流化床-气相沉积法预激发粉煤灰的机理研究

介绍了流化床-化学气相沉积(FB-VD)方法,并采用NaOH、Na_2SO_4、NaCl等3种化学激发剂,获得预激发FA(FB-VD-FA),通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)并结合能谱仪(EDS)分析等手段分析FB-VD的预激发机理。结果表明,在较低掺量下,3种激发剂在FA表面的分布情况是,Na_2SO_4优于NaOH优于NaCl,其中Na_2SO_4和NaOH晶体在FA表面分布良好,晶粒尺寸均达到了纳米级别;NaOH晶体可深入FA表面,可能发生了一定的预水化反应。

流化床-化学气相沉积技术的应用及研究进展

流化床-化学气相沉积(FB-CVD)技术是一种多学科交叉的材料制备技术,兼有流化床传热传质性能良好以及化学气相沉积均匀、产物单一等优点,在工业生产中有着广泛的应用,但因其属于交叉学科,散见于各种研究,没有进行专门的进展评述。本文拟对FB-CVD的工业应用进行专题综述,分析其发展和研究趋势。首先探讨了FB-CVD的基本原理,分别综述了其在颗粒包覆、一维纳米材料、多晶硅制备、颗粒表面改性及粉体制备等方面的应用,介绍了FB-CVD的过程模拟及反应器结构优化方面的研究进展。通过以上讨论,梳理了FB-CVD研究的科学内涵。可以看出,该过程具有明显的多尺度特征,即材料制备的微观层次、颗粒流化均匀性的介观层次以及反应器结构设计的宏观尺度。总结得出:FB-CVD技术的未来发展取决于3个尺度的耦合分析,其研究重点也应关注尺度间的相互影响效应,如材料制备的均相成核、非均相成核和颗粒流化及运动规律的相互耦合等。

流化床-化学气相沉积法连续制备SiC纳米线

采用流化床化学气相沉积法,以甲基三氯硅烷为前躯体,二茂铁为催化剂成功制备出SiC纳米线。利用X射线衍射仪分析产物的物相,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察样品的显微形貌。结果表明,在1200 ℃的制备条件下,所得纳米线为立方相β-SiC,纳米线直径为50-100 nm,长度大于100μm,具有非常高的长径比。单根纳米线具有单晶特征,生长方向为<111>方向,并存在堆垛层错。提高制备温度至1300 ℃,在所制备的纳米线中,还发现了竹节状和堆垛状纳米线,表明流化床体系中复杂的沉积环境。通过连续的气体载带,可以实现SiC纳米线的连续制备,在50 mm直径的流化管中可获得2.0 g/h的产量。通过后续优化和放大,本方法具有非常好的工业化前景。

流化床-化学气相沉积颗粒包覆过程数值模拟

利用流化床-化学气相沉积(fluidized bed-chemical vapor deposition,FB-CVD)技术制备包覆燃料颗粒是高温气冷堆燃料元件生产过程中的关键工艺之一,该文首先分析了FB-CVD颗粒包覆过程的特点,并综合流化床中的速度场、温度场、浓度场及CVD模型建立了CFD-DEM-CVD多物理场多尺度耦合模型用于颗粒包覆过程的研究。然后从多个方面优化包覆模型,分别提出了CRF模型用于模拟物质的分解和沉积过程,PBM模型用于求解沉积组分的尺径分布及IBP模型用于求解包覆颗粒密度的改变。将该文提出的包覆模型用于实际的案例计算发现,模拟结果和实验结果吻合较好,验证了模型的可靠性和准确性。该文建立的颗粒包覆模型可以作为一种基础理论模型拓展颗粒学学术研究范畴,还可用于颗粒包覆过程的研究,为实际的工业生产提供理论指导。

流化床-化学气相沉积法制备金属涂层包覆燃料颗粒

含有Nb、Zr、W等金属包覆层的包覆型燃料颗粒是一种新型的燃料元件形式,在核工业中有重要应用。该文利用流化床-化学气相沉积(FB-CVD)法,制备得到了含有金属包覆层的新型包覆颗粒,研究了热态输运与冷态输运2种方式对金属卤化物前驱体的载带,最终成功制备得到了纯相金属Nb与金属Zr包覆层。实验结果表明,金属包覆层可有效提升包覆颗粒整体的力学性能。该文还研究了沉积温度、前驱体输运、包覆层氧化等不同因素对沉积速率的影响。结果表明: CVD制备的金属包覆层可有效提升包覆颗粒整体的压碎强度,但抗氧化性较差,不适用于直接在氧化环境下制备与使用,可作为包覆颗粒的中间涂层。