[00806523]催化甲烷裂解制备纳米级SiC晶须/纤维及其应用研究

项目研究的背景及用途：在国家自然科学基金和天津市自然科学基金的资助下，课题组成功地使用纳米级镁粉Mg还原普通的SiO<,2>粉末，以CH<,4>为碳源，在800℃即可制备纳米级SiC晶须/纤维；这对于研制新型高性能纳米陶瓷复合材料具有特别重要的意义。查新结果表明，该研究成果为国内外首创。该研究成果已经获得中国专利。SiC晶须/纤维具有优良的综合性能，是应用于高温结构增强的主要陶瓷纤维，广泛用于新型高温陶瓷复合材料。SiC晶须/纤维的高温陶瓷复合材料种类繁多、性能各异，不仅在航空、航天及军事方面有着极其重要的使用价值，而且在民用和日常生活中也有着广泛的应用范围；如航空航天器的外壳材料，吸收雷达波的材料，汽车发动机的结构材料，电加热器的炉体材料等。SiC晶须/纤维作为杂化剂还可用于改善多种晶须增强合金的强度；还可用于制备抗热振动和极耐磨的切削工具；用于增强铝合金的硬度等。SiC晶须/纤维在废气处理等催化反应中也有着应用，既可用作催化剂，又可用作制备催化剂的载体。而使用纳米SiC晶须/纤维增强增韧的高温陶瓷复合材料，将会具有更优异的性能，应用范围将会更加广泛。技术原理及流程：以甲烷等低碳烷烃为原料气，并辅以氢气等气体，使用过渡金属催化剂、纳米级镁粉Mg以及SiO<,2>粉末，在石英反应管内催化甲烷裂解以及实现Mg还原SiO<,2>粉末，制备纳米SiC晶须/纤维；将纳米SiC晶须/纤维与陶瓷基底粉末充分混合，再经高温焙烧，即可制得纳米SiC晶须/纤维增强增韧的高温陶瓷复合材料。生产规模及产量：40万元人民币，以每天生产0.5公斤、每年生产两百天计算，年生产纳米SiC晶须/纤维0.1吨。1-2年收回成本，第2-3年开始赢利。所需厂房占地面积：200m<'2>。主要设备：原料气计量、控制设备；催化甲烷裂解以及实现Mg还原SiO<,2>粉末，制备纳米SiC晶须/纤维的设备；高温焙烧设备等。主要原材料及来源：甲烷、氢气等气体。市场分析及效益预测：纳米SiC晶须/纤维增强增韧的高温陶瓷复合材料，将会具有更优异的性能，不仅可以取代常规SiC晶须/纤维的高温陶瓷复合材料，在航空、航天、国防、军工以及民用和日常生活得到应用(如航空航天器的外壳材料，吸收雷达波的材料，汽车发动机的结构材料，电加热器的炉体材料，改善多种晶须增强合金的强度，用于制备抗热振动和极耐磨的切削工具，用于增强铝合金的硬度等)，而且应用范围将会更加广泛。以年生产纳米SiC晶须/纤维0.1吨计算(每天生产0.5公斤，每年生产两百天)，每克纳米SiC晶须/纤维粗产物的价格可以降到5元人民币(每公斤5000元人民币)，则销售收入可以达到50万元人民币。若将纳米SiC晶须/纤维用于制造其它产品，如纳米陶瓷复合材料，则带来的销售收入将有可能超过一百万元人民币。