日前，俄羅斯國立科技大學（NUST-MISIS）和托木斯克理工學院（Tomsk Polytechnic University）的研究人員提出了一種從木材加工廢料中獲取工業級碳化硅的簡單且經濟的方法，該成果發表于材料化學與物理期刊（Materials Chemistry and Physics）。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124938

碳化硅應用廣泛，冶金領域用量最大

過去的研究中，不同類型的木材和糧食作物已經產生了不同的生物形態碳化物，這些研究中包括山毛櫸、櫟樹、松樹、椴樹、玉米秸稈、小米等，近來人們還嘗試利用各種工業材料如纖維板、紙、壓縮木粉復合板，鑄竹纖維素等合成生物形態碳化硅。但是，目前生物形態碳化硅的生產技術還不完善——合成產物的性質往往是不可預測的。此外，用木炭生產碳化硅的傳統方法非常耗時。

此次研究采用直流電弧等離子體法，以炭和硅為原料，在環境空氣中進行低壓直流電弧放電，從而獲得高品質碳化硅粉體。具體流程為在電流為220A時，在25-30秒的時間內進行三次電弧處理，可以使初始硅完全轉變為碳化物。通過在800℃的常壓爐中對材料進行退火，可以從合成產物中純化出所制備的碳化硅相。該方法的一個重要優點是合成過程簡單，不需要密封室、惰性氣體或真空泵。另一個重要的優點是與傳統方法相比，合成所需的時間非常少（從幾秒鐘到幾分鐘不等）。此外，碳的最初來源是木材廢料。

所得粉體具有最佳的晶格參數（4.359A），其形貌與木炭相似。所制備材料的缺點是氧含量高達4.6at%（原子百分含量），可能存在表面氧化層，這是所述方法和用其他方法獲得的基于碳化硅的材料的特征。然而，這種缺點可以通過用堿性溶液處理粉末來彌補。

編譯 YUXI

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