多孔陶瓷自身特殊的孔道結(jié)構(gòu)使其被廣泛用作高溫隔熱材料、氣/液過濾、凈化分離及催化劑載體材料等。本文先以高純Si粉為原料,通過發(fā)泡-注凝法及熔鹽輔助發(fā)泡-注凝法合成了α-Si₃N₄陶瓷粉體,研究了熔鹽種類和用量及氮化條件對所合成粉體的影響,并根據(jù)密度泛函理論（DFT）計算研究了Si₃N₄的形成過程。其次,采用發(fā)泡-注凝催化氮化及發(fā)泡-注凝原位催化氮化法分別制備了Si₃N₄、Si₃N₄/SiC及Si₃N₄/BN多孔陶瓷,研究了催化方式、催化劑種類及用量和反應(yīng)溫度等因素對所制備多孔陶瓷常規(guī)物理性能的影響,并研究了所制備Si₃N₄/BN多孔陶瓷的藥物污水吸附性能;依據(jù)DFT計算結(jié)果,探討了雜質(zhì)Fe對低溫催化氮化生成Si₃N₄的作用機理。最后,以三聚氰胺和硼酸為原料,通過發(fā)泡-注凝及直接注凝法... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：182 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 文獻綜述
    1.1 前言
    1.2 α-Si_3N_4粉體研究進展
    1.3 SiC多孔陶瓷研究進展
        1.3.1 自結(jié)合SiC多孔陶瓷
        1.3.2 Si_3N_4 結(jié)合Si C多孔陶瓷
        1.3.3 Si OC結(jié)合Si C多孔陶瓷
    1.4 Si_3N_4多孔陶瓷研究進展
    1.5 BN多孔陶瓷研究
    1.6 多孔陶瓷在污水處理中的應(yīng)用
    1.7 密度泛函理論(DFT)在材料研究中的應(yīng)用
    1.8 本論文的研究內(nèi)容及意義
第2章 實驗
    2.1 實驗原料及設(shè)備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 主要實驗設(shè)備
    2.2 實驗過程
        2.2.1 發(fā)泡-注凝法制備a-Si_3N_4粉體
        2.2.2 發(fā)泡-注凝催化氮化制備Si_3N_4多孔陶瓷
        2.2.3 常規(guī)加熱發(fā)泡-注凝催化氮化制備Si_3N_4/SiC多孔陶瓷
        2.2.4 微波加熱發(fā)泡-注凝催化氮化制備Si_3N_4及Si_3N_4/Si C多孔陶瓷
        2.2.5 發(fā)泡-注凝催化氮化制備高孔隙率Si_3N_4/BN多孔陶瓷
        2.2.6 發(fā)泡-注凝法及直接注凝法制備BN多孔陶瓷
    2.3 檢測與表征
        2.3.1 物相檢測
        2.3.2 粉體表面性質(zhì)檢測
        2.3.3 樣品元素檢測
        2.3.4 顯微結(jié)構(gòu)表征
        2.3.5 多孔陶瓷常溫性能表征
        2.3.6 多孔陶瓷導(dǎo)熱性能表征
        2.3.7 多孔陶瓷比表面積表征
        2.3.8 多孔陶瓷藥物吸附性能表征
        2.3.9 密度泛函理論計算研究
第3章 熔鹽輔助發(fā)泡-注凝法制備a-Si_3N_4粉體
    3.1 發(fā)泡-注凝法制備a-Si_3N_4粉體
    3.2 熔鹽輔助發(fā)泡-注凝法制備a-Si_3N_4粉體
        3.2.1 NaCl輔助發(fā)泡-注凝法制備α-Si_3N_4粉體
        3.2.2 KCl輔助發(fā)泡-注凝法制備α-Si_3N_4粉體
    3.3 Si_3N_4形成過程研究
    3.4 小結(jié)
第4章 發(fā)泡-注凝催化氮化制備Si_3N_4多孔陶瓷及其常規(guī)物理性能研究
    4.1 高純Si粉為原料發(fā)泡-注凝催化氮化制備Si_3N_4多孔陶瓷
        4.1.1 氮化溫度對Si_3N_4多孔陶瓷物相及顯微結(jié)構(gòu)的影響
        4.1.2 催化劑用量對Si_3N_4多孔陶瓷物相、顯微結(jié)構(gòu)及常規(guī)物理性能的影響
        4.1.3 催化劑種類對Si_3N_4多孔陶瓷物相、顯微結(jié)構(gòu)及常規(guī)物理性能的影響
    4.2 工業(yè)Si粉為原料發(fā)泡-注凝原位催化氮化制備Si_3N_4多孔陶瓷
        4.2.1 氮化反應(yīng)溫度對Si_3N_4多孔陶瓷物相、顯微結(jié)構(gòu)及常規(guī)物理性能的影響
        4.2.2 固含量對Si_3N_4多孔陶瓷物相、顯微結(jié)構(gòu)及常規(guī)物理性能的影響
        4.2.3 加熱方式對Si_3N_4多孔陶瓷常規(guī)物理性能的影響
    4.3 工業(yè)Si粉為原料發(fā)泡-注凝協(xié)同催化氮化制備Si_3N_4多孔陶瓷
    4.4 發(fā)泡-注凝催化氮化所制備Si_3N_4多孔陶瓷性能對比
    4.5 小結(jié)
第5章 發(fā)泡-注凝催化氮化制備Si_3N_4/Si C多孔陶瓷及其常規(guī)物理性能研究
    5.1 常規(guī)加熱發(fā)泡-注凝催化氮化制備Si_3N_4/Si C多孔陶瓷性能及其常規(guī)物理性能研究
        5.1.1 添加劑對Si/Si C陶瓷漿料zeta電位的影響
        5.1.2 氮化溫度對Si_3N_4/Si C多孔陶瓷常規(guī)物理性能及顯微結(jié)構(gòu)的影響
        5.1.3 低溫氮化機理研究
    5.2 微波加熱發(fā)泡-注凝催化氮化制備Si_3N_4/Si C多孔陶瓷及其常規(guī)物理性能研究
        5.2.1 氮化溫度及時間對Si_3N_4/Si C多孔陶瓷物相的影響
        5.2.2 Si_3N_4/Si C多孔陶瓷孔徑分布及顯微結(jié)構(gòu)
        5.2.3 氮化溫度及時間對Si_3N_4/Si C多孔陶瓷常規(guī)物理性能的影響
    5.3 發(fā)泡-注凝催化氮化所制備Si_3N_4/Si C多孔陶瓷性能對比
    5.4 小結(jié)
第6章 發(fā)泡-注凝催化氮化制備高孔隙率Si_3N_4/BN多孔陶瓷及其藥物污水吸附性能研究
    6.1 發(fā)泡-注凝催化氮化制備高孔隙率Si_3N_4/BN多孔陶瓷性能及藥物污水吸附性能研究
    6.2 發(fā)泡-注凝原位催化氮化制備高孔隙率Si_3N_4/BN多孔陶瓷性能及藥物污水吸附性能研究
    6.3 發(fā)泡-注凝催化氮化所制備Si_3N_4/BN多孔陶瓷藥物吸附性能對比
    6.4 小結(jié)
第7章 發(fā)泡-注凝法及直接注凝法制備BN多孔陶瓷及其藥物污水吸附性能研究
    7.1 發(fā)泡-注凝制備BN多孔陶瓷及其藥物污水吸附性能研究
        7.1.1 發(fā)泡-注凝制備BN多孔陶瓷及其藥物污水吸附性能研究
        7.1.2 BN多孔陶瓷吸附機理研究
        7.1.3 發(fā)泡-注凝法制備BN摻雜多孔陶瓷及其藥物污水吸附性能的影響研究
        7.1.4 BN摻雜多孔陶瓷吸附機理研究
    7.2 直接注凝法制備BN多孔陶瓷及其藥物污水吸附性能研究
    7.3 發(fā)泡-注凝法與直接注凝法所制備BN多孔陶瓷吸附性能比較
    7.4 小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 后期工作及發(fā)泡-注凝法制備α-Si_3N_4粉體推廣經(jīng)濟效益展望
        8.2.1 后期工作展望
        8.2.2 發(fā)泡-注凝法制備α-Si_3N_4粉體推廣經(jīng)濟效益展望
    8.3 本論文的創(chuàng)新點
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果
附錄2 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]催化氮化反應(yīng)Si3N4增強SiC基復(fù)相耐高溫材料的研究[J]. 黃軍同,張夢,李喜寶,胡智輝,馮志軍,劉明強,羅軍明.  陶瓷學(xué)報. 2018(04)
[2]含h-BN復(fù)相陶瓷制備及性能研究進展[J]. 李延軍,劉冬華,張電,馬昱昭.  材料導(dǎo)報. 2018(15)
[3]高導(dǎo)熱陶瓷材料的研究現(xiàn)狀與前景分析[J]. 江期鳴,黃惠寧,孟慶娟,張王林,黃辛辰,張國濤.  陶瓷. 2018(02)
[4]冰模板法制備反應(yīng)結(jié)合多孔Si3N4/SiC復(fù)相陶瓷[J]. 馬永華,羅民,呂玉琴,丁肖怡,候廣亞.  人工晶體學(xué)報. 2014(08)
[5]控溫活化燃燒合成α-Si3N4的動力學(xué)研究[J]. 陳松林,楊筠,林志明,李江濤,趙海雷,孫加林.  無機材料學(xué)報. 2004(06)

碩士論文
[1]海泡石多孔陶瓷的制備、表面改性及其油水分離性能研究[D]. 張俊.武漢科技大學(xué) 2019
[2]熔鹽法制備氮化碳、氮化鋁、氮化硼及硼碳氮粉體[D]. 田亮.武漢科技大學(xué) 2018



本文編號：3427179