原位催化制备碳纳米管复合低碳MgO-C耐火材料及其高温使用性能

基本信息
批准号:51472184
项目类别:面上项目
资助金额:83.00
负责人:张海军
学科分类:
依托单位:武汉科技大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:鲁礼林,李发亮,邓先功,王军凯,曹迎楠,古亚军,焦成鹏
关键词:
耐火材料显微结构碳纳米管高温性能催化
结项摘要

Low-carbon refractories are very important for clean steel production and energy-saving of iron-steel industry. Carbon nanotubes (CNTs), possessing many unique properties, are suitable candidates for high temperature applications of structural ceramics and refractories. However, the high production cost and its poor dispersing ability in matrix limits the application of CNTs in large scales in refractories. The present research project aims to in-stiu synthesize CNTs using transition monometallic and bimetallic nanoparticles as catalysts and phenolic resin/pitch as raw material. The following investigations will be carried out in the project, 1) The synthesis of Fe/Co/Ni monometallic and bimetallic nanoparticles; 2) The controlling formation of CNTs from phenolic resin/pitch using Fe/Co/Ni monometallic and bimetallic nanoparticles as catalysts; 3)The controlling formation of MgO whisker and the interaction of metallic nanoparticle catalysts with Si and Al powders;4) The preparation of low-carbon CNTs-MgO-C refractories and its high temperature properties. The basic theory on the formation of CNTs will be elucidated on the basis of the experimental results and new kinds of refractories with good thermal shock resistance, slag erosion resistance and long service life for clean steel production will be prepared.

低碳耐火材料的研究对纯净钢冶炼和钢铁工业节能降耗具有重要的意义,碳纳米管具有非常好的高温性能,是很有发展前景的高性能结构陶瓷和耐火材料,但目前碳纳米管(CNTs)价格高及分散性差的缺点限制了其在耐火材料中的大规模应用。为解决该问题,本课题拟以单金属或双金属纳米颗粒溶胶为催化剂,采用催化热解酚醛树脂/沥青的工艺原位制备CNTs复合低碳MgO-C耐火材料。重点研究,1)胶体型Fe/Co/Ni单金属、双金属纳米催化剂的制备;2)酚醛树脂/沥青原位催化热解CNTs的合成控制;3)MgO晶须的原位催化合成以及纳米催化剂与低碳材料中抗氧化剂Si粉、Al粉等的作用;4)CNTs复合低碳MgO-C耐火材料的制备及高温使用性能研究等。通过研究为CNTs原位高效、低成本合成以及CNTs复合低碳MgO-C耐火材料的制备奠定理论基础,为我国纯净钢生产提供新型高效、长寿命、抗热震性能及抗侵蚀性能优良的低碳耐火制品。

项目摘要

低碳耐火材料的研究对纯净钢冶炼和钢铁工业节能降耗具有重要的意义,碳纳米管具有非常好的高温性能,是很有发展前景的高性能结构陶瓷和耐火材料,但目前碳纳米管(CNTs)价格高及分散性差的缺点限制了其在耐火材料中的大规模应用。为解决该问题,本课题以单金属或双金属纳米颗粒溶胶为催化剂,采用催化热解酚醛树脂/沥青的工艺原位制备CNTs复合低碳MgO-C耐火材料。重点研究了如下内容:1) 胶体型Fe/Co/Ni单金属及双金属纳米催化剂的制备;2) 酚醛树脂/沥青原位催化热解碳纳米管(CNTs)的合成控制;3) MgO晶须的原位催化合成以及纳米催化剂与低碳材料中抗氧化剂Si粉等的作用;4) CNTs复合低碳MgO-C耐火材料的制备及高温使用性能研究等;5) 水热碳化催化石墨化制备石墨微球及其在含碳浇注料中的应用;6) 改性石墨的制备及其对Al2O3-C浇注料高温性能的影响研究。通过研究为CNTs原位高效、低成本合成以及CNTs复合低碳MgO-C耐火材料的制备奠定理论基础,为我国纯净钢生产提供新型高效、长寿命、抗热震性能及抗侵蚀性能优良的低碳耐火制品。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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