SiC一维纳米材料的量产化连续制备、生长机理及理论模拟研究
批准号:
51272117
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
李镇江
依托单位:
学科分类:
E0210.无机非金属类生物材料
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
孟阿兰、郑斌、张猛、范晓彦、邵洪波、齐学礼、李伟东、孙莎莎、刘晓龙
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中文摘要
SiC一维纳米材料的研究已引起了广泛关注。然而,如何实现其量产化连续制备及相关基础理论研究,在国内外仍属空白。本项目利用自主研制的连续生产式智能可控气氛炉,创新性地开展在较大反应空间内量产化连续制备SiC一维纳米材及其相关基础理论研究课题。主要研究内容:1)根据气氛炉的构造特点,建立数值模拟的理论模型,运用fluent软件获得在较大反应空间即物料盒内的气流场和温度场分布云图,以此为指导,对物料盒进行优化改进,为保证获得品质均一的大量SiC一维纳米材料提供理论指导;2)系统研究各工艺参数对连续制备SiC一维纳米材料的产量、形貌和品质等的影响规律,获得优选工艺参数,并从介观生长热、动力学及晶体生长理论出发,建立其生长的理论模型;3)利用Gauss和Material Studio等软件,模拟不同条件下SiC一维纳米材料的微观生长过程和生长机理,从理论上探讨工艺参数对产物生长速度和形态的影响规律。
英文摘要
Recently,the study on the SiC one-dimensional nanomaterials have attracted extensive attention. However, how to achieve the continuous preparation of mass production and the study of the related basic theories are still in blank states at home and abroad. In this project, continuous preparation of massly SiC one-dimensional materials is innovatively carried out in a larger reaction space by an atmosphere controllable smart furnace which is developed independently, and the associated basic theories are studied. Main research contents: 1) According to the structural features of the atmosphere furnace, the flow field and temperature field contours in the larger reaction space (Material box) are simulated by fluent software, and then establish the numerical theoretical model. To use the above simulated results as guidance, the material box is optimized and improved which will ensure that uniform SiC one-dimensional materials are acquired; 2) The effects of various process parameters on the production, morphology and quality of the continuous preparation of SiC one-dimensional nanomaterials are systematic studied, and then optimal process parameters are obtained. According to growth of mesoscopic thermodynamics, dynamics and crystal growth theories, the growth model is established in theory. 3) The microscopic growth process and growth mechanism of SiC one-dimensional materials under different parameter are simulated by Gauss and material Studio software. The influence of process parameter on the growth rate and morphology of the products are theoretically explored.
本项目已高质量按时完成了项目计划书中的全部研究内容,具体如下:1)对大反应空间条件下用于制备SiC一维纳米材料的反应室(物料盒)的气流场和温度场进行了理论模拟,优选出了“回”型结构反应室,并确定了基片和反应原料的放置方式及位置;2)分别以聚碳硅烷为单一反应原料,活性炭(鳞片石墨、II型石墨)为固体碳源,高纯甲烷为气体碳源,系统研究了4种不同原料体系中各工艺参数对产物产量及品质的影响规律,确定出II型石墨为量产化制备SiC一维纳米材料的优选碳源,在该原料体系的优选工艺条件下,单炉SiC一维纳米材料的产量达到27.23g(超出计划书中克量级指标一个数量级),原料转化率大于90%。在此基础上,获得了该优选原料体系的连续制备SiC一维纳米材料的优选工艺。在对各产物展开系统表征的基础上,建立了各原料体系中SiC一维纳米材料的生长理论模型;3)通过计算并比较SiO和C活性物质在多种常用催化剂不同晶面上的吸附能数值,在综合考虑制备成本的条件下,优选出Ni为量产化制备SiC一维纳米材料的催化剂,并模拟出活性原子在催化剂Ni上的吸附位置及SiC晶核的微观形成过程,为进一步优化工艺参数,实现SiC一维纳米材料量产化的连续制备提供了理论指导。. 在完成上述项目计划书中各项工作并取得了丰硕成果的基础上,还开展了以下拓展工作:1)探讨了以甲烷与鳞片石墨为复合碳源的原料体系,量产化制备SiC一维纳米材料的关键技术,获得了优选工艺,并提出了合理的产物生长机理;2)研究了以乙炔炭黑和II型石墨为复合碳源的原料体系,量产化制备SiC一维纳米材料的关键技术,获得了优选工艺。通过本项目的完成,取得了多项创新性成果,先后获中国石油化工联合会科技进步二等奖1项,山东省高等学校优秀科研成果一、二等奖各1项,青岛市自然科学二等奖1项;申请国家发明专利17项,授权6项;发表论文38篇,其中SCI收录34篇次,EI收录28篇次;培养青年教师4名,博士毕业生1名,硕士毕业生10名,远远超出项目计划中“发表高水平论文8~15篇,申请国家发明专利1~3项”的任务指标。所获得的创新性成果具有原创性,技术水平达到国内外同类技术的先进水平。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Facile synthesis of novel one-dimensional hierarchical SiC@SiO2@c-C nanostructures and their field emission properties
新型一维分层SiC@SiO2@c-C纳米结构的简便合成及其场发射性能
DOI:10.1039/c4ra11931b
发表时间:2014-10
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Jian Zhao;Alan Meng;Fenglin Ma;Lu Gong
通讯作者:Lu Gong
Photoluminescence properties and thermal stability of blue-emitting Ba5-xCl(PO4)3:xEu2+ (0.004 ≤x≤0.016) phosphors
蓝光Ba5-xCl(PO4)3:xEu2 (0.004≤x≤0.016)荧光粉的光致发光性能和热稳定性
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy
影响因子:--
作者:FangfangWang;Zhenjiang Li;Shaoping Kuang;Mingmei Wu
通讯作者:Mingmei Wu
The enhanced SERS effect of Ag/ZnO nanoparticles through surface hydrophobic modification
通过表面疏水改性增强Ag/ZnO纳米粒子的SERS效应
DOI:10.1016/j.apsusc.2016.03.084
发表时间:2016-07
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:Li Zhenjiang;Zhu Kaixing;Zhao Qian;Meng Alan;Meng A
通讯作者:Meng A
DOI:10.1021/acssuschemeng.6b00697
发表时间:2016-06
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering
影响因子:8.4
作者:Jian Zhao;Zhenjiang Li;Meng Zhang;A. Meng;Qingdang Li
通讯作者:Jian Zhao;Zhenjiang Li;Meng Zhang;A. Meng;Qingdang Li
DOI:10.1039/c5cp04064g
发表时间:2015-10
期刊:Physical chemistry chemical physics : PCCP
影响因子:--
作者:Jian Zhao;A. Meng;Meng Zhang;W. Ren;Zhenjiang Li
通讯作者:Jian Zhao;A. Meng;Meng Zhang;W. Ren;Zhenjiang Li
基于新型“O-S”电荷转移机制设计构建高性能光解水催化剂ZnIn2S4-单/双/类金属-MxOy(M=Nb、Mo、W)及机理研究
- 批准号:22379081
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:李镇江
- 依托单位:
过渡或主族金属硒化物/ZnIn2S4直接或双直接Z型二维异质结可见光解水产氢催化剂的设计与构建及其性能和机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:李镇江
- 依托单位:
系列新型氮掺杂石墨烯一维中空纳米结构的构筑、性能及协同机理研究
- 批准号:51672144
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:李镇江
- 依托单位:
高效抗菌、抗藻、光催化多功能纳米复合材料的可控合成、机理及性能研究
- 批准号:50972063
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:39.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:李镇江
- 依托单位:
大量SiC一维纳米材料及阵列的低成本合成、机理及物性研究
- 批准号:50572041
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:29.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:李镇江
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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