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粉体交流 > 高端粉材 > 单一碳化物粉体制备新进展一览
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单一碳化物粉体制备新进展一览

蜂黄
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楼主 发表于:2016-03-28 17:45:08
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    在采用碳热还原法制备单一碳化物粉体时,人们一般直接选用天然矿物和工业固体废弃物为原料,有时也先制备前驱体,进而再合成碳化物粉体。



    1. SiC粉体


    SiC有高温稳定型和低温稳定型两种晶型,约在2100℃时,低温稳定型会以很低的速率向高温稳定型转化。以石英砂、石英和硅石等为硅源,以石墨粉、无烟煤和石油焦炭等为碳源,在高温炉中约1800℃下进行碳热还原反应便可制得SiC粉体。虽然该方法存在一定缺点,但是由于生产原料易得且便宜生产工艺 简单,可实现规模工业化生产,在工业制备SiC粉体中独占鳌头。


    朱文振等以SiO2和炭黑(物质的量比为1:4)为原料,Fe2O3为催化剂,采用碳热还原法制备出SiC粉体,获得的颗粒形状规则,且分散性好。


    仉小猛等和张淑会等以高硅铁尾矿和石墨(或炭黑)为原料制备出SiC粉体,获得的晶粒大小不均匀,形貌不规则。


    王超等以硅藻土、活性炭和Fe2O3为原料制备出SiC粉体,通过正交设计方差分析得出合成温度和保温时间是重要的影响因素。


    以稻壳为原料也能制备SiC粉体。古卫俊等以稻壳为原料,加入适量的铁粉和氟化钠粉作为添加剂,成功制备出SiC晶须。


    在采用碳热还原法制备SiC粉体时,有时先制备前驱体再制备所需粉体。以制备的前驱体为原料进行碳热还原法合成SiC时,因其成分均匀,反应物接触面积大,可显著促进反应进行,降低合成温度,缩短反应时间。


    潘顺龙等以水玻璃(工业级)和炭黑为原料,利用沉淀-喷雾干燥法制备前驱体,进而在1500℃保温5小时制备出低温稳定型SiC粉体。


    李智敏等以正硅酸乙酯和蔗糖为原料,无水乙醇和水为溶剂,利用溶胶-凝胶法制备反应前驱体,然后经碳热还原法制备SiC粉体。


    王福等以制备的蔗糖-硅溶胶和淀粉-硅溶胶前驱体为原料,于1700℃保温1小时制备出低温稳定型SiC粉体。


    2. TiC粉体


    TiC为混合键,主要用于制作熔炼金属的坩埚、TiC透明陶瓷和多孔陶瓷。利用碳热还原法在管式炉中用炭黑还原TiO2,可制备出TiC粉体。此方法虽然保温时间长、粉体粗大,需要磨碎才能使用,可因其工艺成熟,原料来源丰富,在工业生产过程中仍有相当广泛的应用。


    向道平等以纳米TiO2和炭黑为原料制备出超细的TiC粉体,颗粒大小均匀,仅部分粉体发生团聚。


    森维等以不同配比的颜料级TiO2和木炭为原料,利用高频感应碳热还原法制备TiC粉体,性能良好。


    与直接采用碳热还原法合成TiC相比,先制备前驱体再进行碳热还原反应合成TiC,可降低合成温度100~200℃,也有利于改善粉体的形貌。


    黎茂祥等利用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯与酚醛树脂为原料,乙二醇甲醚为溶剂,冰乙酸为稳定剂,在硝酸催化下制备出凝胶前驱体,再在Ar气氛下经高温碳热还原制得TiC粉体。


    郑卓等以钛酸四丁酯和酚醛树脂为原料,利用溶胶-凝胶法制备前驱体,再以碳热还原反应制备TiC粉体。


    3. B4C粉体


    碳化硼存在许多同分异构体,工业上制备B4C粉体主要是通过碳热还原法,以H3BO4为原料,以含碳物质为还原剂,在电弧炉中1700~2300℃制备B4C粉体。


    于国强等以工业H3BO4和炭黑为原料制备出B4C粉体。曾洪等按照六方BN和炭黑(或石墨)的物质的量比为4:1配料,制备出B4C粉体。颜正国等以66.79%的H3BO4和33.21%的炭黑为原料制备出B4C-C复合粉体。


    4. ZrC粉体


    ZrC为耐高温材料,工业上制备ZrC粉体是以ZrSiO4或ZrO2和炭黑为原料,在电弧炉中碳热还原反应高温制得。


    李庆刚等以适当比例的PZC和酚醛树脂加入到二甲苯中制备前驱体,然后经碳热还原法制备球状ZrC粉体,此方法制备的ZrC颗粒尺寸小,分布范围窄,几乎无团聚。


    黄庆等先以四氯化锆和邻二苯酚为原料合成前驱体,经碳热还原反应制备ZrC粉体。此法获得的ZrC颗粒尺寸均匀。


    周晓波等以八氯氧化锆、丙醇、丙三醇和乙酰丙酮制备前驱体,经碳热还原反应制备ZrC粉体,生成的颗粒分布范围宽,从几纳米到几微米,形状不规则。


    5.Mo2C粉体


    Mo2C粉体硬度大,耐酸碱腐蚀,可作为涂层材料用于耐磨耐腐蚀部件的防护,也可作为脱硫催化剂应用于石油行业。


    杨瑞嵩等利用熔盐介质中的球磨钼粉和活性炭制备Mo2C粉体,生成的颗粒随着保温时间的年长,晶粒长大。


    Yang等在熔盐介质中将钼粉和碳粉球磨10小时,在1000℃保温1小时,制备出粒径在0.5~1微米的Mo2C粉体。


    赵立红等以柠檬酸和钼酸铵为原料,采用程序升温碳化反应法合成出纳米级的低温稳定型Mo2C粉体。


    6.Al8B4C7粉体


    Inomata等在1980年首次发现了三元化合物Al8B4C7,因其具有良好的高温稳定性和抗氧化性能,而被作为半导体材料和高温结构材料。


    Hashimoto等以铝粉、B4C和石墨粉为原料,按照其物质的量比为8:1:6进行配比,在氩气气氛下制备出粒径小于40微米的Al8B4C7粉体。


    崔鹏以铝粉、B2O3和活性炭以及酚醛树脂、无水乙醇为原料制备出Al8B4C7复合粉体。