Fe催化硅藻土碳热还原反应制备3C-SiC及其机理

以工业硅藻土和液态酚醛树脂为原料,以硝酸铁为催化剂前驱体,采用催化碳热还原反应方法制备了3C-SiC粉体,采用XRD、SEM和TEM分析了产物的物相组成和显微结构,研究了反应温度、催化剂用量和保温时间对合成3C-SiC粉体的影响。结果表明:1)当添加1.0%(质量分数)的Fe作催化剂在1400℃反应3 h后即可合成纯相的3C-SiC;相比之下,不使用催化剂时在相同条件下3C-SiC的产率只有15%;2)所合成的3C-SiC颗粒的粒径大部分为纳米级,少量为亚微米级;3)基于密度泛函理论的计算结果表明,催化剂Fe促进了Si-O键的断裂。