Ảnh hưởng của mối tương quan giữa kích thước/tỷ lệ chất phản ứng ban đầu và các tham số cấu trúc đến tính thấm của gốm Al2O3 xốp

V. I. Uvarov1, R. D. Kapustin1, A. O. Kirillov1, O. D. Boyarchenko1, O. V. Belousova1
1Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Russia

Tóm tắt

Các vật liệu gốm xốp vi mô đã được chế tạo từ các hỗn hợp bao gồm chất độn α-Al2O3 thô và tác nhân kết dính siêu mịn bằng cách kết hợp sử dụng SHS, nén và nung. Sự thay đổi về kích thước chất phản ứng ban đầu và tỷ lệ chất độn/tác nhân kết dính đã cho phép kiểm soát độ xốp, kích thước lỗ rỗng và tính thấm của các vật liệu được tổng hợp. Kết quả cho thấy trong các vật liệu có kích thước lỗ rỗng từ 0,4 đến 1,3 µm, kích thước lỗ rỗng có ảnh hưởng chủ yếu đến tính thấm của chúng hơn là độ xốp.

Từ khóa

#Al2O3 #gốm xốp #độ xốp #tính thấm #kích thước lỗ rỗng

Tài liệu tham khảo

Heidenreich, S., Hot gas filtration-A review, Fuel, 2003, vol. 104, pp. 83–94. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.07.059 Lang, L., Zhu, H., Ding, Y., Yin, X., Wu, C., Yu, X., and Bridgwater, A., Mini-review on hot gas filtration in biomass gasification: focusing on ceramic filter candles, Energy Fuels, 2021, vol. 35, pp. 11800–11819. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c01458 Bouzerara, F., Harabi, A., Achour, S., and Larbot, A., Porous ceramic supports for membranes prepared from kaolin and doloma mixtures, J. Eur. Ceram. Soc., 2006, vol. 26, pp. 1663–1671. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2005.03.244 Bissett, H., Zah, J., and Krieg, H.M., Manufacture and optimization of tubular ceramic membrane supports, Powder Technol., 2008, vol. 181, pp. 57–66. https://doi.org/10.1016/J.POWTEC.2007.06.005 Gestel, T.V., Vandecasteele, C., Buekenhoudt, A., Dotremont, C., Luyten, J., Leysen, R., Van der Bruggen, B., and Maes, G., Alumina and titania multilayer membranes for nanofiltration: preparation, characterization and chemical stability, J. Membr. Sci., 2002, vol. 207, pp. 73–89. https://doi.org/10.1016/S0376-7388(02)00053-4 Lenza, R.F.S., Vasconcelos, W.L., and Jones, J.R., Surface-modified 3D scaffolds for tissue engineering, J. Non-Cryst. Solids, 2002, vol. 13, pp. 837–842. https://doi.org/10.1023/A:1016592127407 Sharafat, S., Ghoniem, N., Sawan, M., Williams, B., and Ying, A., Breeder foam an innovative low porosity solid breeder material, Fusion Eng. Des., 2006, vol. 81, pp. 455–460. https://doi.org/10.1016/J.FUSENGDES.2005.06.374 Peng, H.X., Fan, Z., Evans, J.R.G., and Busfield, J.J.C., Microstructure of ceramic foams, J. Eur. Ceram. Soc., 2000, vol. 20, pp. 807–813. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(99)00229-0 Fedotov, A.S., Antonov, D.O., Bukhtenko, O.V., and Uvarov, V.I., The role of aluminum in the formation of Ni–Al–Co-containing porous ceramic converters with high activity in dry and steam reforming of methane and ethanol, Int. J. Hydrog. Energy, 2017, vol. 42, pp. 24131–24141. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.07.095 Wang, B., Zhang, H., Phuong, H.T., Jin, F., Yang, J.F., and Ishizaki, K., Gas permeability and adsorbability of the glass-bonded porous silicon carbide ceramics with controlled pore size, Ceram. Int., 2015, vol. 41, pp. 2279–2285. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.10.032 Brunetti, A., Caravella, A., Fernandez, E., Tanaka, D.P., Gallucci, F., and Drioli, E., Syngas upgrading in a membrane reactor with thin Pd-alloy supported membrane, Int. J. Hydrog. Energy, 2015, vol. 40, no. 34, pp. 10883–10893. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.07.002 Isobe, T., Tomita, T., Kameshima, Y., Nakajima, A., and Okada, K., Preparation and properties of porous alumina ceramics with oriented cylindrical pores produced by an extrusion method, J. Eur. Ceram. Soc., 2006, vol. 26, pp. 957–960. https://doi.org/10.1016/J.JEURCERAMSOC.2004.11.015 He, X., Zhou, X., and Su, B., 3D interconnective porous alumina ceramics via direct protein foaming, Mater. Lett., 2009, vol. 63, pp. 830–832. https://doi.org/DOI:10.1016/J.MATLET.2008.12.021 Zhang, Y., Hu, L., Han, J., and Jiang, Z., Freeze casting of aqueous alumina slurries with glycerol for porous ceramics, Ceram. Int., 2010, vol. 36, pp. 617–621. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2009.09.036 Potoczek, M., Gelcasting of alumina foams using agarose solutions, Ceram. Int., 2008, vol. 34, pp. 661–667. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2007.02.001 Živcová, Z., Gregorová, E., Pabst, W., Smith, D.S., Michot, A., and Poulier, C., Thermal conductivity of porous alumina ceramics prepared using starch as a pore-forming agent, J. Eur. Ceram. Soc., 2009, vol. 29, pp. 347–353. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2008.06.018 Khvang, S.T. and Kammermeier, K., Membrannye processy razdeleniya (Membrane Separation Processes), Moscow: Khimiya, 1981, 463 p. Praktikum po tekhnologii keramiki (Ceramics Practicum), Guzman, I.Ya., Ed., Moscow: Stroimaterialy, 2004, 195 p. Uvarov, V.I., Kapustin, R.D., Fedotov, A.S., and Kirillov, A.O., Synthesis of porous ceramic materials for catalytically active membranes by technological combustion and sintering, Glass Ceram., 2020, vol. 77, pp. 221–225. https://doi.org/10.1007/s10717-020-00275-8 Uvarov, V.I., Kapustin, R.D., Kirillov, A.O., and Loryan, V.E., Influence of structural-dimensional factor and catalytically active additives of Fe2O3/Cr2O3 in α-Al2O3-based membranes on hydrocarbon dehydrogenation, J. Asian Ceram. Soc., 2021, vol. 9, no. 3, pp. 806–814. https://doi.org/10.1080/21870764.2021.1920133 Furnas, C.C., Grading aggregates I-mathematical relations for beds of broken solids of maximum density, Ind. Eng. Chem., 1931, vol. 23, pp. 1052–1058. Zhao, C., Hu, H., Zhuo, M., and Shen, C., Effects of particle grading composition of SiC on properties of silicon-bonded SiC porous ceramics, Mater. Res. Express, 2022, vol. 9, no. 1, p. 015501. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ac4627 Zhang, S., Liu, W.Y., and Granata, G., Effects of grain size gradation on the porosity of packed heap leach beds, Hydrometallurgy, 2018, vol. 179, pp. 238–244. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2018.06.014 Wickland, B.E., Wilson, G.W., Wijewickreme, D., and Klein, B., Design and evaluation of mixtures of mine waste rock and tailings, Can. Geotech. J., 2006, vol. 43, pp. 928–945. https://doi.org/10.1139/t06-05 Wu, Y.S., Pruess, K., and Persoff, P., Gas flow in porous media with Klinkenberg effects, Transp. Porous Media, 1998, vol. 32, pp. 117–137. https://doi.org/10.1023/A:1006535211684