介绍
二碘硅烷（Diiodosilane）化学式是SiH2I2是一种含硅卤化物，凭借独特的化学活性与安全性优势，在3D有序大孔碳/纳米硅复合材料的合成中有所应用。外观为无色液体，二碘硅烷需在氩气保护氛围中储存，因它易与空气、水分发生反应，若暴露于空气中可能引发副反应。
图一 二碘硅烷
应用
二碘硅烷的用途是作为硅纳米颗粒的前驱体，通过 CVD 工艺在 3D 有序大孔 / 介孔碳（3DOM/m C）的介孔通道内生成硅纳米颗粒，最终制备 3DOM/m C/Si 复合材料，该材料是潜在的锂离子电池负极材料。
在氩气手套箱内，将 0.012-0.015g 的 3DOM/m C 块体与 0.15-0.25g 的二碘硅烷分别放入特制的 100mL Pyrex 管（带窄口、磨口塞与活塞），确保二者在冷凝相态下不直接接触；随后，将 Pyrex 管移出手套箱，浸入干冰 - 丙酮浴中冷冻二碘硅烷以防止挥发，同时抽真空至压力低于 10 Torr 并保持 1 小时，彻底排除管内空气，避免空气干扰后续反应；接着，用火焰密封 Pyrex 管窄口，先将其升温至室温，再程序升温至 400℃并恒温 24 小时，使二碘硅烷充分分解，硅纳米颗粒在碳的介孔通道内沉积；最后，反应结束后将产物置于 150℃真空烘箱中脱气 12 小时，去除残留的未反应二碘硅烷及分解副产物。
图二 二碘硅烷化学气相沉积制备碳硅复合材料的示意图
分解机制
二碘硅烷在静态低压（<1atm）CVD 条件下的分解机制是经历多步歧化与还原反应，具体过程可分为四步：
第一步为低温歧化反应，在 150℃（实验中的预处理阶段），二碘硅烷发生歧化，生成四碘化硅（白色固体）与硅烷（气体），仅将二碘硅烷加热至 150℃并保温 72 小时（不升温至 400℃），可在反应管内壁观察到白色固体（经表征为四碘化硅），且 X 射线光电子能谱（XPS）未检测到元素硅，证实此阶段无硅生成。第二步是高温硅烷分解，当温度升至 400℃（CVD 反应温度），第一步生成的硅烷进一步分解，生成元素硅（硅纳米颗粒）与氢气。这是硅纳米颗粒的主要生成路径，生成的硅会均匀沉积在碳的介孔通道内。第三步为四碘化硅还原，由于反应体系为密封状态，第一步生成的四碘化硅会与第二步产生的氢气发生还原反应，生成元素硅与碘化氢，该反应进一步补充了硅的生成量。第四步是碘化氢分解（副反应），还原反应生成的碘化氢在高温下可分解为氢气与碘，I 3d 峰分别位于 619.0eV 与 620.3eV，对应低价碘与碘单质，证实了该副反应的存在。静态体系中歧化生成的四碘化硅可被氢气进一步还原[1]。
参考文献
[1]Wang Z ,Li F ,Ergang S N , et al.Synthesis of monolithic 3D ordered macroporous carbon/nano-silicon composites by diiodosilane decomposition[J].Carbon,2008,46(13):1702-1710.DOI:10.1016/j.carbon.2008.07.015.