钛酸铝(aluminum titanate)多孔陶瓷具有较低的热膨胀系数,较低的热导率,较高的熔点,以及优异的抗腐蚀性和抗热震性等优点,在催化剂载体和过滤等领域得到了广泛的应用。本文主要通过微生物发泡法和淀粉原位固化法来制备了不同孔径、不同孔形貌的钛酸铝莫来石(Al2TiO5:AT,Mullite:M)多孔陶瓷,并对其成孔机理、孔隙率、孔径分布、烧结行为和力学性能进行了系统的研究。除此之外,由于固废粉煤灰含有大量的氧化铝和氧化硅,尤其还含有一定的氧化铁,因此我们也采用固废粉煤灰为原料制备了钛酸铝莫来石多孔陶瓷。对于高温流体应用的诸多领域,本研究具有一定的实际应用价值。在课题组以往钛酸铝的研究基础之上,为了优化AT-M多孔陶瓷材料的性能,研究了淀粉原位固化法的成型工艺以及多孔陶瓷的干燥工艺和烧结工艺,并系统分析了造孔剂和固含量对材料性能的影响。结果表明:最佳烧结温度为1400℃,产品的的主相为钛酸铝和莫来石相,添加10wt%玉米淀粉制备得到的AT-M多孔陶瓷,其抗折强度为11.5 MPa,显气孔率为54.7%,孔径的范围为1～15 μm。耐腐蚀性结果表明,当煅烧温度从1400℃升至1450℃时,样品在热H2SO4溶液和NaOH溶液中腐蚀10h,其质量损失率分别从1.03%下降到0.36%和4.39下降到2%,具有更加优异的耐酸腐蚀性。对采用微生物发泡-淀粉固化-冰浴法制备多级孔结构大孔隙钛酸铝莫来石多孔陶瓷的成孔机理和孔结构控制进行了系统研究。数据对比显示:样品的气孔率显著被提高,达到了 58.77%～76.74%的孔隙率。样品中存在着两个不同级别的气孔,一级孔为具有高的三维贯通性和几百微米级孔径的大孔,由酵母菌发酵发泡形成,孔径介于200～400 μm,均匀地分布在整个样品基体内;二级孔的孔径在2.44 μm左右,均匀分布于大孔的孔壁上,主要由淀粉燃烧分解后形成。固含量、面粉的含量和酵母菌的含量都影响了孔径分布。尤其是酵母菌含量对孔结构的均匀性产生了显著影响。结果表明,样品的显气孔率为58.77%～76.74%,抗压强度为3.2～13.98 MPa,大孔的孔径分布范围为 200～400μm,微孔的孔径为2.44 μm左右。由于制备的样品具有较高的孔隙率和贯通性、良好的抗压强度和可控的孔径分布,因此,它们有望在工程应用领域得到广泛的应用。考虑到资源的可再生和环保问题,以固废粉煤灰为原料,采用淀粉固化法制备AT-M复合多孔陶瓷,并且对合成路线进行了系统研究。结果显示:在1350℃烧结保温2h,多孔陶瓷的显气孔率约为52.8%,孔径分布范围为0.16～2.9 μm,抗折强度为29.6 MPa。耐腐蚀性数据显示,样品在NaOH溶液和H2SO4溶液腐蚀1 0h的质量损失率仅仅分别为0.42%和2.19%。腐蚀8h后,样品的平均抗折强度分别保持在21.6±0.53和20.84±0.6 MPa。这些结果表明,这些AT-M复合多孔陶瓷具有更好的耐碱腐蚀性能。