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《先驅(qū)體法制備sic陶瓷多孔吸附纖維的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院博士學(xué)位論文摘要在全面綜述多孔吸附材料研究情況的基礎(chǔ)上，論述了制備非氧化物陶瓷多孔吸附纖維的意義和難點(diǎn)。提出利用先驅(qū)體法制備SiC多孑L吸附纖維的思路，并以此為出發(fā)點(diǎn)，開(kāi)展了SiC多孔吸附纖維制備的探索性研究，以期為非氧化物陶瓷多孔吸附纖維的研究和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。從聚碳硅烷(PCS)先驅(qū)體出發(fā)，利用先驅(qū)體纖維及其裂解纖維，通過(guò)多種活化方法，成功制備出了五種SiC多孔吸附纖維，比表面積最高可達(dá)990m2／g。發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)研究了PCS不熔化纖維在裂解過(guò)程中的成孔現(xiàn)象和成因。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PCS不熔化纖維在300—600℃熱處理時(shí)，纖維中會(huì)形成大量微孔
2、，得到一種半裂解多孑L纖維(PF．SP纖維)，比表面積達(dá)400—600m2／g。研究認(rèn)為，纖維孔隙生成的原因，主要是PCS分子鏈端頭的斷裂，生成低分子逸出造成的，交聯(lián)度的增加有利于纖維中孔隙的形成。利用SiC．C纖維(由PCS和瀝青的共混纖維裂解制備的SiC纖維)，通過(guò)空氣活化制備出一種SiC多孔吸附纖維(PF．D纖維)，纖維的中孔比例較高，比表面積達(dá)283m2／g。雖然SiC—C纖維的富碳程度較高，但仍有較好的耐氧化性。若采用C02作活化氣氛，活化溫度應(yīng)高于裂解溫度，且活化效果不理想。采用SiC．C纖維，通過(guò)KOH／N2活化的方法制備出一種SiC多孔吸附纖維
3、(PF．C纖維)，纖維中的孔基本為微孔，表面積最高可達(dá)990m2／g。PF．C纖維的碳含量較高(66wt％)，呈現(xiàn)“皮一芯”結(jié)構(gòu)，皮層碳含量較高，芯部硅含量較高。采用SiC纖維(由PCS不熔化纖維裂解制備的SiC纖維)，通過(guò)KOH／C02活化的方法制備出一種SiC多孔吸附纖維(PF．A纖維)，比表面積達(dá)680m2／g，纖維含有微孔和中孔，中孔比例相對(duì)較高。PF—A纖維碳含量低于PF．C纖維，同樣呈現(xiàn)“皮一芯”結(jié)構(gòu)，皮層碳含量較高，芯部硅含量較高。研究認(rèn)為，KOH活化使纖維出現(xiàn)“皮一芯”結(jié)構(gòu)的原因，主要是由于KOH活化時(shí)，更傾向于對(duì)纖維中的含Si結(jié)構(gòu)產(chǎn)生刻蝕的緣
4、故。KOH可與纖維中的SiC。Ov相反應(yīng)生成可溶的硅酸鹽，當(dāng)KOH從纖維表面向內(nèi)部滲入，纖維外層的含Si結(jié)構(gòu)更多地與KOH反應(yīng)，并形成更多孔隙，導(dǎo)致纖維外層的物理形質(zhì)與內(nèi)部產(chǎn)生明顯的差別，從而形成了外層碳含量高、內(nèi)層硅含量高的“皮一芯”結(jié)構(gòu)，且活化程度越高，纖維碳含量越高。增加纖維的碳含量，可加劇KOH對(duì)纖維的刻蝕，使纖維更易被活化。ZnCl2可使PCS不熔化纖維在較低溫度下可發(fā)生分解和無(wú)機(jī)化轉(zhuǎn)變，并使裂解纖維的碳含量大幅降低，但會(huì)減小纖維中的孔隙結(jié)構(gòu)。ZnCl2用量越大，纖維的碳第i頁(yè)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院博士學(xué)位論文含量越低，比表面積越小?？刂芞nCl2
5、用量，可制備出富Si的SiC纖維。通過(guò)對(duì)富Si的SiC纖維的HF二次活化，制備了一種SiC多孔吸附纖維(PF．B纖維)，纖維以微孔為主，比表面積達(dá)970m2儋。SiC纖維的富Si程度較高時(shí)，纖維內(nèi)部會(huì)形成連續(xù)的Si02相。通過(guò)HF刻蝕，可在纖維中形成大量的孔隙結(jié)構(gòu)。采用瀝青和PCS共混纖維，通過(guò)ZnCl2活化、高溫?zé)崽幚淼姆椒?，制備出了一種SiC多孔吸附纖維(PF—E纖維)，纖維以微孔為主，比表面積達(dá)305mz／g。研究發(fā)現(xiàn)，加入瀝青的先驅(qū)體纖維可通過(guò)ZnCl2活化，在無(wú)機(jī)化轉(zhuǎn)變過(guò)程中形成大量孔隙(瀝青含量越大，孔隙越多)，所得纖維經(jīng)高溫處理可得到PF．E纖維
6、。PF．B和PF．E纖維結(jié)構(gòu)均勻，沒(méi)有出現(xiàn)“皮一芯’’結(jié)構(gòu)，碳含量明顯低于PF-A和PF．C纖維。研究了本論文制備的部分多孔吸附纖維的H2吸附性能。發(fā)現(xiàn)較高的比表面積和豐富的微孔，有利于H2的吸附。如微孔比例較高的PF．SP纖維和PF—C纖維在．196℃、0．1MPa時(shí)的H2吸附量高于PF．A纖維，分別為0．69wt％和1．15wt％。由于具有較高的比表面積，PF．SP、PF—A和PF．C纖維的H2吸附性能明顯高于SiC納米管和碳納米管。主題詞：SiC，多孔吸附纖維，先驅(qū)體，聚碳硅烷，瀝青，活化第ii頁(yè)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院博十學(xué)位論文ABSTRACTPor
7、ousfibersarewidelyusedincatalysisandseparationduetolargeporosityandconvenientapplication．Theirdevelopmentinindustryanddailyusagearepromising．Butpoorthermalstability．oxidationresistanceorlowsurfacearealimittheapplicationofexistingporousfibers，especiallyinthefieldsofhightemperature，hi
8、ghhumidityandcausti
