بررسی اثر مقدار و نوع کربن بر سنتز دما پایینSiC با استفاده از فرآیند احیای منیزیوترمال

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 9، دوره 5، شماره 17، آذر و دی 1393، صفحه 111-126   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

بهاره شکرگزار مجرد^{* 1}؛ امیرعباس نوربخش²؛ رضا ابراهیمی کهریزسنگی³

¹دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، اصفهان، ایران.

²استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا، اصفهان، ایران.

³دانشیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، اصفهان، ایران.

تاریخ دریافت: 16 شهریور 1393،  تاریخ پذیرش: 16 شهریور 1393 

چکیده

نانو SiC متخلخل با سطح ویژه بالا می‌تواند به عنوان پایه کاتالیست و هم­چنین، جهت بهینه نمودن فرآیند زینترینگ بدنه‌هایSiC بکار گرفته شود در این پژوهش بمنظور سنتز SiC متخلخل ابتدا میکرو‌حفره زئولیت ZSM-5 سنتز گردید. سپس عامل کربنی فورفوریل الکل درون حفرات زئولیت ZSM-5 تلقیح شد و نانو کامپوزیت زئولیت ZSM-5/فورفوریل الکل دراتمسفر آرگون و در دمای˚C 900 با زمان ماندگاری شش ساعت در درجه حرارت بیشینه کربونیزه شد. نانو کامپوزیت زئولیت ZSM-5/کربن بدست آمده بر اساس واکنش استوکیومتری با منیزیم ریز دانه مخلوط شد و در دمای 800 درجه‌‌ سانتی­گراد و با زمان ماندگاری شش ساعت قرار گرفت. هم­چنین، بمنظور بررسی تاثیر میزان و نوع کربن، کربن‌های متخلخل ناشی از ‌قالب‌های زئولیت سنتزی ZSM-5، زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت و مزو‌حفره‌‌  MCM-48 سنتز شدند. نانو کامپوزیت زئولیت ZSM-5/کربن‌با نسبت استوکیومتری منیزیم و با‌نسبت‌های گوناگون استوکیومتری از کربن‌های سنتز شده‌ و هم­چنین، کربن سیاه مخلوط گردید و در دو دمای گوناگون 650 و800 درجه سانتی­گراد با زمان ماندگاری شش ساعت در درجه حرارت بیشینه تحت اتمسفر آرگون قرار گرفت. نمونه‌ها در نهایت، تحت عملیات اسید شویی قرار گرفتند. زئولیت ZSM-5، نانو کامپوزیت زئولیت ZSM-5/کربن، کربن‌های پیش‌سازه سنتز شده و سیلیکون کاربید بدست آمده، به وسیله پراش اشعه‌‌ ایکس، آنالیز توزین حرارتی، میکروسکوپ الکترونی روبشی،XRF‌ و BETمشخصه‌‌یابی شدند. مقایسه‌‌ داده های ناشی از پراش اشعه‌‌ ایکس از نمونه‌ی سنتز شده به وسیله نانوکامپوزیت زئولیت ZSM-5/کربن و کربن CMK-1 با نمونه‌های دیگر نشان داد، استفاده از کربن‌با سطح ویژه‌‌ بالا (کربن CMK-1) با افزایش فاز کاربید ‌سیلیسیم همراه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

SiC؛ میکروحفره؛ منیزیوترمال؛ نانو کامپوزیت؛ فورفوریل الکل؛ زئولیتZSM-5

عنوان مقاله [English]

Investigation onthe effect of both Content and Type of Carbon on Low Temperature Synthesis of SiC by Using Magnesiothermal Reduction Process

نویسندگان [English]

B. SH¹؛ A.A N²؛ R. E³

چکیده [English]

porous nano-sic with high specific surface can be used as catalyst support and also for optimisation of the sic body sintering processes.in this paper,first micropore zeolite zsm-5 was synthesized to synthesis of porous sic Then ZSM-5 zeolite/furfuryl alcohol nanocomposite was carbonized in argon atmosphere at 900˚C with the retention time of 6 hours at the maximum temperature. ZSM-5 zeolite/obtained carbon nanocomposite was mixed with fine-grained magnesium according to the stoichiometry reaction and was put at 800˚C with the retention time of 6 hours. Porous carbons resulting from ZSM-5 synthesized zeolite molds, clinoptilolite natural zeolite and MCM-48 mesoporous were also synthesized to determine the amount and type of carbon. ZSM-5 zeolite/carbon nanocomposite was synthesized with different stoichiometry ratio of magnesium and stoichiometry ratio of different carbons and In the next step, the prepared samples were mixed with carbon black and was put at two different temperatures, 650 and 800˚C with the retention time of 6 hours at the maximum temperature under argon atmosphere. Finally, the samples were subjected to pickling operations. ZSM-5 zeolite, ZSM-5 zeolite/carbon nanocomposite, synthesized precursor carbons and obtained SiC were characterized by various techniques such as X-RAY Diffraction, Thermogravimetric, Scanning Electron Microscope, Fourier Transform Infrared Spectroscopy and X-ray Fluorescence. Comparison of XRD data of samples synthesized by ZSM-5 zeolite/carbon nanocomposite and CMK-1 carbon with other samples showed that the use of carbon with high surface area (CMK-1 carbon) is associated with increased SiC phase.

کلیدواژه‌ها [English]

Microporous, Magnesiothermic, Nanocomposite, Furfuryl alcohol, ZSM-5 zeolite