[發明專利]發酵法制備多孔碳化硅的方法

有效

• 申請號: 201410068538.6
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103803983A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 張小立
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B38/00;C04B35/622
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;張真真

技術領域

本發明涉及生物發酵法制備多孔碳化硅的方法，屬于綠色陶瓷的技術領域。

背景技術

利用可再生的材料制備陶瓷材料已經成為目前陶瓷材料研究的熱點之一。近年來，人們在這方面已經進行了大量的研究。概括起來分為兩大類：一類是利用可再生的材料作為碳源或結構模板來制備陶瓷纖維。另一類是利用可再生的材料直接轉變成陶瓷。

淀粉是人們日常生活中不可或缺的食物來源，是可再生的資源。同時我們觀察到，在人們交友相聚時、在親人們節日團聚時、在重大項目祝賀時，都會有大量的食物過剩，成為浪費。而淀粉類食物過剩也占重要的比例，如果善于利用，也許會成為有益的資源。

發明內容

本發明的目的在于利用可再生資源，且工藝簡單的淀粉發酵技術，通過淀粉發酵物的碳化和硅化控制，獲得孔隙率可控的多孔碳化硅產品。該方法環保、無污染，技術簡單，適用于工業規模。

本發明的技術方案是：一種發酵法制備多孔碳化硅的方法，它的步驟如下：

（1）將淀粉發酵，得到發酵產物；淀粉可以是各種淀粉，發酵方法包括酵母發酵、酵子發酵、牛奶發酵等，不用控制發酵物的酸度，只保證達到所要求的孔隙率和孔隙結構即可，發酵產物可以讓其轉變為麥芽糖體，也可不發生；

（2）將發酵產物在300-1300℃的條件下碳化10-120分鐘，得到碳化產物；

（3）將碳化產物放入真空爐中，真空爐的底部鋪Si粉，Si粉的質量為碳化產物質量的4-20%，在1450-1800℃保溫10-40min，得到多孔碳化硅陶瓷。

本發明的有益效果是：人們飯桌上的饅頭、面包就是淀粉的發酵產物，其內部孔隙豐富。根據發酵的過程參數不同，這些食物疏松結構也不同，也即孔洞或孔隙尺寸不同，孔壁厚度不同，孔隙間隔不同。所以發酵的淀粉自然而然就是多孔材料的模板。

利用淀粉發酵產物為原料，該產物可以是淀粉也可以是麥芽糖的成分。淀粉發酵物的微觀孔隙結構是由孔隙壁的微孔結構和由孔隙壁連接的大孔組成，這些結構可實現不同梯度的過濾或保溫效果。將該發酵產物烘干并碳化后，與真空爐中在1450-1800℃進行硅化反應，獲得遺傳有發酵淀粉形態及結構的多孔碳化硅陶瓷，該陶瓷的孔隙結構和形態有發酵的工藝參數控制。本發明可獲得孔隙率達30%以上的多孔碳化硅陶瓷。本發明工藝簡單，資源豐富，綠色環保，可規模化生產。

具體實施方式

實施例1

將發酵產物饅頭100g，在烘箱中烘干，然后移至空氣爐中于350?℃碳化40min，將以上碳化產物移至真空燒結爐中，在底部鋪上3g粒度為400目的硅粉，然后在1550℃硅化反應30min，最后獲得孔隙率為40%的多孔碳化硅。

實施例2

將發酵產物面包100g，在烘箱中烘干，然后移至空氣爐中于350?℃碳化40min，將以上碳化產物移至真空燒結爐中，在底部鋪上3g粒度為400目的硅粉，然后在1550℃硅化反應30min，最后獲得孔隙率為65%的多孔碳化硅。

實施例3

一種發酵法制備多孔碳化硅的方法，它的步驟如下：

（1）將淀粉發酵，得到發酵產物；

（2）將發酵產物在300℃的條件下碳化10分鐘，得到碳化產物；

（3）將碳化產物放入真空爐中，真空爐的底部鋪Si粉，Si粉的質量為碳化產物質量的4%，在1450℃保溫10?min，得到多孔碳化硅陶瓷，孔隙率為50%。

實施例4

一種發酵法制備多孔碳化硅的方法，它的步驟如下：

（1）將淀粉發酵，得到發酵產物；

（2）將發酵產物在1300℃的條件下碳化120分鐘，得到碳化產物；

（3）將碳化產物放入真空爐中，真空爐的底部鋪Si粉，Si粉的質量為碳化產物質量的20%，在1800℃保溫10-40min，得到多孔碳化硅陶瓷，孔隙率為65?%。

實施例5

一種發酵法制備多孔碳化硅的方法，它的步驟如下：

（1）將淀粉發酵，得到發酵產物；

（2）將發酵產物在500℃的條件下碳化80分鐘，得到碳化產物；

（3）將碳化產物放入真空爐中，真空爐的底部鋪Si粉，Si粉的質量為碳化產物質量的10%，在1600℃保溫30min，得到多孔碳化硅陶瓷，孔隙率為55?%。

實施例6

一種發酵法制備多孔碳化硅的方法，它的步驟如下：

（1）將淀粉發酵，得到發酵產物；

（2）將發酵產物在1000℃的條件下碳化100分鐘，得到碳化產物；

（3）將碳化產物放入真空爐中，真空爐的底部鋪Si粉，Si粉的質量為碳化產物質量的15%，在1500℃保溫30min，得到多孔碳化硅陶瓷，孔隙率為62%。