自Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和Ｈｏｎｄａ在１９７２年發(fā)現(xiàn)ＴｉＯ２可光解水以來(lái)，光催化材料的潛在應(yīng)用價(jià)值受到重視。這些光催化材料中的大部分材料均具有較寬的禁帶，因而許多寬禁帶半導(dǎo)體材料引起廣泛的關(guān)注。作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體之一的ＳｉＣ材料，一直以來(lái)對(duì)其主要研究集中在電學(xué)、物理和化學(xué)性質(zhì)方面，其光催化性能直到近些年來(lái)才受到注意。

   ＳｉＣ材料一般可分為兩類(lèi)：一類(lèi)為立方形ＳｉＣ（３Ｃ或β－ＳｉＣ），另一類(lèi)為α－ＳｉＣ。它們都具有熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)低、力學(xué)性能高、抗氧化、耐化學(xué)腐蝕的特性，是一種環(huán)境友好型的半導(dǎo)體材料。將ＳｉＣ與Ｃ材料特別是具有石墨結(jié)構(gòu)的Ｃ材料進(jìn)行復(fù)合（ＳｉＣ／Ｃ），利用ＳｉＣ材料的寬禁帶、低介電系數(shù)等獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)和ＳｉＣ／Ｃ復(fù)合結(jié)構(gòu)的高的電子飽和遷移率特性，可有效提高其光電效率和光催化效果，是一種潛在的綠色光催化材料。ＳｉＣ和Ｃ的復(fù)合結(jié)構(gòu)主要有ＳｉＣ／Ｃ和Ｃ／ＳｉＣ兩種。在光催化降解性能上，與Ｃ／ＳｉＣ復(fù)合結(jié)構(gòu)相比，由于ＳｉＣ／Ｃ復(fù)合結(jié)構(gòu)的表層為導(dǎo)電性更好的石墨Ｃ，可以更快地將光照產(chǎn)生的光生載流子傳遞到污染物上，從而明顯減小了電子－空穴的復(fù)合，因而提高了光催化分解效率。目前制備Ｃ－ＳｉＣ復(fù)合材料的方法主要有高溫?zé)崽幚矸ā⑻紵徇€原法、氣相沉積法等，如Ｚｈｕ等采用低壓高溫?zé)Y(jié)商業(yè)ＳｉＣ 合成石墨烯包ＳｉＣ；Ｇｅｏｒｇｅ等用碳熱還原把用溶膠－凝膠合成的聚倍半硅氧烷凝膠液制備成微孔的ＳｉＣ／Ｃ復(fù)合材料；Ｋｉｍ 等報(bào)道了將高溫分解甲烷和氫氣的混合氣體沉積到長(zhǎng)在Ｓｉ基體上的ＳｉＣ納米線，制備出ＳｉＣ／Ｃ同軸光纜形復(fù)合材料。但這些方法制備出的復(fù)合材料中Ｃ的組分不易調(diào)節(jié)，因而不能實(shí)現(xiàn)對(duì)性能的調(diào)控。本研究使用直流電弧等離子體方法，以一定比例的Ｓｉ和Ｃ的混合物為原料，在Ｈ２和Ａｒ氣氛中一步法合成ＳｉＣ／Ｃ納米復(fù)合材料。這種方法是通過(guò)電弧等離子蒸發(fā)原料并進(jìn)行熱反應(yīng)制備納米粉體，其具有成分可調(diào)控和有利于多組元的納米結(jié)構(gòu)復(fù)合的特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)合成和性能調(diào)節(jié)上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。使用ＸＲＤ，ＳＥＭ，ＩＲ，Ｒａｍａｎ等表征手段對(duì)其結(jié)構(gòu)、成分、形貌特征進(jìn)行分析；使用紫外可見(jiàn)光譜對(duì)材料的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究；并檢測(cè)了ＳｉＣ／Ｃ復(fù)合材料對(duì)亞甲基蘭的光催化降解性能。  硅粉（３００目），石墨粉（光譜純），Ｈ２（純度９９．９９％）、Ａｒ（純度９９．９９％），亞甲基蘭（濃度為１０ｍｇ／Ｌ）。ＳｉＣ／Ｃ納米復(fù)合材料的制備使用直流電弧等離子體設(shè)備，將石墨粉（Ｃ）和硅粉（Ｓｉ）分別按三種不同摩爾比：１∶０．１，１∶０．９，１∶１，分別研磨、壓塊后，放入石墨坩堝作為陽(yáng)極，石墨棒為陰極，在反應(yīng)爐中充入０．０２５ＭＰａ的Ｈ２活性氣體和０．０５ＭＰａ的Ａｒ氣，起弧并保持電流為９０Ａ，制備ＳｉＣ／Ｃ納米復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)完成后，收集三種產(chǎn)物，分別記為樣Ｓ１，樣Ｓ２和樣Ｓ３。ＳｉＣ／Ｃ納米復(fù)合材料的表征采用Ｐａｎａｌｙｔｉｃａｌ?。牛恚穑颍澹幔?型Ｘ 射線衍射儀（ＸＲＤ）研究樣品的結(jié)構(gòu)和物相，操作條件：ＣｕＫα靶λ＝０．１５４ｎｍ，管壓４０ｋＶ，管流１４０ｍＡ。使用ＴｅｃｎａｉＧ２０型高分辨透射電鏡（ＴＥＭ，加速電壓為２００ｋＶ）和Ｓ－４８００型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）對(duì)樣品的形貌進(jìn)行分析。利用拉曼光譜（Ｒｅｎｉｓｈａｗ?。停椋悖颍铮遥幔恚幔?/span>Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ?。樱螅簦澹怼。椋睢。郑椋帷。遥澹妫欤澹?，紅外光譜（ＮＥＸＵＳ?。牛眨遥希┭芯炕瘜W(xué)鍵振動(dòng)類(lèi)型，并使用ＳｈｉｍａｄｚｕＵＶ－２４５０型紫外可見(jiàn)漫反射光譜儀研究了產(chǎn)物的光吸收性質(zhì)。

   采用直流電弧等離子體法，在Ｈ２和Ａｒ的氣氛下，合成了ＳｉＣ／Ｃ的納米復(fù)合材料。納米復(fù)合材料由６０ｎｍ厚的石墨Ｃ層包覆ＳｉＣ的聚集體，聚集體的直徑約為０．５～１μｍ，聚集體內(nèi)的ＳｉＣ顆粒的平均尺寸為５０ｎｍ。復(fù)合材料的帶隙為２．３５ｅＶ，較塊體大，這是由于納米復(fù)合材料的量子限域效應(yīng)引起的。使用ＳｉＣ／Ｃ納米復(fù)合材料催化劑，在紫外光照下對(duì)亞甲基蘭光催化降解，８０ｍｉｎ降解率為４５％，催化效率偏低的原因與Ｃ包覆層的厚度或包覆結(jié)構(gòu)有關(guān)。