随着纳米技术的迅速发展，纳米材料以其优异的性能引起了人们的广泛关注。纳米材料在信息存储、光电装置、催化和传感器等许多领域具有重要的应用前景。因此，纳米材料的制备与应用已成为材料科学的研究热点。　　 碳化硅(SiC)是一种半导体材料，具有很多优异性能，例如禁带宽度大、热传导率高、热稳定性强、抗氧化及耐腐蚀等。这些特点使得它可用于高温、高频、大功率以及条件苛刻的环境中，并且在纳米电子器件、场发射装置和纳米传感器等方面具有广阔的应用前景。同时，它还是陶瓷、金属及聚合物基体复合材料的理想增强剂。　　 目前制备碳化硅纳米材料的方法很多，包括形状记忆法，碳纳米管限制反应，化学气相沉积，激光刻蚀、电弧放电以及溶胶-凝胶和碳热还原等。课题组长期从事溶胶-凝胶和碳热还原制备纳米SiC的工作。本文主要考察了凝胶前驱体中碳源、金属盐、结构助剂等对碳化硅结构和形貌的影响，制备出具有周期性孪晶结构的碳化硅纳米线和多孔高比表面碳化硅。通过现代分析手段对其结构进行深入研究，探讨了不同形貌纳米碳化硅的生长机理，并对纳米碳化硅的光学性能和化学稳定性进行了初步测试。具体包括以下几个方面的内容：　　 1.通过碳热还原以联苯为碳源，正硅酸乙酯为硅源，硝酸铁为助剂的碳硅二元凝胶，制备出了具有周期性孪晶结构的碳化硅纳米线。这种碳化硅纳米线的截面为六边形，生长方向为[111]方向，孪晶以固定的周期沿纳米线生长方向出现。计算机模拟表明，组成碳化硅纳米线六棱柱的六个侧面能量最低且相对侧面极性不同，极性的不同导致纳米线生长过程中应力的产生。当应力积累到一定程度时，纳米线通过形成孪晶使极性发生反转，以降低应力能。这样的过程不断重复就形成了周期性孪晶结构的碳化硅纳米线。在假设纳米线生长过程中体积恒定不变的基础上，从理论上证明了周期性孪晶部分的厚度与纳米线的直径之间的线性关系。孪晶结构使得纳米线显示出不同的光致发光特性和化学稳定性。　　 2.采用湿腐蚀法对周期性孪晶结构的碳化硅纳米线进行腐蚀，制备出一种具有周期性的且平行的六边形板块的碳化硅纳米结构材料。这种周期性结构材料在纳米器件和纳米催化反应中有重要应用价值。周期性孪晶结构的碳化硅纳米线在100℃，氢氟酸和硝酸的混合酸溶液中会发生选择性腐蚀，立方相部分的β-SiC被腐蚀，而孪晶晶界不会发生变化。腐蚀前后的纳米线的光致发光性质发生了明显的变化。　　 3.以糠醇作为碳源，正硅酸乙酯作为硅源，硝酸钻为催化剂，含氢硅油为结构助剂，经溶胶凝胶、碳热还原过程制备出高比表面积多孔碳化硅。利用含氢硅油在乙二胺催化作用下水解后自组装成螺旋体构象的模型解释了含氢硅油是如何作为导向剂形成多孔凝胶的，同时结合硝酸钴的催化作用讨论了多孔碳化硅的形成机理。研究发现含氢硅油的浓度对干凝胶和碳化硅的比表面积、孔径和孔容有重要的影响。　　 4.在制备高比表面积碳化硅过程中，探讨了前驱体凝胶中催化剂用量对碳化硅结构和性能的影响。随着硝酸钴的增加β-SiC的堆积缺陷密度降低，平均晶粒度增大。当Co/Si物质的量的比增加到0.0153时，碳化硅具有较大的比表面积167 m2.g-1和较大的孔容0.55 cm3.g-1。当Co/Si物质的量的比继续增加比表面积和孔容都有所降低。高比表面积碳化硅具有特殊的光致发光特性。