Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Masoud Panepour,Mehran Ghiaci
مهدي احمديان (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما) مهران غياثي (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Elahi davaji
حسين الهي دوجي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Fabrication and Characterization of Carbon/Carbon Composite Catalyst by Chemical Vapor Infiltration
t Catalysts are substances that are widely used in the industry to increase the speed of chemical reactions. Because of the need for high temperatures in some of the chemical reactions required, catalysts are needed to maintain their stability. Carbon/Carbon composites can be introduced as a suitable option for high temperature catalytic applications. In this study, the construction and characterization of C/C composites are investigated using the CVI process. For this purpose, carbon fiber felt (CF) was used as a preform. Methane and hydrogen gas were used as gas and carrier gas respectively. Then the carbon felt and nickel catalyst is produced and characterized. Finally, the effect of the presence of nickel particles and carbon nanofibers on the rate of carbon sequestration in the CVI process is investigated. The design and construction of the reactor CVI process and selection of the optimal temperature (1050 ?C) composite samples were produced with different time period. Then, in addition to studying these structures using SEM, XRD, FTIR and Raman electron microscopy, their physical and mechanical properties were studied. The results of C/C composite on carbon fiber showed that with increasing CVI process time up to 195 hours, the density of samples produced from 0.208 g/cm 3 to 1.616 g/cm 3 and its flexural strength and modulus increased to 73.28 MPa and 1.77 GPa, respectively. The carbon deposition mechanism is up to 105 hours of layered type and has a RL structure. However, with the increase in CVI process time, the mechanism of the deposition has changed, and it forms DS and SL structures on the RL structure layers. Also, the results of the study of the production of nickel catalyst, which was carried out using the process of impregnation of carbon felt in a solution of nickel nitrate, along with the processes of drying, calcination and reduction, showed that the nickel particles formed on the surface had a satisfactory catalytic activity. On the other hand, the results of the presence of nickel catalytic particles on carbon fiber and the creation of carbon nanofiber at temperatures up to 700 ° C showed that carbon diposition in the CVI process could be significantly increased.
چکيده کاتاليست ها موادي هستند که در صنعت به صورت گسترده براي افزايش سرعت واکنش هاي شيميايي مورد استفاده قرار مي گيرند. از آنجايي که در برخي از واکنش هاي شيميايي به لحاظ کاربردي نياز به دماي بالا مورد نياز است، کاتاليزورهايي لازم است که بتوانند در اين شرايط پايداري خود را حفظ کنند. کامپوزيت هاي کربن/کربن مي توانند به عنوان گزينه مناسبي براي کاربرد کاتاليستي در دماي بالا معرفي شوند. در اين پژوهش ابتدا ساخت و مشخصه يابي کامپوزيت C/C با استفاده از فرآيند CVI مورد بررسي قرار مي گيرد. براي اين کار از نمد الياف کربن (CF) به عنوان پيش ساخت استفاده گرديد. از گازهاي متان و هيدروژن به ترتيب به عنوان واکنشگر گازي و گاز حامل استفاده گرديد. سپس به ساخت و مشخصه يابي کاتاليست نمدکربن/نيکل پردخته مي شود. در نهايت تأثير حضور ذرات نيکل و نانوالياف کربن بر سرعت نشست کربن در فرآيند CVI بررسي مي شود. سپس با طراحي و ساخت راکتور فرآيند CVI و انتخاب دماي بهينه آن (?C1050) نمونه هاي کامپوزيتي با زمان هاي مختلف توليد گرديد. سپس علاوه بر بررسي ساختارهاي مذکور با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني SEM، XRD، FTIR و رامان، خواص فيزيکي و مکانيکي آن ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج حاصل از ساخت کامپوزيت C/C روي نمد کربني نشان داد که با افزايش زمان فرآيند CVI تا 195 ساعت، چگالي نمونه هاي توليدي از g/cm 3 208/0 تا g/cm 3 616/1 و استحکام و مدول خمشي آن به MPa 28/73 و GPa 77/1 افزايش مي يابد. همچنين مکانيزم نشست کربن تا 105 ساعت از نوع لايه اي بوده و ساختار آن RL مي باشد. اما با افزايش زمان فرآيند CVI، مکانيزم نشست تغيير کرده و موجب شکل گيري ساختارهاي DS و SL روي لايه هاي ساختار RL مي شود. همچنين نتايج حاصل از بررسي ساخت کاتاليست نيکل که با استفاده از فرآيند غوطه وري نمد کربني در محلول نيترات نيکل به همراه فرآيندهاي خشک کردن، کلسينه و احيا صورت گرفت، نشان داد که ذرات نيکل ايجاد شده روي سطح از فعاليت کاتاليزوري قابل قبولي برخوردار بوده است. از طرفي نتايج حاصل از حضور ذرات کاتاليزوري نيکل روي نمد کربني و نيز ايجاد نانوالياف هاي کربني در دماي ?C700 نشان داد که نشست کربن در فرآيند CVI را مي تواند به طور قابل ملاحظه اي افزايش دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی