2152 中国有色金属学 015年8月 3多孔SiC陶瓷的应用 (a 3.1过滤材料 3.1.1高温金属熔体过滤 用于过滤高温金属熔体的多孔陶瓷材料应具备的 性能包括:1)足够的机械强度;2)较高的耐热冲 击和耐冲刷性能;3)较高的耐火度;4)足够的孔率 及金属液通过能力;5)较高的化学稳定性;6)低发 气率。由于SiC陶瓷具有较高的热稳定性,通常用于 过滤铸铁熔体4。刘岩等研制了用于过滤铁水的多 孔SiC陶瓷过滤片,其平均孔径为3mm,具有超过 1700℃的耐火度。除了用于过滤铁水,多孔SiC陶瓷 过滤器也被用于过滤铝液。BAO等向研究了多孔 Al2O3和多孔SiC两种过滤器对铝液的润湿性,发现 SiC过滤器与铝液的润湿性更好,能有效地提升铝液 的透过效率,有利于去除铝液中的夹杂物。SiC过滤 器的宏观形貌如图8所示 图9柴油微粒过滤器的宏观照片和多孔SC截面的形貌4 Fig.9 General view(a) of DPF and sectional of SiC bar showing channels topologyl4s 32催化剂载体 多孔SiC陶瓷具有孔率高、热导率高、力学性能 良好、抗氧化和耐腐蚀等优点,同时其表面通常凹凸 不平,存在大量微孔。当作为催化剂载体时,这种特 殊的显微结构极大地增加了两相接触面积。此外, 其较高的热导率可使催化剂达到反应所需活化温度的 图8SiC过滤器的宏观形貌 时间大大缩短。因此,SiC作为催化剂载体在以下几 Fig8 Morphology of Sic based filter 4 个方面具有广阔前景例:1)高温反应,如甲烷部分氧 化;2)强放热反应,如合成气制甲烷;3)强酸或强碱 3.1.2气体过滤 条件,或其他苛刻条件下的催化分离过程。 多孔陶瓷制备的气体过滤器的优点是排气阻力 詹瑛瑛等通过热碳还原制得SiC载体,并使用 小、再生方便和过滤效果高山。多孔SiC陶瓷具有压等量浸渍法获得PSC催化剂,将其应用于一氧化碳 力损失低,耐热性、耐热冲击性以及油烟捕集效率高氧化的模型反应中,发现该催化剂有较好的催化活性 等特性,使其在柴油机油烟收集过滤方面得到了广泛和稳定性。 RICHARDSON等通过在多孔SC硅陶 关注。 瓷上负载Rh、Pt-Re等作为催化剂,利用甲烷部分氧 樊子民等制备了电致发热多孔SC陶瓷,并将化制备合成气,并与常规催化剂的催化效果进行了对 其应用于汽车尾气净化。曹小明等在泡沫碳化硅陶比。此外,SiC作为催化剂载体还被应用在低温脱硫 瓷骨架表面原位生长碳化硅晶须,能够以深床体积过催化氧化、甲烷偶联、丁烷脱氢反应、直链烷烃的异 滤的方式过滤柴油机汽车尾气中的碳颗粒,对微粒的构化、甲烷CO2重整和费托合成等研究中1啊 捕获能力强、过滤效率高。 BENAQQA等4对多孔SC 柴油微粒过滤器(DPF)的热物理特性和力学性能进行3.3生物材料 了研究,其宏观照片和截面形貌如图9所示8。 生物材料是人体器官的替换性或修补性材料,所2152 中国有色金属学报 2015 年 8 月 3 多孔 SiC 陶瓷的应用 3.1 过滤材料 3.1.1 高温金属熔体过滤 用于过滤高温金属熔体的多孔陶瓷材料应具备的 性能包括[42]：1) 足够的机械强度；2) 较高的耐热冲 击和耐冲刷性能；3) 较高的耐火度；4) 足够的孔率 及金属液通过能力；5) 较高的化学稳定性；6) 低发 气率。由于 SiC 陶瓷具有较高的热稳定性，通常用于 过滤铸铁熔体[42]。刘岩等[43]研制了用于过滤铁水的多 孔 SiC 陶瓷过滤片，其平均孔径为 3 mm，具有超过 1700 ℃的耐火度。除了用于过滤铁水，多孔 SiC 陶瓷 过滤器也被用于过滤铝液。BAO 等[44]研究了多孔 Al2O3 和多孔 SiC 两种过滤器对铝液的润湿性，发现 SiC 过滤器与铝液的润湿性更好，能有效地提升铝液 的透过效率，有利于去除铝液中的夹杂物。SiC 过滤 器的宏观形貌如图 8 所示[44]。 图 8 SiC 过滤器的宏观形貌[44] Fig. 8 Morphology of SiC based filter[44] 3.1.2 气体过滤 多孔陶瓷制备的气体过滤器的优点是排气阻力 小、再生方便和过滤效果高[1]。多孔 SiC 陶瓷具有压 力损失低，耐热性、耐热冲击性以及油烟捕集效率高 等特性，使其在柴油机油烟收集过滤方面得到了广泛 关注[45]。 樊子民等[46]制备了电致发热多孔 SiC 陶瓷，并将 其应用于汽车尾气净化。曹小明等[47]在泡沫碳化硅陶 瓷骨架表面原位生长碳化硅晶须，能够以深床体积过 滤的方式过滤柴油机汽车尾气中的碳颗粒，对微粒的 捕获能力强、过滤效率高。BENAQQA 等[48]对多孔 SiC 柴油微粒过滤器(DPF)的热物理特性和力学性能进行 了研究，其宏观照片和截面形貌如图 9 所示[48]。 图9 柴油微粒过滤器的宏观照片和多孔SiC截面的形貌[48] Fig. 9 General view(a) of DPF and sectional morphology(b) of SiC bar showing channels topology[48] 3.2 催化剂载体 多孔 SiC 陶瓷具有孔率高、热导率高、力学性能 良好、抗氧化和耐腐蚀等优点，同时其表面通常凹凸 不平，存在大量微孔。当作为催化剂载体时，这种特 殊的显微结构极大地增加了两相接触面积[45]。此外， 其较高的热导率可使催化剂达到反应所需活化温度的 时间大大缩短。因此，SiC 作为催化剂载体在以下几 个方面具有广阔前景[49]：1) 高温反应, 如甲烷部分氧 化；2) 强放热反应, 如合成气制甲烷；3) 强酸或强碱 条件，或其他苛刻条件下的催化分离过程。 詹瑛瑛等[50]通过热碳还原制得 SiC 载体，并使用 等量浸渍法获得 Pt/SiC 催化剂，将其应用于一氧化碳 氧化的模型反应中，发现该催化剂有较好的催化活性 和稳定性。RICHARDSON 等[51]通过在多孔 SiC 硅陶 瓷上负载 Rh、Pt-Re 等作为催化剂，利用甲烷部分氧 化制备合成气，并与常规催化剂的催化效果进行了对 比。此外，SiC 作为催化剂载体还被应用在低温脱硫、 催化氧化、甲烷偶联、丁烷脱氢反应、直链烷烃的异 构化、甲烷 CO2重整和费托合成等研究中[49]。 3.3 生物材料 生物材料是人体器官的替换性或修补性材料，所