前言：

碳化硅是一种常见的工业陶瓷材料，自1891年被霍华德·艾奇逊合成出来以后，在磨料、磨具、耐高温陶瓷以及微电子领域得到了广泛的应用。目前，全世界碳化硅的年产量已超过200万吨，都是采用改进的艾奇逊法生产出来的。这种方法以河沙、焦炭（或煤）等为原料，通过石墨电极加热到2500℃以上，氧化硅和碳之间发生反应形成碳化硅。由于反应温度高，得到的产品都是α-碳化硅，比表面积很低，一般不到1m2/g。碳化硅具有非常高的机械强度和化学稳定性，而且导电导热性能良好。这些优良的性能，使得它有望成为一种新的催化剂载体材料。然而，碳化硅要想作为催化剂载体得到应用，它的比表面积就必须得到大幅度的提高。
早在20世纪90年代，国外一些学者就开展了碳化硅作为催化剂载体的研究，也发展出了一些制备高比表面积碳化硅的方法。例如，法国斯特拉斯堡大学Loudex教授课题组发明的形状记忆合成法就是一种有效的制备高比表面积碳化硅的方法，可制备比表面积大于30m2/g的β-碳化硅。国内也有不少学者注意到碳化硅作为催化剂载体的优越性。编著者课题组，从2000年开始研究高比表面积碳化硅的制备方法，发明了一种溶胶凝胶结合碳热还原制备碳化硅的方法。这种方法经过初步的工业放大试验后，仍能制备出比表面积大于60m2/g的β-碳化硅。其后，课题组一直从事高比表面积碳化硅的研究工作，探索了这种材料作为催化剂载体在高温、强放热等反应中的应用，发现碳化硅作为载体不仅可改善催化剂的稳定性，而且催化剂的预处理条件也相对简单。最近几年，人们发现碳化硅用于光催化和电催化时，也表现出了一些特殊的优势。因此，有关碳化硅在热催化、光催化以及电催化方面应用的文献报道越来越多。
国内虽然已经有一些关于碳化硅的著作，但都是把碳化硅作为一种高性能陶瓷材料或者微电子材料来介绍的。据编著者所知，国内目前还没有关于高比表面积碳化硅制备以及高比表面积碳化硅在催化中应用的书籍。因此，我们感到有责任将分散在浩如烟海的科学文献中关于碳化硅的工作，进行系统整理和综合分析，编成一书，以利于我国研究人员在进入这一领域时能迅速对本领域有一个比较全面的了解。
本书在成书过程中得到了作者前工作单位（中国科学院山西煤炭化学研究所）课题组同事和学生的大力协助。靳国强、王英勇、郭晓宁和童希立等同事，多年来一直在本课题组从事有关碳化硅的研究，在本书写作过程中做了大量工作，不仅协助本人整理了相关章节的文献，甚至还写出了章节的初稿。本书中介绍的相当一部分工作都是本课题组完成的，这得益于曾经和仍然在课题组学习和工作的研究生们。如果没有他们的辛勤努力，肯定不可能有这本书的问世。另外，在本书写作过程中，经常需要查找一些文献，也是请学生们帮忙找到的。在此，对他们一并表示感谢。
国家自然科学基金委员会十几年来曾多次支持课题组开展关于高比表面积碳化硅的研究工作，山西省科技厅也以科技重大专项的形式支持高比表面积碳化硅产业化的研究，在此表示感谢。感谢江苏省绿色催化材料与技术重点实验室资助本书出版。最后，我要感谢化学工业出版社的相关编辑，没有他们的辛勤付出，本书的完成也是不可想象的。
高比表面积碳化硅虽然是一个比较小的研究领域，从众多期刊中找出相关的文献仍然并非易事，再加上编著者水平有限，疏漏之处在所难免，敬请专家和读者批评指正。

郭向云
2019年5月于常州大学

目录：

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碳化硅的结构和命名/007
1.4碳化硅的性质和应用/007
1.4.1碳化硅在磨料和磨具领域中的应用/009
1.4.2碳化硅在耐火材料中的应用/010
1.4.3碳化硅在复合材料增强方面的应用/010
1.4.4碳化硅在电子材料领域的应用/010
1.4.5碳化硅在吸波材料中的应用/010
1.4.6碳化硅在生物医学领域的应用/011
参考文献/012

第2章高比表面积碳化硅的制备方法/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碳硅凝胶碳热还原法/031
2.3化学气相沉积法/034
2.4硅烷及聚碳硅烷热解法/036
2.5溶剂热还原法/037
2.6碳化硅复合型载体的制备方法/040
2.6.1碳化硅衍生碳/040
2.6.2分子筛/碳化硅复合物/040
参考文献/042

第3章高比表面积碳化硅作为多相催化剂载体/048
3.1高温催化反应/049
3.1.1甲烷重整制合成气/049
3.1.2烷烃的氧化偶联和脱氢反应/057
3.2强放热反应/063
3.2.1费托合成/063
3.2.2甲烷催化燃烧/066
3.2.3甲烷化反应/069
3.2.4甲醇转化/071
3.2.5其他放热反应/072
3.3苛刻条件下的反应/073
3.3.1H2S的选择性氧化/073
3.3.2合成氨/073
3.3.3硫酸分解反应/074
参考文献/075

第4章高比表面积碳化硅光催化应用/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纯碳化硅光解水/086
4.2.2金属/碳化硅光解水/090
4.2.3石墨烯碳化硅复合物光解水/091
4.2.4半导体碳化硅复合物光解水/093
4.3光催化降解有机污染物/094
4.4光催化CO2还原/098
4.5光催化有机合成/100
参考文献/113

第5章高比表面积碳化硅电催化应用/118
5.1电化学传感器/119
5.1.1气体检测/119
5.1.2溶液中离子的检测/121
5.1.3有机污染物及生物分子的检测/122
5.2燃料电池催化剂/128
5.2.1氧气还原催化剂/129
5.2.2甲醇氧化催化剂/131
5.3染料敏化太阳能电池/137
5.3.1碳化硅光阳极/138
5.3.2碳化硅对电极/139
5.4锂离子电池材料/140
5.5超级电容器材料/145
参考文献/148

第6章高比表面积碳化硅吸波材料/156
6.1材料吸收电磁波的机理/157
6.2SiC微粉的吸波性能/159
6.3纳米SiC的吸波性能/161
6.4掺杂SiC的吸波性能/164
6.5SiC复合材料的吸波性能/166
参考文献/168