多孔氧化铝陶瓷的制备研究【字数：12059】
本课题采用不同种粒径的微米级氧化铝粉体为原料，加入不同比例的造孔剂和玻璃相助剂以及粘接剂，使用不同的温度在相同的保温时间进行烧结，得到表面形态和内部结构有些许不同的氧化铝多孔陶瓷。对所有样品进行筛选，对比分析不同组分下片体的气孔率，再进行XRD和SEM分析，研究原料的不同粒径对气孔率及气孔大小的影响，研究造孔剂用量对气孔率的影响，研究碳酸钠作为玻璃相助剂对多孔陶瓷烧结温度的影响。本实验得出结论是，用5μm的氧化铝粉作原料，添加20%的造孔剂和1%的玻璃相助剂，在1500℃下烧结出的样品性能最佳。
目 录
1.前言 1
1.1引言 1
1.2多孔陶瓷的研究背景 1
1.3多孔陶瓷发展历史及现状 2
1.4多孔陶瓷的制备技术概述 3
1.4.1添加造孔剂 3
1.4.2利用有机泡沫浸渍 4
1.4.3发泡的工艺 4
1.4.4挤压成型法 4
1.4.5颗粒堆积法 4
1.4.6溶胶凝胶法 4
1.5多孔陶瓷材料的应用 4
1.5.1过滤材料 5
1.5.2生物材料 5
1.5.3作催化剂载体 5
1.5.4用作建筑材料 5
1.5.5隔膜材料 5
1.5.6传感材料 5
1.6本课题的研究目的和内容 6
1.6.1研究的目的 6
1.6.2研究的内容 6
2实验的方法与过程 7
2.1引言 7
2.2原料的选取 7
2.2.1原料的来源 7
2.2.1原料的性能 7
2.3试样的制备 9
2.3.1工艺流程 8
2.3.2混料 8
2.3.3成型技术 8
2.3.4烧结 9
2.4分析检测手段 9
2.4.1气孔率的测定 9
2.4.2 X射线衍射（XRD）分析 10
2.4.3扫描电子显微镜（SEM）分析 10
3.实验结果分析 11
3.1气孔 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
率的表征 11
3.1.1样品筛选 11
3.1.2气孔率 12
3.2结构与形貌表征 13
3.2.1XRD的表征 13
3.2.2SEM的表征 15
4.总结 17
4.1结论 17
4.2展望 17
参考文献 18
致谢 19
1.前言
1.1引言
气孔功能陶瓷是多孔陶瓷的另一种别称，因其具有一定的尺寸和定量的孔隙结构而闻名于世。该种新型材料大部分由堇青石、碳化硅构成，当其进行高温烧结时，其内会形成许多大大小小、形状不一的气孔，气孔与气孔之间情况不一，有的相通，有的闭合。多孔陶瓷的另一大优势在于其表面形成的微孔和孔洞不仅有较小的体积和密度，还具有较高的孔隙率，而孔隙率是衡量多孔陶瓷好坏的重要指标之一[1]，在某种程度上直接决定了其性能的高低。一般情况下，拥有较高孔隙率多孔陶瓷材料，在隔热性和过滤性方面性价比更高，据此多孔陶瓷材料也被应用于许多其他工业领域。随着产业对多孔陶瓷的需求逐步增大、应用范围的扩展以及科技的进步，使人们对多孔陶瓷的研究更加专注。而不管考虑到是控制比表面，还是考虑到成本、生产的难易程度，氧化铝多孔陶瓷都能兼顾到。
1.2多孔陶瓷的研究背景
多孔陶瓷材料有以下几个特点：
气孔率高。多孔陶瓷最突出的特点是气孔数量多且分布均匀，可用过人为调整。按孔的结构分类，能通过液体或气体的为开口气孔，气孔开放的陶瓷可用作过滤和吸附；不能通过液体或气体的是闭口气孔，气孔闭合的陶瓷常用于隔热、隔音材料。
强度高。碳化硅、二氧化硅和氧化铝在高温烧结作用下，自身强度就很高的原料在烧结时颗粒边缘地带发生粘结作用，高温熔化可以在电阻炉中，也可以通过铝热反应，从而得到更高强度的陶瓷材料。
过滤性能良好、能再生。由于陶瓷材料比表面积大、气孔率高，可以用来过滤空气中污染物质，如悬浮颗粒、胶状分散体和微生物，涉及到工业和环保项目。通过调整孔尺寸来过滤气体或液体，结合多孔陶瓷的耐腐蚀性还能处理重金属工业废水。无机陶瓷过滤材料清洁、消毒起来非常方便，用气体或液体多次冲洗即可，减小了企业的经济压力。
物理性质稳定、化学性质稳定。在酸性和碱性条件下性质和功能均不发生变化，在高温高压条件下依然能保持良好的性能，且对环境的污染很小，对人体产生的影响也很小，环保，所以能适用于重工业、轻工业及环境工程。
在多孔陶瓷中添加粘接剂（如水玻璃）和增塑剂（如粘性土）均可以增加产品的强度，添加造孔剂（如淀粉）可以提高气孔率[2]，添加分散剂可以使浆料更加稳定，添加流变剂可以使产品成型更加容易，添加粘结剂可以使坯体成型难度降低[3]，添加消泡剂可以减少坯体开裂的概率，我们可以通过改变原料的组分和烧结的方式进行探究，从而得到符合需求的产品。
多孔陶瓷按内部结构可分为蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷。泡沫陶瓷从外观上看起来与泡沫类似，因其质轻、可再生、经济性，在重工业和轻工业领域都得到了很好的应用；而蜂窝陶瓷在化工行业用途十分广泛，如汽车尾气的催化，窑炉的蓄热，金属的冶炼等，是得益于其显著的抗热冲击性。
多孔陶瓷按材料可分为以下几个方面：
（1）高硅质硅酸盐材料，它的原料主要是硬瓷渣块、抗酸瓷渣和别的抗酸性能强的合成陶瓷粉料。这种材料抗酸性腐蚀、且长时间的饱和水作用对其性质和功能几乎不产生影响，工作状态下的温度可以达到700℃。
（2）铝硅酸盐材料，它的原料主要为由黏土矿物和氢氧化铝制成的耐火黏土、煅烧过的矾土、夕线石以及合成莫乃石。在酸性和弱碱性条件下性质和功能均不发生变化，工作状态下的温度可以达到1000℃。
（3）精陶质材料，精陶可按性质将坯体分为硬质和软质，它是一种微孔陶瓷结构材料，主要原料为黏土及烧结过的矿物黏土粉料。
（4）硅藻土质材料，它可以应用到水或者酸性溶液的精密过滤中，也可用来消除异味，主要原料为优质硅藻土（二氧化硅含量＞80%）。
目 录
1.前言 1
1.1引言 1
1.2多孔陶瓷的研究背景 1
1.3多孔陶瓷发展历史及现状 2
1.4多孔陶瓷的制备技术概述 3
1.4.1添加造孔剂 3
1.4.2利用有机泡沫浸渍 4
1.4.3发泡的工艺 4
1.4.4挤压成型法 4
1.4.5颗粒堆积法 4
1.4.6溶胶凝胶法 4
1.5多孔陶瓷材料的应用 4
1.5.1过滤材料 5
1.5.2生物材料 5
1.5.3作催化剂载体 5
1.5.4用作建筑材料 5
1.5.5隔膜材料 5
1.5.6传感材料 5
1.6本课题的研究目的和内容 6
1.6.1研究的目的 6
1.6.2研究的内容 6
2实验的方法与过程 7
2.1引言 7
2.2原料的选取 7
2.2.1原料的来源 7
2.2.1原料的性能 7
2.3试样的制备 9
2.3.1工艺流程 8
2.3.2混料 8
2.3.3成型技术 8
2.3.4烧结 9
2.4分析检测手段 9
2.4.1气孔率的测定 9
2.4.2 X射线衍射（XRD）分析 10
2.4.3扫描电子显微镜（SEM）分析 10
3.实验结果分析 11
3.1气孔 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
率的表征 11
3.1.1样品筛选 11
3.1.2气孔率 12
3.2结构与形貌表征 13
3.2.1XRD的表征 13
3.2.2SEM的表征 15
4.总结 17
4.1结论 17
4.2展望 17
参考文献 18
致谢 19
1.前言
1.1引言
气孔功能陶瓷是多孔陶瓷的另一种别称，因其具有一定的尺寸和定量的孔隙结构而闻名于世。该种新型材料大部分由堇青石、碳化硅构成，当其进行高温烧结时，其内会形成许多大大小小、形状不一的气孔，气孔与气孔之间情况不一，有的相通，有的闭合。多孔陶瓷的另一大优势在于其表面形成的微孔和孔洞不仅有较小的体积和密度，还具有较高的孔隙率，而孔隙率是衡量多孔陶瓷好坏的重要指标之一[1]，在某种程度上直接决定了其性能的高低。一般情况下，拥有较高孔隙率多孔陶瓷材料，在隔热性和过滤性方面性价比更高，据此多孔陶瓷材料也被应用于许多其他工业领域。随着产业对多孔陶瓷的需求逐步增大、应用范围的扩展以及科技的进步，使人们对多孔陶瓷的研究更加专注。而不管考虑到是控制比表面，还是考虑到成本、生产的难易程度，氧化铝多孔陶瓷都能兼顾到。
1.2多孔陶瓷的研究背景
多孔陶瓷材料有以下几个特点：
气孔率高。多孔陶瓷最突出的特点是气孔数量多且分布均匀，可用过人为调整。按孔的结构分类，能通过液体或气体的为开口气孔，气孔开放的陶瓷可用作过滤和吸附；不能通过液体或气体的是闭口气孔，气孔闭合的陶瓷常用于隔热、隔音材料。
强度高。碳化硅、二氧化硅和氧化铝在高温烧结作用下，自身强度就很高的原料在烧结时颗粒边缘地带发生粘结作用，高温熔化可以在电阻炉中，也可以通过铝热反应，从而得到更高强度的陶瓷材料。
过滤性能良好、能再生。由于陶瓷材料比表面积大、气孔率高，可以用来过滤空气中污染物质，如悬浮颗粒、胶状分散体和微生物，涉及到工业和环保项目。通过调整孔尺寸来过滤气体或液体，结合多孔陶瓷的耐腐蚀性还能处理重金属工业废水。无机陶瓷过滤材料清洁、消毒起来非常方便，用气体或液体多次冲洗即可，减小了企业的经济压力。
物理性质稳定、化学性质稳定。在酸性和碱性条件下性质和功能均不发生变化，在高温高压条件下依然能保持良好的性能，且对环境的污染很小，对人体产生的影响也很小，环保，所以能适用于重工业、轻工业及环境工程。
在多孔陶瓷中添加粘接剂（如水玻璃）和增塑剂（如粘性土）均可以增加产品的强度，添加造孔剂（如淀粉）可以提高气孔率[2]，添加分散剂可以使浆料更加稳定，添加流变剂可以使产品成型更加容易，添加粘结剂可以使坯体成型难度降低[3]，添加消泡剂可以减少坯体开裂的概率，我们可以通过改变原料的组分和烧结的方式进行探究，从而得到符合需求的产品。
多孔陶瓷按内部结构可分为蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷。泡沫陶瓷从外观上看起来与泡沫类似，因其质轻、可再生、经济性，在重工业和轻工业领域都得到了很好的应用；而蜂窝陶瓷在化工行业用途十分广泛，如汽车尾气的催化，窑炉的蓄热，金属的冶炼等，是得益于其显著的抗热冲击性。
多孔陶瓷按材料可分为以下几个方面：
（1）高硅质硅酸盐材料，它的原料主要是硬瓷渣块、抗酸瓷渣和别的抗酸性能强的合成陶瓷粉料。这种材料抗酸性腐蚀、且长时间的饱和水作用对其性质和功能几乎不产生影响，工作状态下的温度可以达到700℃。
（2）铝硅酸盐材料，它的原料主要为由黏土矿物和氢氧化铝制成的耐火黏土、煅烧过的矾土、夕线石以及合成莫乃石。在酸性和弱碱性条件下性质和功能均不发生变化，工作状态下的温度可以达到1000℃。
（3）精陶质材料，精陶可按性质将坯体分为硬质和软质，它是一种微孔陶瓷结构材料，主要原料为黏土及烧结过的矿物黏土粉料。
（4）硅藻土质材料，它可以应用到水或者酸性溶液的精密过滤中，也可用来消除异味，主要原料为优质硅藻土（二氧化硅含量＞80%）。
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