Large-Scale Synthesis and Mechanism of β-SiC Nanoparticles from Rice Husks by Low-Temperature Magnesiothermic Reduction

材料科学 纳米材料 反射损耗 陶瓷 碳化硅 纳米颗粒 烧结 放热反应 纳米技术 去壳 复合数 化学工程 复合材料 化学 工程类 生物 有机化学 植物
作者
Jianjun Su,Biao Gao,Zhendong Chen,Jijiang Fu,Weili An,Xiang Peng,Xuming Zhang,Lei Wang,Kaifu Huo,Paul K. Chu
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:4 (12): 6600-6607 被引量:67
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.6b01483
摘要

Silicon carbide (SiC) nanomaterials have many applications in semiconductor, refractories, functional ceramics, and composite reinforcement due to their unique chemical and physical properties. However, large-scale and cost-effective synthesis of SiC nanomaterials at a low temperature is still challenging. Herein, a low-temperature and scalable process to produce β-phase SiC nanoparticles from rice husks (RHs) by magnesiothermic reduction (MR) at a relative low temperature of 600 °C is described. The SiC nanoparticles could inherit the morphology of biogenetic nano-SiO2 in RHs with a size of about 20–30 nm. The MR reaction mechanism and role of intermediate species are investigated. The result shows that SiO2 is first reduced to Mg2Si in the rapid exothermic process and the intermediate product, Mg2Si, further reacts with residual SiO2 and C to produce SiC. Moreover, the SiC shows considerable electromagnetic wave absorption with a minimum reflection loss of −5.88 dB and reflection loss bandwidth < −5 dB of 1.78 GHz. This paper provides a large-scale, cost-effective, environmental friendly, and sustainable process to produce high-quality β-phase SiC nanoparticles from biomass at a low temperature, which is applicable to functional ceramics and optoelectronics.
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