碳化還原法制備納米碳化鉻粉末-預(yù)覽頁
【正文】 2）氧化鉻粉體在耐火材料中的應(yīng)用Cr203本身具有良好的耐熱性能，含Cr203的耐火材料廣泛用于各種工業(yè)窯爐。由于鉻可以以不同價(jià)的氧化物存在，因此氣氛中的氧分壓和溫度對(duì)鉻的氧化物都是敏感的。在顏料實(shí)際應(yīng)用時(shí)，除顏色外，著色力是一項(xiàng)重要指標(biāo)。在尖晶石型、剛玉型、氧化錫、氧化鈦、錫屑石等溫度物質(zhì)中加入少量的Clp，使之固熔而呈色。 碳化鉻的制備方法現(xiàn)在，各種各樣合成碳化鉻粉末的方法已經(jīng)被研究，包括直接元素反應(yīng)法[13]、機(jī)械合金化法[14]、程序升溫反應(yīng)法[15]和氣相還原碳化法[16]。真空還原，特別是真空碳熱還原金屬氧化物或化合物提取金屬或碳化物的工藝。它主要是利用高能球磨的方法，通過粉末顆粒之間、粉末顆粒與磨球之間長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生非常激烈的研磨，使粉末產(chǎn)生塑性變形、加工硬化和破碎。 1996年汪兆泉等[21]人在專利CN1176224A中提出了碳化鉻粉末的制備方法：采用氧化鉻為主要原料，用碳作還原劑，按照一定的配比和工藝路線，生產(chǎn)出含碳量在12%以上、碳化率在99%以上的碳化鉻。該方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如較低的反應(yīng)溫度、較短的反應(yīng)時(shí)間等；但也存在一些缺點(diǎn)，如工藝較復(fù)雜，采用H2或H2/CH4碳化，增加了生產(chǎn)成本。Cintho等[24]人通過高能球磨鉻粉和石墨粉，隨后在800℃、2h條件下，氬氣氣氛中進(jìn)行熱處理，最終得到碳化鉻粉末（Cr3C2和Cr7C3）。該方法存在的主要問題是工藝較復(fù)雜，并且制得的碳化鉻粉末的粒度偏大，不能滿足碳化鉻粉末在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用。然后在H2CH4氣氛中氣相碳化2h，得到不同形貌的Cr3C2粉末。首先將納米三氧化二鉻和納米碳黑均勻混合，可采用滾動(dòng)球磨、高能球磨等方法，并加入硬脂酸、十二烷基硫酸鈉等表面活性劑進(jìn)行改性。以一定配比，研究不同溫度對(duì)制備納米碳化釩粉末的影響，主要采用以下測(cè)試手段：a采用X射線衍射儀分析不同溫度下反應(yīng)產(chǎn)物的物相組成；b采用金相顯微鏡分析不同溫度下反應(yīng)產(chǎn)物的微觀形貌；c采用紅外吸收光譜儀分析不同溫度下產(chǎn)物的化學(xué)鍵。本課題在制備納米碳化鉻時(shí)，采用了如圖11所示的技術(shù)路線反應(yīng)物原料料配比配制溶液加熱、干燥 前驅(qū)體粉末放入碳管爐升溫至反應(yīng)溫度物相分析微觀組織分析2實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)原料納米碳黑：產(chǎn)地攀枝花，粒度50nm，粉末分散性良好。烘 箱：上海市實(shí)驗(yàn)食品總廠生產(chǎn)。干燥時(shí)間為5—6h，溫度為90℃。實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：管壓40 KV，電流25 mA，CuKα，λ= nm，掃描速度為：，掃描范圍為：2θ=20~90o。 紅外線譜分析采用紅外吸收光譜儀（紅外分光光度計(jì)），日本島津公司生產(chǎn)，型號(hào)是IRPrestige21，儀器分析電壓為220V。說明900℃的反應(yīng)溫度偏低，沒有達(dá)到碳化還原的條件。由此可知在此溫度下反應(yīng)物之間發(fā)生了反應(yīng)，按照反應(yīng)機(jī)理的過程生成了所需物質(zhì)納米碳化鉻。 （a）100倍 (b)—500倍(c)—1000倍圖 以上3圖是納米碳黑含量為28%，燒成溫度是900℃時(shí)的金相顯微圖片。 （a）100倍 （b）500倍（c）1000倍圖 以上3圖是納米碳黑含量為26%，燒成溫度是900℃時(shí)的金相顯微圖片。綜上幾個(gè)圖片所知當(dāng)燒成溫度為1100℃，納米碳黑含量為26%或28%時(shí)，反應(yīng)生成物沒有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，粒度比較細(xì)而且均勻。2） 燒成溫度低于1100℃時(shí)反應(yīng)物納米碳黑和納米氧化鉻的反應(yīng)不充分，生成物的粒度比較粗，顆粒不均勻，有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象3） 燒成溫度為1100℃時(shí)，反應(yīng)物納米碳黑和納米氧化鉻的反應(yīng)比較充分，生成物碳化鉻的粒度比較細(xì)，顆粒均勻，沒有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象4） 在900℃，1000℃，1100℃3個(gè)溫度條件下，當(dāng)溫度為1100℃時(shí)反應(yīng)生成了碳化鉻，當(dāng)溫度為900℃和1000℃時(shí)沒有碳化鉻的生成，可知碳化鉻生成的最低溫度為1100℃5） 在溫度為1100℃是出現(xiàn)有碳鉻鍵，當(dāng)溫度低于1100℃時(shí)，紅外線譜中沒出現(xiàn)碳鉻鍵，這說明在燒成溫度為1100℃時(shí)，反應(yīng)物之間發(fā)生反應(yīng)，生成碳化鉻，當(dāng)溫度低于1100℃時(shí)，沒有碳鉻鍵的生成，說明此時(shí)反應(yīng)物之間沒有發(fā)生反應(yīng)，沒有碳化鉻的生成。從接到論文題目到實(shí)驗(yàn)的完成，再到整篇論文的完成，每走一步對(duì)我來說都是一次新的嘗試和挑戰(zhàn)。 Particular Materials, 1998: P9–P15.[10]章亞飛,等. 鉻綠(Cr2O3) 的制作與使用體會(huì)[J ] . 陶瓷工程,1994 ,27(11) 1[11]周公度. 化學(xué)原理的應(yīng)用(第二版) [M] . 北京:高等教育出版社,2000. 291 299[12]王士文,秦永寧,趙玉娟. Cr2O3 Al2O3 催化劑半導(dǎo)性對(duì)催化性能的影響[J] . 催化學(xué)報(bào),1993 , (14) :1791[13] P. Schwarzkopf, P. Kieffer. Refractory hard metals[M], New York: MacMillan, 1953.[14] B. Zhang, . Li. Synthesis of vanadium carbide by mechanical alloying[J]. J. Alloy. Compd., 2005, 392 (12): 183186.[15] R. Kapoor, . Oyama. Synthesis of vanadium carbide by temperature programmed reaction[J]. J. Solid. State. Chem., 1995, 120 (2): 320326.[16] . Oyama, . Schlatter, . MetcalfeIII, . Lambert. Preparation and characterization of early transition metal carbides and nitrides[J]. Ind. Eng. Chem. Res., 1988, 27: 16391648.[17] K. Hirota, K. Mitani, M. Yishinaka, O. Yamaguchi. Simultaneous synthesis and consolidation of chromium carbides (Cr3C2, Cr7C3 and Cr23C6) by pulsed electriccurrent pressure sintering[J]. Materials Science and Engineering A, 2005, 399 (12): 154160.[18] S. Gomari, S. Sharafi. Microstructural characterization of nanocrystalline chromium carbides synthesized by high energy ball milling[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2010, 490 (12): 2630.[19] R
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