碳化硅基多孔陶瓷支撑体的制备及其耐腐蚀性能的研究

摘要

本文先后制备了碳化硅和莫来石/碳化硅复相两种碳化硅基多孔陶瓷支撑体，并研究了它们的耐腐蚀性能。碳化硅多孔陶瓷支撑体的主要原料为碳化硅、钾长石、石英和高岭土，烧结后其粘结剂物相以玻璃相为主。莫来石/碳化硅复相多孔陶瓷支撑体的主要原料为碳化硅、高岭土和K2SO4，其粘结剂物相在烧结后以莫来石相为主。研究发现:K2SO4的加入促进了粘结剂中莫来石相的生成，并同时抑制了方石英相的生成。当粘结剂中K2SO4的质量分数为3％时，在1300℃下保温1h后，可制备出莫来石含量高，且结构完整性好的莫来石/碳化硅复相多孔陶瓷支撑体。
　　通过对碳化硅支撑体的耐腐蚀性能进行研究，发现其耐酸腐蚀性能优于耐碱腐蚀性能，支撑体的耐碱腐蚀性能差。在12mol/L的盐酸溶液中腐蚀120h后，支撑体的表面形貌未发生明显变化。支撑体的质量损失率随腐蚀时间缓慢增加，腐蚀速率随温度和溶液浓度的升高而缓慢上升。而相比之下，在20℃、溶质质量分数为40％和80℃、溶质质量分数为10％的NaOH溶液中，支撑体均会受到严重腐蚀。支撑体的腐蚀速率受溶液浓度和腐蚀温度的强烈影响，并且在高温环境中，温度对腐蚀速率的影响更为显著。然而，支撑体的过滤压降却几乎不受酸碱腐蚀的影响，这可能是由于腐蚀并未破坏陶瓷的整体结构。在酸碱溶液中，碳化硅支撑体的受腐蚀原因均为粘结剂中的玻璃相物质易受腐蚀。
　　莫来石/碳化硅复相多孔陶瓷支撑体具有良好的耐酸腐蚀性能，粘结剂中莫来石相含量的增加有利于提高支撑体的耐酸碱腐蚀能力。通过对莫来石/碳化硅复相多孔陶瓷支撑体制备工艺的进一步优化和改进，有望制备出具有很强耐腐蚀能力的碳化硅基多孔陶瓷支撑体。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 碳化硅基多孔陶瓷的研究背景

1．2．1 碳化硅基多孔陶瓷材料概述

1．2．2 碳化硅基多孔陶瓷的国内外研究现状

1．3．本研究的内容和实验方法

1．3．1 本研究的意义

1．3．2 本研究的主要内容及创新点

第二章 碳化硅多孔陶瓷支撑体的制备

2．1 本研究制备方法

2．2 主要实验药品及仪器设备

2．2．1 实验药品

2．2．2 仪器设备

2．3 碳化硅多孔陶瓷支撑体的制备

2．3．1 原料的预处理

2．3．2 工艺流程

2．4 性能表征

第三章 碳化硅复相多孔陶瓷支撑体的制备

3．1 烧结后以莫来石相为主的粘结剂设计

3．2 烧结后陶瓷粘结剂的物相分析

3．2．1 K2SO4的含量对粘结剂物相结构的影响

3．2．2 保温时间对粘结剂物相结构的影响

3．3 保温时间对陶瓷微观结构的影响

3．4 本章小结

第四章 碳化硅基多孔陶瓷支撑体耐腐蚀性能的研究

4．1 碳化硅多孔陶瓷支撑体耐酸性能的研究

4．1．1 酸腐蚀对粘结剂物相结构的影响

4．1．2 酸腐蚀对支撑体质量损失率的影响

4．1．3 酸腐蚀对支撑体微观形貌的影响

4．1．4 酸腐蚀对支撑体过滤压降的影响

4．2 碳化硅多孔陶瓷支撑体耐碱性能的研究

4．2．1 碱腐蚀对支撑体物相结构的影响

4．2．2 碱腐蚀对支撑体质量变化率的影响

4．2．3 碱腐蚀对支撑体气孔率的影响

4．2．4 碱腐蚀对支撑体微观形貌的影响

4．2．5 碱腐蚀对支撑体过滤压降的影响

4．3 碳化硅复相多孔陶瓷支撑体耐腐蚀性能的研究

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢