氧薄膜的折射率及厚度等光学常数.     

修水碳硅泥岩型铀矿特征及资源潜力分析

修水碳硅泥岩型铀矿主要有保峰源、董坑、大椿、白土、洞下矿床,矿床集中分布于修水复向斜中,构成修水矿化集中区,该矿化集中区位于修水-宁国-开化碳硅泥岩成矿带西端,是我国重要的碳硅泥岩型铀矿主产地,具有优越的区域铀成矿地质条件.通过铀矿调查评价工作,分析厘定了研究区岩性岩相、构造、岩相古地理、铀源等条件,明确了灯影组、王音铺组碳硅泥岩建造为研究区主要铀源层、赋矿层,新发现了观音堂组中的工业铀矿体.以铀成矿地质条件、铀矿化特征分析为重点,预测铀资源潜力.