生物模板法制備多孔SiC與CeO2陶瓷.pdf

1、分類號(hào)：TB321TB321單位代碼：?jiǎn)挝淮a：10190研究生學(xué)號(hào)：研究生學(xué)號(hào)：201303013密級(jí)：無碩士學(xué)位論文生物模板法制備多孔生物模板法制備多孔SiC與CeO2陶瓷陶瓷BiologicaltemplatepreparationofpousSiCCeO2ceramics研究生姓研究生姓名：名：谷衛(wèi)俊谷衛(wèi)俊專業(yè)：業(yè)：材料科學(xué)與材料科學(xué)與工程工程指導(dǎo)教師姓名：指導(dǎo)教師姓名：賈素秋賈素秋指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師職稱職稱：教授教授201201

2、6年4月碩士學(xué)位論文I摘要生物模板法利用天然生物材料孔結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)來合成具有微納米分級(jí)多孔陶瓷材料的簡(jiǎn)單方法。本文采用生物模板法，以自然界普遍存在且廉價(jià)易得的稻草、玉米秸稈和植物葉片等作為模板，通過一系列反應(yīng)對(duì)生物模板微米孔和納米細(xì)胞孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效復(fù)制，構(gòu)建了微米孔與納米孔結(jié)構(gòu)匹配的分級(jí)多孔碳化硅和氧化鈰生物遺態(tài)材料。研究了不同模板制備微納米分級(jí)多孔碳化硅和氧化鈰生物遺態(tài)材料的反應(yīng)機(jī)理和影響微觀結(jié)構(gòu)與相組成的因素，主要研究?jī)?nèi)容和成果概況如

3、下：以玉米秸稈和稻草為生物模板，以NaF作助溶劑，F(xiàn)e粉作催化劑，在12501450℃條件下，高溫滲硅制備具有玉米秸稈和稻草生物多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的SiC陶瓷。高溫產(chǎn)物在熱處理爐中以750℃氧化除去殘?zhí)?。利用XRD衍射、掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）分析SiC陶瓷的物相組成及微觀結(jié)構(gòu)，利用BET測(cè)試SiC陶瓷的孔徑尺寸。結(jié)果表明，SiC陶瓷能很好的復(fù)制玉米秸稈的生物孔結(jié)構(gòu)研究表明，1250℃和1350℃反應(yīng)溫度下能夠生成SiCw，145

4、0℃生成的SiC晶體為多孔形態(tài)，保溫2h催化劑含量為6%的工藝條件下，多孔碳化硅陶瓷的孔徑分布比較均勻，所得產(chǎn)物雜質(zhì)較少，是最佳的生成工藝條件。在催化劑和助溶劑作用下，在碳模板表面形成共融球，能夠有效降低SiC的生成溫度，多孔碳化硅反應(yīng)主要以LS機(jī)制生成。玉米秸稈芯和植物葉片作為生物模板，在0.01molL、0.02molL和0.03molL三種不同硝酸鈰濃度下合成多孔CeO2。采用TGDSC、XRD、SEM分析多孔CeO2的形貌、相組

5、成，研究燒結(jié)溫度和前驅(qū)體濃度對(duì)多孔CeO2的影響。結(jié)果表明：前驅(qū)體濃度在0.02molL、燒結(jié)溫度為550℃時(shí)，得到的多孔CeO2最為理想，該條件下多孔CeO2孔徑分布均勻，模板結(jié)構(gòu)保持良好。多孔CeO2的生成主要分為四個(gè)4個(gè)步驟，一是硝酸鈰溶解釋放Ce3，進(jìn)而取代生物模板中羥基和羧基的H形成CeO基本框架；二是熱分解出的OH與CeO鍵結(jié)合生成OCe(0H)3鍵三是在生物模板上自組裝合CeO2；最后550℃煅燒去除模板，形成生物多級(jí)孔結(jié)