郭向云
[转载]碳化硅:一份来自星星的馈赠
2020-2-20 10:56
阅读:3319

转发自:化工帮CIP(原创:化小帮)


碳化硅(SiC), 又名金钢砂,是由碳和硅两种元素组成的化合物。

在化学世界里,碳和硅虽是同一个大家族中的两个亲兄弟。在我们生活的地球上,它们共同存在了数十亿年,却没有结成生死与共的牢固友谊。也就是说,在自然条件下它们之间并没有通过化学键连接在一起。

人们在地球上没有找到天然的SiC,却意外收到了来自宇宙空间中SiC发出的信号……


宇宙深处的光谱发现

在1983年,美国、英国、荷兰等国联合发射了一颗红外天文卫星,在太阳同步轨道上收集来自宇宙深处的红外光谱。从这些收集来的光谱上,人们发现在11.3μm 波长处出现了一个明显的鼓包。

经过大量的实验和理论研究,人们确定这是由SiC颗粒的特征发射造成的。目前已经有很多证据表明,在宇宙空间的尘埃里存在着大量的SiC颗粒,约占星际尘埃总质量的5%。

▲ 从宇宙深处收集到的红外光谱上,

人们发现了碳化硅颗粒的特征发射


尘埃中碳化硅颗粒的形成

在广渺寒冷的宇宙星空中,这些细小的SiC颗粒看似在漫不经心地飘荡,实则它们刚刚经历过高温和烈火的炙烤。

由于SiC颗粒是在碳星周围的尘埃中发现的,而且只有立方相的SiC,因此人们推测这些立方相SiC颗粒是由碳星爆发喷射出来的碳和硅在温度降低到2000K左右时形成的。SiC颗粒形成以后,也并非就开始了无所事事的游荡生活,而是继续为宇宙演化做贡献。

当温度降低到1500K 以下时,SiC颗粒表面的硅在宇宙真空条件下蒸发流失,从而在SiC表面留下一层类石墨结构的碳。这些类似石墨结构的碳会继续和星际尘埃中的氢发生反应,形成复杂多样的碳氢化合物分子。

有人甚至认为,地球上的生命就可能跟那些在星际尘埃中飞来飞去的碳氢化合物有关。无独有偶,在真空中热分解单晶SiC目前还是一种相当热门的制备石墨烯的方法,不知道研究人员当初是不是从宇宙尘埃中得到了启示。

▲宇宙中碳化硅的形成和变化


地球上的碳化硅

值得说明的是,人们在地球上后来也发现了一些SiC这些SiC不仅在数量上微乎其微,而且几乎都与陨石有关。

●举个例子:1893年法国化学家、诺贝尔奖获得者HenriMoissan博士在美国亚利桑那州的一个陨石坑中发现的宝石级SiC, 现在,这种宝石级SiC叫“莫桑石(Moissanite)”,就是为了表示对发现者Moissan博士的尊敬。

▲ 莫桑石(Moissanite)及其生产装置示意图


因此可以认为,地球上发现的SiC很可能都是来源于宇宙空间。一种说法认为,地球是由在太空中漂浮的尘埃凝聚形成的。既然太空尘埃中有大量的SiC,那么地球刚形成时也可能有SiC。

经过几十亿年的演化,这些从宇宙深处产生的SiC在地球上各种各样的化学过程中早已面目全非。如今在地球上广泛存在的氧化硅、硅酸盐、煤和各种含碳物质,也许就和SiC存在着千丝万缕的联系。


从以上简单介绍可以看出,SiC在宇宙空间中参与了许多重要的化学过程;从SiC在宇宙空间中的演化历史看,它注定不是一种平庸的材料!

高比表面积碳化硅是最近十几年来逐渐引起人们重视的一种新材料,具有堆积密度低、比表面积大)的特性,是一种性能优异结构和功能材料,可用作耐高温吸波材料、高温催化与光电催化材料及复合材料增强剂,在国防等高科技领域具有重要的应用价值。


以上内容摘自

《高比表面积碳化硅》

更多内容

高比表面积碳化硅的制备方法

其在多相催化、光催化和电催化等领域

应用的研究进展

……

 高比表面积碳化硅




转自:化工帮CIP

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