Закономерности формирования структуры и текстуры металлокерамики при гидротермальном окислении алюминия

• Автор: Потапова, Юлия Владиславовна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 142 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Некоторые свойства и основные методы получения керамометаллов.

1.1.1. Свойства керамометаллов.В

1.1.2. Методы получения керамометаллов.

1.1.3. Применение керамометаллов в катализе.

1.2. Закономерности окисления алюминия

1.2.1. Особенности окисления алюминия кислородом

1.2.2. Взаимодействие алюминия с водой, природа продуктов реакции гидротермального окисления

1.2.3. Количественные исследования реакции окисления алюминия

ЬЗ.Физикохимические свойства гидроксосоединений алюминия

1.3.1. Виды гидроксидов алюминия, методы их получения, основные структурные особенности.
1.3.2. Влияние способов приготовления гидроксосоединений алюминия
на структуру и текстуру оксидов алюминия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Приготовление керамометаллических композитов.
2.2. Физикохимические методы исследования керамометаллических композитов
2.2.1. РФА
2.2.2. ИКспектроскопия.
2.2.3. ВИМС.
2.2.4. Удельная поверхность
2.2.5. Адсорбционные измерения
2.2.6. Электронномикроскопические исследования
2.2.7. Дериватографический анализ
2.2.8. Порометрия.
2.2.9. Прочность образцов.
ш 2.2 Распределение частиц по размерам.
2.2 Истинная плотность образцов.
2.2 Малоугловое рассеяние.
2.2 Химический анализ.
2.3. Изучение каталитических свойств композитов.
2.3.1. Окисление бутана и СО
2.3.2. Паровая конверсия метана
ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ
3.1. Формальная кинетика окисления
3.2. Природа продуктов реакции гидротермального синтеза и их
эволюция в процессе реакции.
3.2.1. Анализ продуктов реакции по данным дериватографического анализа и данным ИКспектроскопии.
3.2.2. Анализ продуктов реакции по данным рентгенофазового анализа
и последовательность стадий реакции ГТО.
3.3.3. Применение метода МУР для исследования эволюции продуктов реакции.
3.3. Факторы, влияющие на удельную реакционную способность алюминия.
ГЛАВА 4. МАКРОХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИТОВ.
4.1. Количественный анализ факторов, определяющих основные
свойства металлокерамики АОзА1.
4.1.1. Критерий ПиллингаБедворта как фактор, определяющий текстурные и механические свойства металлокерамики
4.1.2. Взаимосвязь между истинной и кажущейся плотностью керметов
4.1.3. Зависимость объема пор А0зА1 керметов от степени превращения алюминия
4.1.4. Распределение макропор в композитах по размерам
4.2. Факторы, определяющие механическую прочность гранул композита.
ГЛАВА 5. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ МИКРОТЕКСТУРЫ КОМПОЗИТОВ
5.1. Зависимость удельной поверхности композитов от глубины
ф протекания реакции окисления алюминия
5.2. Особенности мнкро и мезопористой структуры формирующегося оксида алюминия и ее эволюция в
зависимости от различных условий реакции
5.3. Эволюция частиц оксида алюминия в композитах по данным электронной микроскопии.
5.4. Взаимосвязь механизма реакции терморазложения гидроксосоединений бемита и особенностей микро и мезопористой структуры оксида алюминия.
ГЛАВА 6. МОДЕЛЬНЫЕ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ НА
ОСНОВЕ КЕРМЕТОВ.
6.1. Катализаторы полного окисления на основе I оксидных систем
6.2. Катализаторы паровой конверсии метана на основе iI композитов
ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.

Список сокращений
КТР коэффициент теплового расширения КПД коэффициент полезного действия АК активный компонент ППМ пористые проницаемые материалы МХА механохимическая активация МА механическая активация ТХА термохимическая активация ПБ псевдобемит.
Б бемит
СМП субмикронные порошки
ГГО гидротермальное окисление
ПАВЧ порошок алюминия высокой чистоты
ДТА дифференциальный термический анализ
ДТГ дифференциальный термогравиметрический анализ
ИКС инфракрасная спектроскопия
ВИМС вторичная ионная массспектроскопия
РФА рентгенофазовый анализ
УРС удельная реакционная способность
МУРР малоугловое рассеяние рентгеновских лучей
ОКР область когерентного рассеяния
ГЦК гранецентрированная кубическая решетка
СЭМ сканирующая электронная микроскопия
РП ртутная порометрия
КМТ 0, КМТ 0, КМТ 0 керамометаллы, синтезированные из порошка марки ПА4 при соответствующих температурах и равновесных давлениях паров воды
Введение
Введение


Аналогичная реакция наблюдается при контакте расплава алюминия с твердыми веществами со структурой шпинели З4 тв. А1 ж. А 3 М ж. По данным сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, образующийся оксид представляет собой сплошную сеть с вкраплениями металла в виде волокон или каналов. Структура шпинели в процессе реакции разрушается. Керамометаллы, полученные описанными способами, представляют собой непористые или малопористые композиты, которые затруднительно использовать в катализе. Их применяют в основном в электронике и в качестве конструкционных материалов. Литературный обзор
пенометаллы с низкой удельной поверхностью наносится оксидный слой либо в виде активного компонента оксида переходного металла , либо в виде пористого инертного керамического слоя подложки с высокой удельной поверхностью. В состав подложки обычно входят оксиды алюминия, кремния и т. Активный компонент вводится в подложку на последней стадии. Например, при изготовлении сотовых блочных катализаторов сначала наносится оксид алюминия, а затем блоки пропитывают солями металлов, содержащими активный компонент АК ,. Наличие пористого термостабильного слоя способствует диспергации активного компонента, предотвращению его спекания, увеличению степени его использования. Нанесение подложки может осуществляется наклеиванием оксида из суспензии ,, при этом , как правило, применяется жидкостное перемалывание порошкообразных компонентов, которые затем наклеиваются на носитель. Так, в наклеивание суспензии производится на предварительно обработанные кислотой керамические трубки, что увеличивает поверхность носителя и улучшает адгезию наносимой суспензии. Также подложку наносят плазменным напылением соединений А1 . Имеется информация о наклеивании порошков алюминия на металлическую основу с последующей гидротермальной обработкой и термообработкой на воздухе . В изучены процессы газофазного алитирования керамических металлоблоков во фторактивированной среде, когда блок помещается над порошковой смесью активаторА1Рз,нейтральный разбавитель А, основной компонент порошок А1 и нагревается выше 0С. При нагреве в смеси происходят реакции с образованием субфторидов алюминия, которые при оседании на блоке диспропорционируют, высвобождая атомарный алюминий, который диффундирует в материал блока. Литературный обзор
В большинстве случаев на металлическую основу наносится тонкий слой оксида с толщиной, не превышающей 0 мкм ,,. Получаемые такими методами катализаторы отличаются недостаточно развитой пористой структурой. Поэтому количество вводимого в такой керамический слой активного компонента, в пересчете на общую массу, невелико и обычно в качестве А К для таких носителей используют платиновые металлы. Данные катализаторы применяются для процессов полного окисления, очистки выхлопов автомобильных двигателей. Однако, с течением времени возможно отслаивание керамического слоя вследствие разницы КТР коэффициента теплового расширения металлической и оксидной фазы . Известны также пористые проницаемые материалы ППМ, при синтезе которых используют методы порошковой металлургии ,. Такие материалы обладают высокоразвитой ультрамакропористостью с размерами пор до нескольких миллиметров, но не обладают микропористостыо, вследствие чего не могут использоваться в качестве носителей без высокопористой подложки. Катализаторы на основе ППМ, фольги отличает достаточно высокая теплопроводность и механическая прочность, сравнимая с прочностью соответствующих металлов. Так, в теплопроводность носителей на основе алюминия 0 ВтмК на порядок выше теплопроводности носителей на основе нержавеющей стали ВтмК. Однако, нанесение высокопористой подложки вторичного носителя на такие материалы не решает проблему термостабильности активного компонента при длительном воздействии реакционной среды. Известны методы получения пористых материалов с использованием в качестве предшественника кермета, основанные на полном окислении порошкообразного алюминия. Приведенный метод получения ППМ применим в основном для оксидных систем сложных форм.