碳化硅的形貌控制及其催化应用研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ztcld2003
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碳化硅(SiC)具有优异的物理、化学及电学等性能,因而在机械制造、工业催化、半导体器件等领域有着巨大的应用价值。合成SiC的方法众多,其结构及形貌也各异。本论文运用碳热还原反应,通过调控烧成制度合成了比表面积超过100m2g-1的SiC;通过调控催化剂的加入量合成了蜂窝状、纳米线、纳米棒、片状、微球等不同形貌和大小的SiC;利用SiC做催化剂载体,负载金属Ni后应用于CH4-SiO2干重整反应,表现出较高的催化效率,并且提高了催化剂的抗积碳能力。通过X射线衍射(XRD)、氮气物理吸附-脱附、能量弥散X射线谱(EDS)、X射线能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)及透射电镜(TEM)等手段对所制的的产品进行了表征。通过利用正交试验方法对高比表面积SiC的合成进行系统研究,得到最佳制备条件:采用碳热还原反应,将SiO2/C复合材料在1300℃下焙烧1-3h,得到的SiC的比表面积超过130m2g-1。SiC形貌的调控是以CeO2作为催化剂的条件下进行。通过综合研究催化剂的加入量、反应温度及反应时间等条件对SiC形貌的影响,合成了具有不同形貌和结构的SiC,总结了合成条件影响SiC形貌的规律。并初步探索了利用碳热还原法合成SiC纳米线的生长机理。将Ni, CeO2负载到所制备的SiC微球上,制得Ni/CeO2/SiC催化剂,进行催化CH4-CO2制合成气反应研究,结果表明:800℃下,催化剂表现出良好的催化性能,CH4和CO2最高转化率达到90%,H2和CO选择性达到100%;在加入适量CeO2作助催化剂时,催化剂的抗积碳能力得到显著提升,随着助催化剂的加入量继续增加,催化剂的抗积碳能力继续提升,但催化效率却有明显下降。
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