本书共5章，重点叙述了以Fe、Co和Ni的硝酸盐为催化剂前驱体，催化碳化膨胀石墨和Si粉合成了3C-SiC粉体，并应用第一性原理探究了原位Fe、Co和Ni纳米颗粒催化合成3C-SiC的机理。在此技术和理论基础上，以过渡金属Fe、Co和Ni的硝酸盐为催化剂前驱体，Si粉和不同粒度的SiC颗粒为原料，在Ar气氛下，经不同温度催化碳化反应制备了自结合SiC耐火材料，研究了制备的自结合SiC耐火材料的常温及高温使用性能。相关研究结果表明，原位生成的Fe、Co和Ni催化剂可使自结合SiC耐火材料的完全反应温度降低到1573K，比无催化剂时降低了约100K；其常温抗折强度、耐压强度、断裂韧性和断裂表面能最高，是相同条件下无催化剂试样的2倍以上，自结合SiC耐火材料的高温力学性能、抗氧化性能、抗热震性能和抗冰晶石侵蚀性能也有明显的改善。第一性原理计算结果证明，过渡金属纳米颗粒与反应物之间强的相互作用削弱了CC键、Si—O键及C—O键自身的结合强度，从而促进了3C-SiC的成核和生长。其中，Fe纳米团簇吸附CC键、Si—O键及C—O键的吸附能最大，催化效果最明显，与实验结果相符。产物中生成了大量的3C-SiC晶须，其生长过程包括低温催化成核和高温气相生长两个过程。低温下3C-SiC晶核的大量生成应该是产物中生成大量3C-SiC晶须的决定因素。自结合SiC耐火材料性能的提高归因于这些呈网络结构、交叉分布于基质中的3C-SiC晶须。
2.7.4 Co纳米团簇催化机理研究
3.5.2 3C-SiC结合相原料加入量的影响
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