固相反应合成MgAl2O4多孔纤维的研究

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2024.03.002

耐火材料 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (3): 190-194.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2024.03.002

固相反应合成MgAl₂O₄多孔纤维的研究

王昕悦, 许晴, 朱欣欣, 周瑞琪, 段红娟, 张海军, 李少平

武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉 430081

收稿日期:2023-09-15 出版日期:2024-06-15 发布日期:2024-06-21
通讯作者: 段红娟,女,1980年生,博士,讲师。 E-mail:duanhongjuan@wust.edu.cn
作者简介:王昕悦:女,1997年生,硕士研究生。 E-mail:1210041681@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(52072274,52272021);国家自然科学基金重点项目(52232002);湖北三峡实验室开放/创新基金(SK232006)。

Synthesis of porous MgAl₂O₄ fibers by solid-state reaction

Wang Xinyue, Xu Qing, Zhu Xinxin, Zhou Ruiqi, Duan Hongjuan, Zhang Haijun, Li Shaoping

First author's address: The State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,Hubei,China

Received:2023-09-15 Online:2024-06-15 Published:2024-06-21

摘要/Abstract

摘要： MgAl₂O₄纤维的主要制备方法为气相法,但该方法存在反应温度高、制备成本高以及产率低等问题。将碱式硫酸镁晶须作为模板,分别与铝溶胶或α-Al₂O₃微粉混合,通过固相反应制备了MgAl₂O₄多孔纤维,研究了热处理温度(1 000、1 100和1 300 ℃)和保温时间(3、10 h)以及铝源(铝溶胶和α-Al₂O₃微粉)对MgAl₂O₄多孔纤维合成的影响。结果表明:1)与α-Al₂O₃微粉相比,以铝溶胶为铝源时,纤维中MgAl₂O₄生成量更高;2)随着热处理温度的升高,Al₂O₃与MgO逐渐反应完全,MgAl₂O₄的生成量不断增加,MgAl₂O₄多孔纤维上有小而均匀的纳米孔;3)最佳制备工艺是以铝溶胶为铝源,在1 300 ℃保温3 h。

关键词: 碱式硫酸镁晶须, 铝溶胶, MgAl₂O₄, 多孔纤维, 固相反应法

Abstract: The gas phase method is the main preparation method of MgAl₂O₄ fibers,but it has problems such as high reaction temperatures,high cost,and low yield.Porous MgAl₂O₄ fibers were prepared using basic magnesium sulfate whiskers as templates,mixing with alumina sol or α-Al₂O₃ micropowder through the solid-state reaction.The effects of the heat treatment temperature (1 000,1 100 and 1 300 ℃),holding time (3 and 10 h),and alumina source (alumina sol and α-Al₂O₃) on the synthesis of the porous MgAl₂O₄ fibers were studied.The results show that:(1)compared with the fiber using α-Al₂O₃ as the alumina source,the one using alumina sol generates more MgAl₂O₄;(2)as the heat treatment temperature increases,Al₂O₃ tends to react completely with MgO,thus continuously increasing the forming amount of MgAl₂O₄,and the synthesized porous MgAl₂O₄ fibers have small and uniform nanopores;(3)the optimal synthesis process is using alumina sol as the alumina source and firing at 1 300 ℃ for 3 h.

Key words: basic magnesium sulfate whiskers, alumina sol, MgAl₂O₄, porous fibers, solid-state reaction method

中图分类号:

TQ175

王昕悦, 许晴, 朱欣欣, 周瑞琪, 段红娟, 张海军, 李少平. 固相反应合成MgAl₂O₄多孔纤维的研究[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 190-194.

Wang Xinyue, Xu Qing, Zhu Xinxin, Zhou Ruiqi, Duan Hongjuan, Zhang Haijun, Li Shaoping. Synthesis of porous MgAl₂O₄ fibers by solid-state reaction[J]. Refractories, 2024, 58(3): 190-194.

参考文献

[1] XU W W,DAVILA L P.Effects of crystal orientation and diameter on the mechanical properties of single-crystal MgAl₂O₄ spinel nanowires[J].Nanotechnology,2019,30(5):055701.
[2] BAUDIN C,MARTINEZ R,PILAR P.High-temperature mechanical behavior of stoichiometric magnesium spinel[J].Journal of the American Ceramic Society,2010,78(7):1857-1862.
[3] TRIPATHI H S,GHOSH A.Spinelisation and properties of Al₂O₃-MgAl₂O₄-C refractory:Effect of MgO and Al₂O₃ reactants[J].Ceramics International,2010,36(4):1189-1192.
[4] ZHANG Y X,LI H X,YANG W G,et al.Preparation and formation mechanism of magnesium aluminate spinel whiskers by carbothermal reduction method[J].Materials Review,2018(4):1352-1356.
[5] 段锦霞,王修慧,高宏,等.非化学计量比镁铝尖晶石粉体的制备及性能[J].硅酸盐学报,2019,47(3):370-375.
[6] 钱明生,AWAD A N,谭乐成,等.脱硫催化剂的酸法制备及性能研究[J].华东理工大学学报,1997,23(2):182-186.
[7] 黄彩敏.多孔材料的应用研究与发展前景[J].装备制造技术,2014(2):230-232.
[8] 郭镇.静电纺丝制备超细碳纤维及改性研究[D].北京:清华大学,2012.
[9] ZHU T B,LI Y W,SANG S B,et al.Formation of hollow MgO-rich spinel whiskers in low carbon MgO-C refractories with Al additives[J].Materials Review,2014(34):4425-4431.
[10] ZHU B Q,WEI G P,LI X C,et al.In-situ catalytic growth of MgAl₂O₄spinel whiskers in MgO-C refractories[J].International Journal of Materials Research,2014(6):593-598.
[11] WU X C C,TAO Y R R,HAN Z J J,et al.Synthesis and characterization of MgAl₂O₄ spinel nanowires[J].Journal of Materials Chemistry,2003(10):2649-2651.
[12] 张彦祥,李红霞,杨文刚,等.碳热还原制备镁铝尖晶石晶须及其形成机理[J].材料导报,2018,32(8):1352-1356.
[13] 任亮亮,田明,罗健生,等.高比表面积镁铝尖晶石制备的研究进展[J].中国石油和化工质量与标准,2022,42(5):113-115.
[14] BRAULIO M A L,RIGAUD M,BUHR A,et al.Spinel-containing alumina-based refractory castables[J].Ceramics International,2011,37(6):1705-1724.

固相反应合成MgAl₂O₄多孔纤维的研究

Synthesis of porous MgAl₂O₄ fibers by solid-state reaction

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 12

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	刘中飞, 吴锋, 李心慰, 梁效诚, 罗旭东, 钱国华. CaO对MgAl₂O₄材料和ZrO₂-MgAl₂O₄材料侵蚀机制研究[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 199-203.
[2]	朴佳思, 杜庆洋, 唐钰栋, 白佳海. 轻烧MgO粉对凝胶注模法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(1): 40-43.
[3]	王志强, 徐国涛, 雷中兴, 彭肖仟, 郑吉红, 刘黎, 王心一, 刘毅, 徐炎明. Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(1): 63-67.
[4]	朴佳思, 杜庆洋, 白佳海. 干压成型-固相反应法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷[J]. 耐火材料, 2023, 57(6): 500-503.
[5]	朴佳思, 杜庆洋, 白佳海. 低温燃烧合成MgAl₂O₄多孔陶瓷及其性能研究[J]. 耐火材料, 2022, 56(4): 304-308.
[6]	张一帆, 王曲, 王刚, 刘鹏程, 张琪, 司瑶晨. 黏结剂种类对铝酸镧涂层材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2022, 56(2): 123-126.
[7]	张婧, 王子昊, 凌永一, 王珍, 徐恩霞, 贾全利, 刘新红. Mg粉对Al₂O₃-C滑板材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2022, 56(2): 137-140.
[8]	吕李华, 丁冬海, 肖国庆. 燃烧合成C/MgAl₂O₄复合粉及其显微结构演变[J]. 耐火材料, 2021, 55(5): 405-409.
[9]	刘家栋1,2),彭志坚1),刘开琪2,3),刘庆祝2,3),陈运法2,3). 溶胶和微粉添加量对原位莫来石结合SiC陶瓷膜支撑体性能的影响[J]. , 2019, 53(5): 348-353.
[10]	肖家志,石干,梁亚丽. 耐火浇注料用非水泥结合剂的研究[J]. , 2019, 53(1): 38-42.
[11]	王佳1）王守业2）王刚1）孙小飞1）郭鹏1）. 氧化铝溶胶浸渍法制备氧化铝纤维的工艺研究[J]. , 2017, 51(1): 50-52.
[12]	刘一帆,王榕林,姬莹莹,卜景龙. 原料种类与煅烧温度对合成CaZrO3粉体的影响[J]. , 2016, 50(6): 444-447.