碳热还原合成Ti(C,N)晶须的相转变行为及生长机理

摘要

以TiO2和碳黑为主要原料,NaCl为卤化剂,NiCl2作为晶须生长的添加剂,在N2气氛下采用碳热还原法,在不同温度下合成Ti(C,N)晶须.采用X射线衍射研究合成样品的相组成及合成过程中原料的相转变行为,采用扫描电镜观察合成样品的形貌,探讨晶须的生长机理并建立生长模型.结果表明:在1 200℃合成时,主要发生TiO2与碳黑、氮气之间的直接还原反应,形成TiN;在温度为1 250～1 400 ℃时,NaCl分解产生的Cl原子起卤化作用,从NiCl2中分解出的Ni起催化作用,合成出Ti(C,N)晶须,晶须长度在10～30 μm之间,直径大约1 μm;合成的晶须表面光滑,顶端残留有催化剂颗粒,具有典型的气-液-固晶须生长机制特征.