氧化铝碳热还原反应机制及其热力学

研究了球磨活化后氧化铝碳热还原反应合成氮化铝的机理 ,提出了通过氧化铝碳热还原反应合成氮化铝的新机制 :氧化铝首先发生氮化反应生成AlON相 ,AlON再还原氮化生成氮化铝。通过热力学计算得到的反应平衡温度与实验得到的氮化铝开始生成温度相吻合。

球磨促进碳热还原反应合成氮化铝研究

研究了高能球磨氧化铝的细化和机械力化学作用及球磨对碳热还原反应合成氮化铝 (AlN)的影响。结果表明 :经高能球磨细化后的氧化铝 (Al2 O3) ,相对于原始粉末 ,反应生成的AlN量有较大提高 ,且随着球磨时间增加 ,AlN生成量增大。用灰色关联分析方法比较了几种球磨效应对碳热还原反应的作用 ,发现粉末的晶粒尺寸与反应的关联度最大 ,表明球磨晶粒细化作用是球磨促进碳热还原反应的最主要原因。

高温球磨对氧化铝碳热还原反应的影响

研究了高温球磨对氧化铝碳热还原反应的作用。发现在600℃高温球磨过程中发生了碳热还原反应，产物相为AlON相;粉末经高温球磨后，再进行碳热还原氨化反应，与室温球磨及原始粉末相比，高温球磨后的反应率提高，即高温球磨促进了碳热还原反应的进行。

碳热还原反应法合成氮化铝的研究

本实验采用碳热还原反应法合成氮化铝纤维,得到与氧化铝不同形貌的氮化铝。这与以前实验结果不同。本实验认为氮化铝碳热还原反应过程可以分为气—固两步进行,即当氧化铝与氮气和活性碳充分接触时,氧化铝在活性碳的作用下被还原成铝的低价氧化物并进一步氮化;而当氧化铝被第一步反应生成的氮化铝包裹严密不能与氮气和活性碳充分接触时,反应通过固相扩散来进一步完成,在固相扩散过程中,既包括了活性碳和氮气的扩散,也包括了铝离子的扩散,反应是在氮化铝层两个界面同时进行。

气氛对煤矸石中矿物质高温碳热还原反应的影响

利用煤矸石制备复合耐火材料是实现煤矸石高值利用的有效途径之一。以山西平朔煤矸石为研究对象,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别研究了1200~1500℃氩气(Ar)和氮气(N_2)气氛下煤矸石中矿物质的碳热还原反应情况,并通过变换两种气体通入次序,研究了气氛通入次序对矿物质碳热还原反应的影响。结果显示,只通入Ar时,高温样品中的莫来石在1300℃时开始发生碳热反应生成碳硅石(SiC);只通入N_2时,莫来石在1300℃时发生碳热还原氮化反应生成β-Sialon相(Si_5AlON_7)和刚玉相(Al_2O_3);当先通入Ar并停留1 h后通入N_2停留2 h时,样品中生成的碳硅石在通入N_2后转化为β-Sialon相,而且中间体碳硅石的生成能够明显促进莫来石向β-Sialon相的转化。当煤矸石中碳含量较低时,热处理过程中难以同时生成SiC相和Sialon相。高温下煤矸石样品中β-Sialon相的生成使样品表面的棒状颗粒增多。

碱金属碳酸盐对假板钛矿碳热还原反应的催化研究

本文通过X—衍射实验 ,电子显微镜观察得出碱金属碳酸盐对假板钛矿碳热还原反应有催化作用 。

SiC材料制备方法及碳热还原反应的分析

本文对ＳｉＣ颗粒，晶须和纤维的制备方法和碳热还原反应作了探讨，碳热还原反应作了制备ＳｉＣ材料的主要反应可分为两个基本过程，首先为ＳｉＯ气的产生，其次ＳｉＯ直接与Ｃ反应生成ＳｉＣ或ＳｉＯ成硅再与Ｃ反应生成ＳｉＣ。

加热对伊朗粘土碳热还原反应的影响

伊朗粘土的碳热还原反应是在不同的加热温度下,从1000～1500℃分别经过2～16h的试验进行了研究,结果表明用20％的炭黑和15％的石墨混合物在1300℃保温16h有一个大范围的莫来石还原反应发生。混合料成型压力对莫来石还原反应的影响被证实是在1300℃。提高温度达到1400℃,莫来石的还原反应才完全,而没有加入石墨的,则要超过1500℃反应才完全。

Fe催化硅藻土碳热还原反应制备3C-SiC及其机理

以工业硅藻土和液态酚醛树脂为原料,以硝酸铁为催化剂前驱体,采用催化碳热还原反应方法制备了3C-SiC粉体,采用XRD、SEM和TEM分析了产物的物相组成和显微结构,研究了反应温度、催化剂用量和保温时间对合成3C-SiC粉体的影响。结果表明:1)当添加1.0%(质量分数)的Fe作催化剂在1400℃反应3 h后即可合成纯相的3C-SiC;相比之下,不使用催化剂时在相同条件下3C-SiC的产率只有15%;2)所合成的3C-SiC颗粒的粒径大部分为纳米级,少量为亚微米级;3)基于密度泛函理论的计算结果表明,催化剂Fe促进了Si-O键的断裂。

碳热还原法制备氮化铝反应机制的研究进展

本文综述了碳热还原反应制备ＡｌＮ的各种反应机制，并进行了评述，详述了气－固反应机制和固－固反应机制的特点、实验证据及存在的不足。认为Ａｌ２Ｏ３蒸发分解零级反应与固相扩散反应共存的机理能较好地解释目前的实验现象，但仍需进行完善。

高岭石/聚苯乙烯插层复合物碳热还原反应制备碳化硅晶须/氧化铝复相陶瓷粉体

以二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO)为插层剂制得高岭石/DMSO插层复合物,将苯乙烯单体与高岭石/DMSO插层复合物进行置换反应,成功地将苯乙烯单体引入高岭石层间,层间苯乙烯在加热条件下聚合,制得高岭石/聚苯乙烯插层复合物。以高岭石/聚苯乙烯插层复合物为原料,在氩气保护气氛下,于1500℃碳热还原反应制备碳化硅晶须/氧化铝(SiCw/Al2O3)复相陶瓷粉体。结果表明:在高岭石/聚苯乙烯插层复合物中,高岭石的层间距由0.717nm扩张到1.130nm,插层率接近100%,插层作用影响了层间羟基基团的振动,使其键合方式发生改变。X射线衍射和扫描电镜分析表明:合成出SiCw/Al2O3复相陶瓷粉体中SiC和Al2O3为主晶相,SiC呈晶须状,其直径≤200nm,长度≥3μm。

Al_2O_3–C/Fe系统中氧化铝的碳热还原反应机理

对Al_2O_3–C/Fe系统在不同气氛下升温至1 973 K(1 700℃)的反应进行了研究,并对实验后的试样形貌、微区成分以及相关热力学进行分析。结果表明:在流动氩气气氛条件下,金属样品中检测出铝元素,但在高温炉进行埋炭实验后,金属样品中没有发现铝元素的存在。气氛对Al_2O_3–C/Fe系统的反应有显著的影响。高温下Al_2O_3会微量溶解到铁液中形成[Al]和[O],同时,Al_2O_3–C耐火材料中的石墨会溶于铁液中形成[C],溶解于铁液中的[C]会和[O]反应生成CO气体。在流动氩气保护的实验条件下,生成的CO气体被流动的氩气迅速带出反应体系,从而促进Al_2O_3向铁液中的溶解;但在埋炭实验条件下,反应系统中存在的CO和CO_2将抑制Al_2O_3向铁液中的溶解,实验后金属样品中只发现了碳而没有铝。

硫酸盐热还原反应蚀变天然气组分热模拟实验对比及意义

通过在烃源岩中加入硫酸盐和不加硫酸盐的热模拟实验,对比分析了实验中气体组分产率的变化特征,对TSR蚀变天然气的变化规律进行了探讨。结果表明:TSR反应使样品的总产气率增大,增大的部分主要为非烃气体,说明当孔隙体积和温度不变的情况下,气藏经过TSR反应改造后,容易形成高压气藏;同时,甲烷气体的产率降低,但由于在实验条件下,有机质可能受高温裂解和氧化还原2种反应共同作用,因此不能确定甲烷产率降低的原因是TSR反应蚀变甲烷引起的,但是可以肯定TSR反应对甲烷产率有较大影响;TSR反应对乙烷气体产率的影响可能和有机质类型有关。发生TSR反应后,Ⅲ型有机质的乙烷产率增加,Ⅰ型和Ⅱ型有机质的乙烷产率减少,这可能是由于Ⅰ型和Ⅱ型有机质比Ⅲ型有机质更容易发生TSR反应,其相对裂解生成乙烷的能力就弱一些。实验中硫化氢的含量低于二氧化碳的含量,而地质实际天然气中硫化氢的含量普遍高于二氧化碳的含量。二氧化碳与钙等金属离子结合形成碳酸氢盐,可能是二氧化碳含量降低的主要原因。二氧化碳分异过程可能是使储层物性明显改善的主要原因。

碳热还原-反应烧结法制备多孔氮化硅陶瓷

以廉价的二氧化硅、炭黑和硅粉为起始原料,利用碳热还原–反应烧结法制备了高气孔率、孔结构均匀的多孔氮化硅陶瓷,考察了原料中硅粉含量对多孔氮化硅陶瓷微观组织和力学性能的影响。XRD分析表明烧结后的试样成分除了少量的-Si3N4相和晶间相Y2Si3O3N4外,其余都是β-Si3N4相;SEM分析显示微观组织由棒状β-Si3N4晶粒和均匀的孔组成。通过改变硅粉的含量,制备了不同气孔率,力学性能优异的多孔氮化硅陶瓷。

通过氮化硅基质中SiO2的现场碳热还原反应制备Si3N4-SiC微／纳米复合材料

利用α-Si3N4、无定形碳(炭黑)和Y2O3组成的混合物，通过对Si3N4基质微粒表面上的SiO2进行碳热还原反应，或在原料基质中加入该混合物，制备了SiC／Si3N4微／纳米复合材料。进行特殊的热处理后，CO气体(碳热还原反应产物)从材料中排出，材料残余孔隙度降至2％以下。在SiC和Si3N4界面上，存在包含无定形富氧层的粒间和粒内SiC内含物，它是由单体碳和熔融二氧化硅反应而生成的。反应要消耗晶界相中的二氧化硅。晶界化学性质的改变对本纳米级复合材料的室温性能和高温性能都有影响。

气氛对TiO2碳热还原氮化反应的影响

为研究反应气氛对TiO2碳热还原氮化反应产物相的影响,以电极石墨和锐钛矿型钛白粉为原料,分别在nTi∶nC为1∶2.1、1∶3、1∶4的配碳量下配料,在1550 K的反应温度下分别进行流动氮气、空气中埋碳、流动氮气中埋碳三种不同气氛下的碳热还原氮化反应。依据热力学计算得出的Ti-C-O-N体系不同相的稳定存在区域,并利用SEM、EDS和XRD等研究了产物的化学矿物组成、微观组织形貌,以探讨气氛对反应的影响机制。结果表明:在流动氮气中埋碳的气氛下反应时,较之目前常见的流动氮气、空气中埋碳等气氛下的反应更彻底,氮化率更高,是一种高效、节能的新型反应条件。在流动氮气中埋碳的气氛下反应时,nTi∶nC=1∶3为反应的最佳配碳量,此时的试样表面生成了TiN0.93、Ti(C0.4,N0.6)等钛族非氧化物。

溶胶-凝胶和碳热还原法合成碳化硅晶须的研究

以工业硅溶胶和炭黑为主要原料 ,用溶胶 -凝胶和碳热还原法合成了SiC晶须 .获得的产物中碳化硅质量分数高于 95 % ,碳化硅晶须质量分数高于 74% .碳化硅晶须为直线形 ,具有光滑的表面 ,直径为 0 .2～ 0 .5 μm ,长径比约为 5 0～ 2 0 0 .对影响碳化硅晶须产率和微观结构的主要因素进行了研究 ,结果表明 :采取原料中碳含量稍多于理论值 ,并且严格控制反应温度 。

溶胶-凝胶和碳热还原法制备塔状SiC纳米棒

以正硅酸乙酯(TEO S)、聚乙烯基吡咯酮(PVP)为反应前驱体,Fe(NO3)3为催化剂,采用溶胶-凝胶和碳热还原法制得了碳化硅纳米棒。运用XRD2、9S iMAS NMR、TEM和SAED等手段对样品的组成和形貌进行了表征。结果表明:产物的形貌为塔状纳米棒,且晶体沿平行于[111]的方向生长;塔形S iC棒的塔底宽约80nm^100nm,塔层厚度10nm左右,长约0.4μm^1.0μm。在催化剂Fe的作用下,过饱和CO气氛中的动力学控制过程导致了塔状S iC纳米棒的形成。

碳热还原法合成氮化铝的机理与热力学条件

介绍了碳热还原制备氮化铝的各种反应机制 ,通过对各种反应机制的分析和热力学计算 ,评述了气固反应机制、固相反应机制和矿化剂催化反应机制的特点、反应过程和热力学条件 .根据对反应过程的热力学分析 ,认为有气相和液相参与的固相扩散反应机制 ,能够较好的解释碳热还原的反应过程 ,但反应的中间产物和两种不同机制之间的相互作用。

高能球磨对碳热还原合成氮化铝的作用

研究了氧化铝球磨对碳热还原反应合成氮化铝的作用。结果表明：氧化铝高能球磨几分钟后，晶粒细化至纳米级，随球磨时间增加，晶粒尺寸变化不大，而点阵畸变持续增加。氧化铝经球磨后，对碳热还原反应有促进作用：高能球磨氧化铝２０ｈ，碳热还原反应开始温度降至１０００℃左右，完全反应的温度降至１２５０℃。球磨产生的机械化学作用，如晶粒细化、晶格畸变和大量缺陷及表面断键作用，是球磨促进碳热还原反应的主要原因。细化晶粒有利于反应的进行。