Abstract This study describes the influence of carbon black (Cblack) on structural evolution and porosity of silicon oxycarbide (SiOC)-based ceramics obtained from pyrolysis of silicone-derived polymeric precursors. Initially, polymeric precursors were synthesized by hydrosilylation reaction between poly(methylhydrosiloxane) (PHMS) and 2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane (D4Vi), with different Cblack contents (0, 1, 3, 5 and 10 wt%), followed by pyrolysis under argon at 1000 and 1500 °C, to give rise to the respective SiOC/Cblack ceramic composites. FTIR-ATR, TG, XRD, N2 gas physisorption at 77 K were used to characterize the carbonaceous phase, preceramic polymers and resulting ceramics. Cblack incorporation, together with the pyrolysis temperature, generated more porous ceramic materials and intensified the semiconducting SiC phase formation, maintaining the presence of conducting Cgraphitic structures embedded into SiOC matrices. Results concerning structural and textural features were associated to the different distributions of Cblack into polymeric precursors. Moreover, the availability of residual carbon to react with degradation products during pyrolysis and produce SiC and Cgraphitic crystalline phases was reported. Cblack immobilization into preceramic Si-containing polymers plays an important role to produce SiOC/Cblack ceramic composites with predominance of electroactive phases. The presence of Cblack also contributed to higher porosities on resulting composites, which are suitable features for electrochemical investigations in polymer-derived ceramic matrices.

中文翻译：

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碳氧化硅/炭黑复合材料的结构和孔隙率

摘要 本研究描述了炭黑 (Cblack) 对有机硅衍生聚合物前体热解获得的碳氧化硅 (SiOC) 基陶瓷的结构演变和孔隙率的影响。最初，聚合物前体是通过聚（甲基氢硅氧烷）（PHMS）和 2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷（D4Vi）之间的氢化硅烷化反应合成的，具有不同的 Cblack 含量（0、1、 3、5 和 10 wt%)，然后在 1000 和 1500 °C 下在氩气下热解，得到相应的 SiOC/Cblack 陶瓷复合材料。FTIR-ATR、TG、XRD、77 K 下的 N2 气体物理吸附用于表征碳相、陶瓷前体聚合物和所得陶瓷。Cblack 掺入，连同热解温度，产生了更多多孔陶瓷材料并加强了半导体 SiC 相的形成，保持了嵌入 SiOC 基质中的导电 C 石墨结构的存在。关于结构和质地特征的结果与 Cblack 在聚合物前体中的不同分布有关。此外，还报告了残留碳在热解过程中与降解产物反应并产生 SiC 和 Cgraphitic 结晶相的可用性。Cblack 固定在含硅前驱体聚合物中对于制备具有电活性相占优势的 SiOC/Cblack 陶瓷复合材料起着重要作用。Cblack 的存在也有助于提高所得复合材料的孔隙率，这是聚合物衍生陶瓷基质电化学研究的合适特征。保持嵌入到 SiOC 矩阵中的导电石墨结构的存在。关于结构和质地特征的结果与 Cblack 在聚合物前体中的不同分布有关。此外，还报告了残留碳在热解过程中与降解产物反应并产生 SiC 和 Cgraphitic 结晶相的可用性。Cblack 固定在含硅前驱体聚合物中对于制备具有电活性相占优势的 SiOC/Cblack 陶瓷复合材料起着重要作用。Cblack 的存在也有助于提高所得复合材料的孔隙率，这是聚合物衍生陶瓷基质电化学研究的合适特征。保持嵌入到 SiOC 矩阵中的导电石墨结构的存在。关于结构和质地特征的结果与 Cblack 在聚合物前体中的不同分布有关。此外，还报告了残留碳在热解过程中与降解产物反应并产生 SiC 和 Cgraphitic 结晶相的可用性。Cblack 固定在含硅前驱体聚合物中对于制备具有电活性相占优势的 SiOC/Cblack 陶瓷复合材料起着重要作用。Cblack 的存在也有助于提高所得复合材料的孔隙率，这是聚合物衍生陶瓷基质电化学研究的合适特征。关于结构和质地特征的结果与 Cblack 在聚合物前体中的不同分布有关。此外，还报告了残留碳在热解过程中与降解产物反应并产生 SiC 和 Cgraphitic 结晶相的可用性。Cblack 固定在含硅前驱体聚合物中对于制备具有电活性相占优势的 SiOC/Cblack 陶瓷复合材料起着重要作用。Cblack 的存在也有助于提高所得复合材料的孔隙率，这是聚合物衍生陶瓷基质电化学研究的合适特征。关于结构和质地特征的结果与 Cblack 在聚合物前体中的不同分布有关。此外，还报告了残留碳在热解过程中与降解产物反应并产生 SiC 和 Cgraphitic 结晶相的可用性。Cblack 固定在含硅前驱体聚合物中对于生产具有电活性相占优势的 SiOC/Cblack 陶瓷复合材料起着重要作用。Cblack 的存在也有助于提高所得复合材料的孔隙率，这是聚合物衍生陶瓷基质电化学研究的合适特征。报告了在热解过程中残留碳与降解产物反应并产生 SiC 和 Cgraphitic 结晶相的可用性。Cblack 固定在含硅前驱体聚合物中对于制备具有电活性相占优势的 SiOC/Cblack 陶瓷复合材料起着重要作用。Cblack 的存在也有助于提高所得复合材料的孔隙率，这是聚合物衍生陶瓷基质电化学研究的合适特征。报告了在热解过程中残留碳与降解产物反应并产生 SiC 和 Cgraphitic 结晶相的可用性。Cblack 固定在含硅前驱体聚合物中对于制备具有电活性相占优势的 SiOC/Cblack 陶瓷复合材料起着重要作用。Cblack 的存在也有助于提高所得复合材料的孔隙率，这是聚合物衍生陶瓷基质电化学研究的合适特征。