用于二氧化碳捕获技术的纳米钻石-氮化硅复合材料

《International Journal of Applied Ceramic Technology》：Nanodiamond–silicon nitride composites for CO2 capture technology

本研究开发了不同纳米金刚石浓度的ND-Si3N4纳米复合材料，通过聚硅氧烷前驱体热转化制备。系统表征证实ND增强Si3N4热稳定性及抑制石墨化，协同效应优化微/介孔结构，提升CO2吸附性能，为捕获技术提供结构可控材料。

　　

摘要

本研究开发了含有不同浓度纳米碳相的创新纳米金刚石（ND）–氮化硅聚合物基陶瓷，并验证了它们作为二氧化碳（CO₂）吸附材料的性能。这种新型的制备方法包括在含有不同浓度化学功能化纳米金刚石（NDs）的条件下合成聚硅氮杂环（polysilsesquiazane），随后将这些聚合物在氩气氛围中热转化为微孔和介孔纳米复合材料ND–Si₃N₄。通过多种表征技术对这些纳米复合材料进行了详细研究，包括振动光谱、固态魔角旋转（MAS）核磁共振（NMR）光谱、X射线衍射、布鲁纳-埃梅特-特勒（BET）比表面积测定、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）以及CO₂吸附性能测试。纳米金刚石的引入增强了氮化硅基体的抗结晶能力，使得α-Si₃N₄的结晶温度提升至1300°C以上；同时，与原始材料相比，其完全石墨化的温度也有所提高，这表明两种相的协同效应显著。本研究的结果为设计具有定制结构特性的先进微孔和介孔氮化硅复合材料提供了依据，这些复合材料非常适合用于二氧化碳捕获技术。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。