In-situ Formation of SiC Whiskers by Ni-catalyzed Silicon-modified Pitch and Its Mechanism

The pitch was dried and modified with 1 mass%nickel nitrate and 10 mass% Si powder successively,then carbonized in Ar atmosphere at 900,1 000,1 100,1 200,1 300,and 1 400 ℃,respectively. Effects of carbonization temperature on phase composition and microstructure of Ni-catalyzed silicon modified pitch were studied by XRD,FESEM and EDS,and the growth mechanism of Si C whiskers was discussed as well. The results show that Si C whiskers form in the carbonized products of modified pitch processed in Ar atmosphere at 1 000,1 100,1 200,1 300,or 1 400 ℃; its length is about1- 6 μm; its growth mode is apical growth,and its growth mechanism accords with V- L- S mechanism.

催化剂对合成碳化硅晶须的影响

以炭黑和SiO2微粉为原料,用双重加热技术合成了碳化硅晶须,考查了催化剂的种类、用量和加入方式对合成碳化硅晶须的影响。研究表明:以Fe2O3为催化剂,用量为原料SiO2总量的2%,在1250℃下、1.5h内可以获得平均直径为0.6μm、平均长度为30μm、生成率达80%的碳化硅晶须。

镍催化硅改性沥青原位生成SiC晶须及其机制探讨

将沥青除去水分后，先后加入1％（w）的硝酸镍和10％（w）的Si 粉进行改性，在通Ar气氛下，分别在900、1000、1100、1200、1300和1400℃下进行炭化处理。借助XRD、FESEM、EDS研究在Ni的催化作用下，炭化温度对硅改性沥青炭化产物物相组成及显微形貌的影响，并探讨SiC晶须的生长机制。结果表明：改性沥青分别在1000、1100、1200、1300和1400℃的Ar气氛下处理后，炭化产物中均有SiC晶须生成，长度为1～6μm，且SiC晶须的生长方式为“顶端生长”，其生长机制符合V-L-S机制。

高比表面碳化硅制备及其作为催化剂载体的应用

介绍了模板法、溶胶-凝胶法以及聚碳硅烷裂解法制备高比表面积碳化硅的主要过程和结果,并介绍了碳化硅作为催化剂载体在多相催化中应用的研究进展.对碳化硅在多相催化中的应用前景进行了展望.

碳化硅晶须双重加热合成的研究

双重加热法是低成本、大批量合成碳化硅晶须的新技术,合成温度低、合成时间短、生成率高。对以炭黑和二氧化硅微粉为原料、用双重加热法合成碳化硅晶须的工艺过程进行了研究。观察了不同合成时间、合成温度和催化剂条件下的碳化硅晶须,揭示出不同工艺参数对合成的碳化硅晶须的产出率,微观形貌、直径和长度范围的影响。结果表明,催化剂的使用可以加快反应速度,提高碳化硅晶须的生成率,合成过程为VLS。实验中初步得到的最佳经济工艺参数为:Fe2O3的用量为2%,合成时间为1.5h,合成温度为1250℃。此时的该工艺条件下碳化硅晶须的生成率可达80%,晶须平均直径为0.6μm,平均长度为30μm。

SiC晶须的特性及其合成与应用发展现状

碳化硅晶须（SiliconCarbideWhisker，以下简称SiCw）是一种直径为微米级的短纤维单晶体，其晶体结构与金刚石相类似，这就决定了它具有低密、高熔点、高强度和弹性模量、高硬度、热膨胀系数低、高化学稳定性等诸多优点。这些特性使得SiCW作为金属基、陶瓷基先进复合材料的有效增强、增韧材料，近年来得到了快速发展。本文对SiCW的特性及合成方法进行了介绍，并对其在先进复合材料上的应用状况进行了展望。

SiC晶须合成方法的研究进展

从气-固-液合成法、气-固合成法和液相法三方面综述了Si C晶须合成的反应机制及最新进展,并在此基础上展望了Si C晶须合成方法的发展方向,指出未来合成Si C晶须的研究重点应集中在催化剂的原位合成、纳米催化和复合催化方面。

催化剂对以硅溶胶为硅源合成碳化硅晶须的影响

以硅溶胶和炭黑为原料，金属硅、三氧化二铁和硅铁合金为催化剂，采用碳热还原法合成碳化硅晶须，通过XRD及SEM对合成产物的物相及形貌进行分析，探讨了合成温度、催化剂种类、催化剂加入量对合成碳化硅晶须的影响。结果表明：在原料中加入催化剂，合成碳化硅晶须的最佳温度为1550℃；以Si—Fe合金为催化剂合成碳化硅晶须的效果明显好于以Fe2O3和金属硅为催化剂合成效果；Si—Fe合金加入量（占SiO2质量分数）为1％时，晶须生成率高，成直线形，长度10—50μm，直径0．1～0．3μm。

以硅灰、白炭黑、硅溶胶为硅源合成碳化硅晶须的研究

以硅灰、白炭黑、硅溶胶为硅源,炭黑为碳源,采用碳热还原法合成碳化硅晶须,通过XRD及SEM对合成产物的物相及形貌进行分析,探讨了合成温度（分别为1 400、1 450、1 500、1 550℃）、硅源、n（C）∶n（SiO2）对合成碳化硅晶须的影响。结果表明：n（C）∶n（SiO2）为2.4~3.6,合成温度为1 500℃,保温3 h时,硅溶胶与炭黑反应没有生成碳化硅晶须,硅灰、白炭黑与炭黑反应均生成碳化硅晶须;以硅灰为硅源合成碳化硅晶须的质量及数量明显优于以白炭黑为硅源合成碳化硅晶须;合成碳化硅晶须的最佳n（C）∶n（SiO2）为3.3。

燃烧合成制备Si_3N_4–TiN–SiC陶瓷的显微结构

以TiSi_2为反应原料,SiC作稀释剂,燃烧合成制备Si_3N_4–TiN–SiC陶瓷。利用燃烧波“淬熄”法使反应各个阶段的物相得以保留,通过X射线衍射及扫描电镜分析TiSi_2在燃烧合成中的反应过程及显微组织转化。结果表明完全反应后产物的主相为Si_3N_4,其余为TiN和SiC。在燃烧过程中,TiSi_2首先受热熔化,包覆于SiC颗粒表面,随后与N2反应生成TiN和Si。Si在高热作用下发生熔化、汽化,液态Si与未反应的TiSi_2互溶。生成的Si与氮气发生反应,形成Si_3N_4晶核,并不断长大。燃烧合成反应过程中,Si_3N_4晶须的生长十分复杂,由气–液–固机制、气–固机制及蒸发凝聚的气相生长机制共同作用。

新型多孔碳化硅催化剂载体的制备与应用

采用气固相合成的方法制备出比表面积可达260m2.g-1的多孔SiC颗粒。对制备温度、时间进行了考察。将多孔SiC负载Co催化剂用于费托合成反应发现,由于SiC的化学惰性较强,金属与载体间的相互作用较弱,有利于钴氧化物的还原,提高了催化剂活性。同时SiC热导性好,有利于反应热量的及时移出,可防止催化剂烧结。CO单程转化率超过60%,表现出良好的催化活性。制备出的多孔碳化硅通过XRD、SEM、低温氮气吸附、TPR等手段进行了表征。

SiC晶须的微波加热合成

首先以硅溶胶（w（SiO2）=30%,平均粒径为10-20 nm）和活性炭（平均粒径〈10μm,w（C）=99.5%）为原料,六偏磷酸钠为分散剂,混匀后在真空下于110℃烘干24 h制成反应前驱体,然后将其破碎成不同粒度的细粉,在多模谐振腔微波炉中分别加热至1 300-1 600℃保温15-60 min制备了SiC晶须,研究了热处理温度、保温时间以及反应前驱体的粒度对晶须产率的影响。结果表明：（1）当热处理温度为1 300-1 400℃时,产物主要为方石英及少量β-SiC,SiC晶须的产率较低;温度达到1 500℃以后,产物主要为SiC晶须及少量SiC颗粒,且在1 500℃下保温时间从15 min延长到30 min时,SiC晶须产率显著增加;温度提高到1 600℃时,生成了等轴SiC颗粒及SiC晶须。（2）1 500℃保温30 min为比较适合的微波加热合成条件,晶须产率能达到80%以上。（3）较小的反应前驱体颗粒有利于SiC晶须的生成。

原位合成莫来石晶须增强碳化硅泡沫陶瓷

以碳化硅粉、氧化铝、高岭土为主要原料，采用有机泡沫浸渍法制备出碳化硅泡沫陶瓷坯体，经原位合成反应法在碳化硅泡沫陶瓷内生成莫来石晶须，研究反应温度对莫来石晶须合成的影响，以及莫来石的理论设计含量对泡沫陶瓷的抗压强度和抗热震性能的影响。结果表明：在1450℃下形成的莫来石晶须直径约为0．5-1．8μm，长径比约为8～30。当莫来石理论设计质量分数为25％时，泡沫陶瓷的抗压强度为1．76MPa，抗热震性能为15次。

分层加料法用于直接加热合成碳化硅晶须

分层加料法用于直接加热合成碳化硅晶须,可改善炉料导电行为,满足晶须生长所需的温度梯度和空间,提高晶须产率,缩短反应时间。

碳化硅晶须合成工艺与生长机理的研究

以炭黑和SiO2微粉为原料,利用双重加热炉合成了碳化硅晶须,提出了合成工艺的优化参数。研究表明:以Fe2O3为催化剂,原料SiO2:C=1.5:1,在较低合成温度1250℃、较低合成时间1.5h内可以获得平均直径为0.6μm、平均长度为30μm、生成率达80%的碳化硅晶须;碳化硅晶须的合成主要遵循气-液-固生长机理。

La_2O_3助剂对Co/SiC催化费托合成反应的影响

采用等体积浸渍法在Si C上浸渍质量分数为0.2%~4.0%的La_2O_3,制备了15%Co/La_2O_3-Si C催化剂,利用N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、XPS等分析方法对制备的催化剂进行了表征,研究了催化剂催化费托合成反应的性能。实验结果表明,La_2O_3的加入减弱了钴与载体之间的相互作用,提高了催化剂的还原度,且钴与La_2O_3的相互作用使催化剂的分散度显著提高;随着La_2O_3加入量的增加(0.2%~2.0%(w)),CO的转化率从68.4%提高到91.0%;气态产物中CH4的选择性从6.5%增加到13.9%,C2~4的选择性从5.2%增加到9.4%,C5+选择性从87.7%降至75.5%;液态烃产物中汽油含量(w)从64.0%增加到了84.7%,而煤油、柴油、润滑油和石蜡的含量均呈降低趋势;含2.0%(w)La_2O_3的催化剂具有最佳的稳定性。

以酚醛树脂为碳源低温催化反应合成碳化硅粉体

以硅粉和液态酚醛树脂为原料,硝酸镍为催化剂前驱体,采用催化反应的方法制备了碳化硅粉体。研究了反应温度、催化剂用量、保温时间和碳硅摩尔比等对合成碳化硅粉体的影响,采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析了产物的物相组成和显微结构。结果表明:无催化剂时,β-SiC的合成条件为1 350℃保温3 h,所合成的β-SiC大部分为颗粒状,仅有极少量晶须生成;当添加0.50%的Ni作催化剂、n(C):n(Si)=1.2:1.0时,1 300℃保温3h即可合成纯相的β-SiC,且制备的试样中有大量β-SiC晶须生成。β-SiC晶须的生长机理主要为固-液-气-固机理。