CN103803983A - 发酵法制备多孔碳化硅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发酵法制备多孔碳化硅的方法，它的步骤如下：（1）将淀粉发酵，得到发酵产物；淀粉可以是各种淀粉，发酵方法包括酵母发酵、酵子发酵、牛奶发酵等，不用控制发酵物的酸度，只保证达到所要求的孔隙率和孔隙结构即可，发酵产物可以让其转变为麦芽糖体，也可不发生；（2）将发酵产物在300-1300℃的条件下碳化10-120分钟，得到碳化产物；（3）将碳化产物放入真空炉中，真空炉的底部铺Si粉，Si粉的质量为碳化产物质量的4-20%，在1450-1800℃保温10-40min，得到多孔碳化硅陶瓷。本发明可获得孔隙率达30%以上的多孔碳化硅陶瓷。本发明工艺简单，资源丰富，绿色环保，可规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及生物发酵法制备多孔碳化硅的方法，属于绿色陶瓷的技术领域。
背景技术
利用可再生的材料制备陶瓷材料已经成为目前陶瓷材料研究的热点之一。近年来，人们在这方面已经进行了大量的研究。概括起来分为两大类：一类是利用可再生的材料作为碳源或结构模板来制备陶瓷纤维。另一类是利用可再生的材料直接转变成陶瓷。
淀粉是人们日常生活中不可或缺的食物来源，是可再生的资源。同时我们观察到，在人们交友相聚时、在亲人们节日团聚时、在重大项目祝贺时，都会有大量的食物过剩，成为浪费。而淀粉类食物过剩也占重要的比例，如果善于利用，也许会成为有益的资源。
发明内容
本发明的目的在于利用可再生资源，且工艺简单的淀粉发酵技术，通过淀粉发酵物的碳化和硅化控制，获得孔隙率可控的多孔碳化硅产品。该方法环保、无污染，技术简单，适用于工业规模。
本发明的技术方案是：一种发酵法制备多孔碳化硅的方法，它的步骤如下：
（1）将淀粉发酵，得到发酵产物；淀粉可以是各种淀粉，发酵方法包括酵母发酵、酵子发酵、牛奶发酵等，不用控制发酵物的酸度，只保证达到所要求的孔隙率和孔隙结构即可，发酵产物可以让其转变为麦芽糖体，也可不发生；
（2）将发酵产物在300-1300℃的条件下碳化10-120分钟，得到碳化产物；
（3）将碳化产物放入真空炉中，真空炉的底部铺Si粉，Si粉的质量为碳化产物质量的4-20%，在1450-1800℃保温10-40min，得到多孔碳化硅陶瓷。
本发明的有益效果是：人们饭桌上的馒头、面包就是淀粉的发酵产物，其内部孔隙丰富。根据发酵的过程参数不同，这些食物疏松结构也不同，也即孔洞或孔隙尺寸不同，孔壁厚度不同，孔隙间隔不同。所以发酵的淀粉自然而然就是多孔材料的模板。
利用淀粉发酵产物为原料，该产物可以是淀粉也可以是麦芽糖的成分。淀粉发酵物的微观孔隙结构是由孔隙壁的微孔结构和由孔隙壁连接的大孔组成，这些结构可实现不同梯度的过滤或保温效果。将该发酵产物烘干并碳化后，与真空炉中在1450-1800℃进行硅化反应，获得遗传有发酵淀粉形态及结构的多孔碳化硅陶瓷，该陶瓷的孔隙结构和形态有发酵的工艺参数控制。本发明可获得孔隙率达30%以上的多孔碳化硅陶瓷。本发明工艺简单，资源丰富，绿色环保，可规模化生产。
具体实施方式
实施例1
将发酵产物馒头100g，在烘箱中烘干，然后移至空气炉中于350 ℃碳化40min，将以上碳化产物移至真空烧结炉中，在底部铺上3g粒度为400目的硅粉，然后在1550℃硅化反应30min，最后获得孔隙率为40%的多孔碳化硅。
实施例2
将发酵产物面包100g，在烘箱中烘干，然后移至空气炉中于350 ℃碳化40min，将以上碳化产物移至真空烧结炉中，在底部铺上3g粒度为400目的硅粉，然后在1550℃硅化反应30min，最后获得孔隙率为65%的多孔碳化硅。
实施例3
一种发酵法制备多孔碳化硅的方法，它的步骤如下：
（1）将淀粉发酵，得到发酵产物；
（2）将发酵产物在300℃的条件下碳化10分钟，得到碳化产物；
（3）将碳化产物放入真空炉中，真空炉的底部铺Si粉，Si粉的质量为碳化产物质量的4%，在1450℃保温10 min，得到多孔碳化硅陶瓷，孔隙率为50%。
实施例4
一种发酵法制备多孔碳化硅的方法，它的步骤如下：
（1）将淀粉发酵，得到发酵产物；
（2）将发酵产物在1300℃的条件下碳化120分钟，得到碳化产物；
（3）将碳化产物放入真空炉中，真空炉的底部铺Si粉，Si粉的质量为碳化产物质量的20%，在1800℃保温10-40min，得到多孔碳化硅陶瓷，孔隙率为65 %。
实施例5
一种发酵法制备多孔碳化硅的方法，它的步骤如下：
（1）将淀粉发酵，得到发酵产物；
（2）将发酵产物在500℃的条件下碳化80分钟，得到碳化产物；
（3）将碳化产物放入真空炉中，真空炉的底部铺Si粉，Si粉的质量为碳化产物质量的10%，在1600℃保温30min，得到多孔碳化硅陶瓷，孔隙率为55 %。
实施例6
一种发酵法制备多孔碳化硅的方法，它的步骤如下：
（1）将淀粉发酵，得到发酵产物；
（2）将发酵产物在1000℃的条件下碳化100分钟，得到碳化产物；
（3）将碳化产物放入真空炉中，真空炉的底部铺Si粉，Si粉的质量为碳化产物质量的15%，在1500℃保温30min，得到多孔碳化硅陶瓷，孔隙率为62%。
Claims (1)
1.一种发酵法制备多孔碳化硅的方法，其特征在于，它的步骤如下：
（1）将淀粉发酵，得到发酵产物；
（2）将发酵产物在300-1300℃的条件下碳化10-120分钟，得到碳化产物；
（3）将碳化产物放入真空炉中，真空炉的底部铺Si粉，Si粉的质量为碳化产物质量的4-20%，在1450-1800℃保温10-40min，得到多孔碳化硅陶瓷。
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