多孔碳化硅陶瓷表面改性及其烟气过滤性能研究

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1、分类号:X510710-2013229050专业硕士学位论文多孔碳化硅陶瓷表面改性及其烟气过滤性能研究王博雅导师姓名职称王伟副教授申请学位类别专业学位类别工学硕士环境工程及领域名称论文提交日期2015年4月18日论文答辩日期2015年6月5日学位授予单位长安大学ThesurfacemodificationofporoussiliconcarbideceramicsandfumefiltrationperformanceresearchAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangBoyaSupe

2、rvisor：AssociateProf.WangWeiChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：孑y/5年6月5曰论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借

3、阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：士七祕年1月；日导师签名：1中年Z月X日摘要近年来雾霾天气成为人们关注的热点，而霾的核心物质是沉积在空气中的灰，烟尘等颗粒物，且极易吸入人体肺部产生危害。而柴油车产生的尾气主要以碳颗粒为主，是造成雾霾天气的一个主要成因。目前柴油车尾气处理方式主要依靠壁流式过滤器捕集颗粒物，而柴油车运行工况复杂，排放尾气温度较高，因此要求过滤壁具有耐高温，抗氧化，耐腐蚀等优良特性，而多孔碳化硅陶瓷因其优异独特的

4、性能成了过滤材料的热门选择，并成为材料学领域的研究热点。其原料来源广泛，成本低廉，传统制备方法多样。本文利用木材的天然多孔结构，以榉木为模板采用液态硅浸渍的独特方法制备生物形态多孔碳化硅陶瓷，所得产物性能优异，具有良好的孔隙结构，在节能减排方面具有很大优势，但其在过滤超细颗粒时仍存在一些局限，当生物形态碳化硅过滤纳米级别颗粒物时，高的孔隙度可以有效地捕集微小颗粒物，但同时造成通透性减小，发动机排气背压升高，减小其寿命。因此制备出通透性良好且捕集效率高的多孔碳化硅将成为我们重点解决的问题。故而本研究通过模拟人的呼吸系统，仿生设计合成类似支气管表层的纤

5、毛状微观结构，采用熔盐法和溶胶-凝胶法对多孔碳化硅陶瓷表面进行改性处理，分别利用熔盐化学反应和溶胶-凝胶制备工艺在碳化硅陶瓷孔隙中生长出莫来石和硼酸铝晶须，通过各种表征手段发现良好的晶须形貌生长在碳化硅基质上。为了测试改性材料的过滤性能，又搭建了柴油燃烧烟气过滤测试平台，保持通入的空气流量恒定，控制温度小幅度变化，分别测试空白颗粒物浓度、柴油燃烧烟气颗粒物浓度、烟气经过碳化硅陶瓷过滤的颗粒物浓度、经过碳化硅/莫来石的颗粒物浓度，将对照实验数据进行对比分析，获得过滤性能与微观结构之间的构效关系，柴油烟气经过改性后的碳化硅/莫来石材料过滤，测得的颗粒物

6、浓度值明显降低，表明改性后制备的莫来石晶须结构的多孔陶瓷对颗粒物的捕集过滤性能强于改性之前，也为后期的改性实验做出了引导。关键词：多孔碳化硅表面改性晶须制备过滤性能IAbstractInrecentyears,hazebecomethefocusofattention,whilethecorematerialofhazeareash,sootandotherparticles,thatdepositedintheair.andeasilyinhaledtoharmthelung.Theexhaustofdieselvehiclesproducedc

7、arbonparticles,itisoneofthemaincausesofhaze.Dieselexhausttreatmentcurrentlyrelyonwall-flowfiltertrapsparticles,becauseofthecomplexdieseloperatingconditions,hightemperatureexhaustemissions,thusrequiringfilteringwallwithahightemperature,oxidation,corrosion,andotherfinefeatures,a

8、ndporousSiCuniquebecauseofitsexcellentperformancehasbecomeapo