四甲基硅烷燃燒制備氣相法白炭黑的研究.pdf

1、燃燒法制備粉體的工藝方法可以制備諸多具有優(yōu)良形貌結(jié)構(gòu)特性的納米材料，有著過程連續(xù)化，生產(chǎn)規(guī)模化，后處理簡易化等特點(diǎn)，在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。但是燃燒法合成存在產(chǎn)物顆粒尺寸形貌控制困難的問題。
　　為解決以上問題，搭建了一套由前驅(qū)體氣化，擴(kuò)散火焰燃燒器及收集裝置組成的系統(tǒng)，以四甲基硅烷為前驅(qū)體，甲烷為伴燒燃料，氧氣為氧化劑，氮?dú)鉃檩d氣在該系統(tǒng)中試驗(yàn)合成了超細(xì)納米白炭黑，研究了燃燒合成氣相二氧化硅納米顆粒的主要影響因素。由于實(shí)驗(yàn)規(guī)模的

2、限制，燃燒室內(nèi)溫度，流速，組分濃度均難以直接準(zhǔn)確測量，本文對四甲基硅烷燃燒制備氣相白炭黑的過程進(jìn)行了Fluent建模模擬，將燃燒室內(nèi)溫度場，流場和組分濃度分布可視化。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)以四甲基硅烷為前驅(qū)體，采用氣相燃燒工藝可以取代傳統(tǒng)氫氧焰高溫水解四氯化硅工藝制備理化特性優(yōu)良的超細(xì)白炭黑。
　　(2)通過控制變量法，逐一考察了火焰構(gòu)型、前驅(qū)體濃度、甲烷（伴燒燃料）流量、氧氣（氧化劑）流量以及氮?dú)猓ㄝd氣）流量

3、對合成納米二氧化硅的尺寸和結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn)雙擴(kuò)散火焰構(gòu)型最有利于小顆粒的生成，顆粒粒徑隨前驅(qū)體濃度增大而近似線性的增大，尺寸分布變寬。顆粒粒徑隨著甲烷流量的增大而不斷增大，但后半段增大變緩慢。顆粒粒徑隨氧氣及載氣氮?dú)饬髁吭龃蠖饾u減小?？偨Y(jié)了影響燃燒合成納米二氧化硅顆粒的主要因素有:前驅(qū)體濃度，火焰溫度以及初級顆粒在高溫區(qū)的停留時間。
　　(3)在擴(kuò)散火焰燃燒器上，通過適當(dāng)加大載氣氮?dú)獾牧髁?，顆粒粒徑可以控制且尺寸分布更為均勻