碳还原硫酸锶反应的热力学分析

研究了碳还原法制备碳酸锶过程中碳还原反应的机理。通过热重分析初步确定了主反应发生的温度范围在800～1100℃，选用Gibbs—Helmholtz方程、Van’t Hoff方程和Kirchhoff方程对反应过程中的热力学函数随温度的变化情况进行了探讨，从而判断该反应过程的反应机理。对影响反应的反应时间、反应温度、反应物粒度这3个因素进行了考察。结果表明，反应温度越高，反应物粒度越小，反应速度越快，反应时间越短；但反应温度过高、反应时间过长均不利于反应的进行。适宜的反应条件为：反应温度为1050℃，反应时问为45min，反应物粒度为130μm。在此条件下，水溶性锶产率达到92．87％。

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。

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。

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 。

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。

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。

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。

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。

碳热还原氮化工艺制备AlON透明陶瓷

以γ-Al2O3为原料,炭黑(C)为还原剂,通过碳热还原氮化(carbothermal reduction and nitridation,CTRN)工艺合成了氮氧化铝(AlON)粉体,并通过气压烧结工艺制备了AlON透明陶瓷.借助X射线衍射分析研究了反应温度、保温时间及碳用量对CTRN反应产物相组成的影响,借助电子探针研究了AlON透明陶瓷的微观结构.研究结果表明:该反应主要受热力学控制,动力学因素也具有重要作用,反应温度和保温时间对AlON粉体的合成均具有重要影响.在1300℃时,开始发生CTRN反应;随着反应温度的升高,AlN的生成量逐渐增加;在1650℃时,开始形成AlON;在1700℃时,AlON的CTRN合成反应基本完成,产物中除含有极少量的AlN外,其余均为AlON相;进一步提高反应温度至1750℃,产物中残余AlN的量有所减少,但不能完全消除.采用CTRN工艺制备的粉体为原料,经1950℃高温气氛反应6h可制备出AlON透明陶瓷,材料微观结构致密、均匀,平均晶粒尺寸约50μm。

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。

粉煤灰的化学组成对其碳热还原氮化产物相组成和显微结构的影响

将粉煤灰和炭黑按n(Al2O3)∶n(C)=1∶5配料,经球磨混合、造粒后,在10MPa下压制成36mm×10mm的试样,经110℃干燥12h,在高温可控气氛炉内于1350℃流动氮气(流量400mL.min-1)中保温9h进行碳热还原氮化反应,然后对氮化产物进行XRD、SEM和EDAX分析。结果表明:粉煤灰与炭黑混合物的氮化产物是以β-SiAlON为主晶相的粉末,粉煤灰中m(SiO2)/m(Al2O3)比值越高且越接近合成β-SiAlON的理论比值,氮化产物中β-SiAlON和15R的含量就越高,铝的其他化合物的含量就越低;氮化产物中的棒状β-SiA-lON和15R清晰可见且交错分布,球状FeSi合金相弥散分布于其中。

碳热还原条件下SiO_2-Al_2O_3系耐火材料的腐蚀行为

以粘土质和高铝质耐火砖为对象 ,采用计算机控制的热重分析系统 ,研究耐火材料在碳热还原反应条件下的腐蚀行为 ,碱金属添加剂对耐火材料腐蚀过程的影响 ,寻求耐火材料的防腐蚀措施。实验结果表明 ,碳热还原过程中 ,SiO2 -Al2 O3 系耐火材料会受到轻度腐蚀 ,相同条件下 ,HB2 0 -0 9#粘土砖侵蚀最严重 ,高铝砖的耐蚀效果最好 ;碱金属添加剂加重耐火材料受侵蚀的程度 ,添加剂用量愈大影响愈大 ;稀土氧化物有抑制和减缓耐火材料腐蚀的作用 ,尤以CeO2 的效果显著。

叶蜡石在碳热还原氮化过程中的相变

研究了叶蜡石在不同温度下碳热还原氮化合成SiAlON过程中的相变。SEM、XRD以及EDS分析结果表明 :130 0℃开始氮化形成O’ SiAlON ,14 0 0℃时O’ SiAlON的XRD峰已经很明显 ,14 5 0℃时O’ SiAlON大量生成并在 15 0 0℃时达到最大值 ;14 5 0℃时开始形成β SiAlON(z=2 )和少量SiC ;15 5 0℃时 ,β SiAlON成为主要的氮化产物 ,与少量的O’ SiAlON并存 ;莫来石和方石英直到 15 0 0℃仍然存在 ,15 5 0℃消失。