高比表面積碳化硅是*近十幾年來逐漸引起人們重視的一種新材料，具有堆積密度低（約0.2g/cm3）、比表面積大（＞30m2/g）的特性，是一種性能優(yōu)異的載體材料。本書系統(tǒng)地介紹了高比表面積碳化硅的制備方法，以及高比表面積碳化硅作為載體材料在多相催化、光催化和電催化等領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展。為了讓讀者更全面地了解高比表面積碳化硅材料，對其在電磁波吸收領(lǐng)域的應(yīng)用情況也作了一些簡單介紹。
本書適合從事多相催化、光催化和電催化研究的科研人員，以及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。
高比表面碳化硅具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)和表面原子，以及密度小，質(zhì)輕的特點(diǎn)，可以作為催化劑載體和高溫吸波隱身材料，其作為一種新型材料，在催化工業(yè)和軍工領(lǐng)域有巨大的潛在應(yīng)用前景，已經(jīng)引起越來越多研究者多的科研興趣。這是我國首部介紹高比表面積碳化硅在催化領(lǐng)域應(yīng)用的專著。
碳化硅是一種常見的工業(yè)陶瓷材料，自1891年被霍華德·艾奇遜合成出來以后，在磨料、磨具、耐高溫陶瓷以及微電子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，全世界碳化硅的年產(chǎn)量已超過200萬噸，都是采用改進(jìn)的艾奇遜法生產(chǎn)出來的。這種方法以河沙、焦炭（或煤）等為原料，通過石墨電極加熱到2500℃以上，氧化硅和碳之間發(fā)生反應(yīng)形成碳化硅。由于反應(yīng)溫度高，得到的產(chǎn)品都是-碳化硅，比表面積很低，一般不到1m2/g。碳化硅具有非常高的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，而且導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好。這些優(yōu)良的性能，使得它有望成為一種新的催化劑載體材料。然而，碳化硅要想作為催化劑載體得到應(yīng)用，它的比表面積就必須得到大幅度的提高。
早在20世紀(jì)90年代，國外一些學(xué)者就開展了碳化硅作為催化劑載體的研究，也發(fā)展出了一些制備高比表面積碳化硅的方法。例如，法國斯特拉斯堡大學(xué)Loudex教授課題組發(fā)明的形狀記憶合成法就是一種有效的制備高比表面積碳化硅的方法，可制備比表面積大于30m2/g的-碳化硅。國內(nèi)也有不少學(xué)者注意到碳化硅作為催化劑載體的優(yōu)越性。編著者課題組，從2000年開始研究高比表面積碳化硅的制備方法，發(fā)明了一種溶膠凝膠結(jié)合碳熱還原制備碳化硅的方法。這種方法經(jīng)過初步的工業(yè)放大試驗(yàn)后，仍能制備出比表面積大于60m2/g的-碳化硅。其后，課題組一直從事高比表面積碳化硅的研究工作，探索了這種材料作為催化劑載體在高溫、強(qiáng)放熱等反應(yīng)中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)碳化硅作為載體不僅可改善催化劑的穩(wěn)定性，而且催化劑的預(yù)處理?xiàng)l件也相對簡單。最近幾年，人們發(fā)現(xiàn)碳化硅用于光催化和電催化時(shí)，也表現(xiàn)出了一些特殊的優(yōu)勢。因此，有關(guān)碳化硅在熱催化、光催化以及電催化方面應(yīng)用的文獻(xiàn)報(bào)道越來越多。
國內(nèi)雖然已經(jīng)有一些關(guān)于碳化硅的著作，但都是把碳化硅作為一種高性能陶瓷材料或者微電子材料來介紹的。據(jù)編著者所知，國內(nèi)目前還沒有關(guān)于高比表面積碳化硅制備以及高比表面積碳化硅在催化中應(yīng)用的書籍。因此，我們感到有責(zé)任將分散在浩如煙海的科學(xué)文獻(xiàn)中關(guān)于碳化硅的工作，進(jìn)行系統(tǒng)整理和綜合分析，編成一書，以利于我國研究人員在進(jìn)入這一領(lǐng)域時(shí)能迅速對本領(lǐng)域有一個(gè)比較全面的了解。
本書在成書過程中得到了作者前工作單位（中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所）課題組同事和學(xué)生的大力協(xié)助。靳國強(qiáng)、王英勇、郭曉寧和童希立等同事，多年來一直在本課題組從事有關(guān)碳化硅的研究，在本書寫作過程中做了大量工作，不僅協(xié)助本人整理了相關(guān)章節(jié)的文獻(xiàn)，甚至還寫出了章節(jié)的初稿。本書中介紹的相當(dāng)一部分工作都是本課題組完成的，這得益于曾經(jīng)和仍然在課題組學(xué)習(xí)和工作的研究生們。如果沒有他們的辛勤努力，肯定不可能有這本書的問世。另外，在本書寫作過程中，經(jīng)常需要查找一些文獻(xiàn)，也是請學(xué)生們幫忙找到的。在此，對他們一并表示感謝。
國家自然科學(xué)基金委員會(huì)十幾年來曾多次支持課題組開展關(guān)于高比表面積碳化硅的研究工作，山西省科技廳也以科技重大專項(xiàng)的形式支持高比表面積碳化硅產(chǎn)業(yè)化的研究，在此表示感謝。感謝江蘇省綠色催化材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助本書出版。最后，我要感謝化學(xué)工業(yè)出版社的相關(guān)編輯，沒有他們的辛勤付出，本書的完成也是不可想象的。
高比表面積碳化硅雖然是一個(gè)比較小的研究領(lǐng)域，從眾多期刊中找出相關(guān)的文獻(xiàn)仍然并非易事，再加上編著者水平有限，疏漏之處在所難免，敬請專家和讀者批評指正。
郭向云
2019年5月于常州大學(xué)
第1章碳化硅概述/001
1.1自然界的碳化硅/001
1.2碳化硅的人工合成/004
1.3碳化硅的結(jié)構(gòu)和命名/007
1.4碳化硅的性質(zhì)和應(yīng)用/007
1.4.1碳化硅在磨料和磨具領(lǐng)域中的應(yīng)用/009
1.4.2碳化硅在耐火材料中的應(yīng)用/010
1.4.3碳化硅在復(fù)合材料增強(qiáng)方面的應(yīng)用/010
1.4.4碳化硅在電子材料領(lǐng)域的應(yīng)用/010
1.4.5碳化硅在吸波材料中的應(yīng)用/010
1.4.6碳化硅在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用/011
參考文獻(xiàn)/012
第2章高比表面積碳化硅的制備方法/014
2.1模板法/015
2.1.1碳模板法/015
2.1.2氧化硅模板法/021
2.2碳硅凝膠碳熱還原法/031
2.3化學(xué)氣相沉積法/034
2.4硅烷及聚碳硅烷熱解法/036
2.5溶劑熱還原法/037
2.6碳化硅復(fù)合型載體的制備方法/040
2.6.1碳化硅衍生碳/040
2.6.2分子篩/碳化硅復(fù)合物/040
參考文獻(xiàn)/042
第3章高比表面積碳化硅作為多相催化劑載體/048
3.1高溫催化反應(yīng)/049
3.1.1甲烷重整制合成氣/049
3.1.2烷烴的氧化偶聯(lián)和脫氫反應(yīng)/057
3.2強(qiáng)放熱反應(yīng)/063
3.2.1費(fèi)托合成/063
3.2.2甲烷催化燃燒/066
3.2.3甲烷化反應(yīng)/069
3.2.4甲醇轉(zhuǎn)化/071
3.2.5其他放熱反應(yīng)/072
3.3苛刻條件下的反應(yīng)/073
3.3.1H2S的選擇性氧化/073
3.3.2合成氨/073
3.3.3硫酸分解反應(yīng)/074
參考文獻(xiàn)/075
第4章高比表面積碳化硅光催化應(yīng)用/082
4.1碳化硅光催化的一般原理/083
4.2光催化分解水/085
4.2.1純碳化硅光解水/086
4.2.2金屬/碳化硅光解水/090
4.2.3石墨烯碳化硅復(fù)合物光解水/091
4.2.4半導(dǎo)體碳化硅復(fù)合物光解水/093
4.3光催化降解有機(jī)污染物/094
4.4光催化CO2還原/098
4.5光催化有機(jī)合成/100
參考文獻(xiàn)/113
第5章高比表面積碳化硅電催化應(yīng)用/118
5.1電化學(xué)傳感器/119
5.1.1氣體檢測/119
5.1.2溶液中離子的檢測/121
5.1.3有機(jī)污染物及生物分子的檢測/122
5.2燃料電池催化劑/128
5.2.1氧氣還原催化劑/129
5.2.2甲醇氧化催化劑/131
5.3染料敏化太陽能電池/137
5.3.1碳化硅光陽極/138
5.3.2碳化硅對電極/139
5.4鋰離子電池材料/140
5.5超級電容器材料/145
參考文獻(xiàn)/148
第6章高比表面積碳化硅吸波材料/156
6.1材料吸收電磁波的機(jī)理/157
6.2SiC微粉的吸波性能/159
6.3納米SiC的吸波性能/161
6.4摻雜SiC的吸波性能/164
6.5SiC復(fù)合材料的吸波性能/166
參考文獻(xiàn)/168
書單推薦
