Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Masoud Panepour,Mehran Ghiaci
مهدی احمدیان (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما) مهران غیاثی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Elahi davaji
حسین الهی دوجی

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.
کاتالیست ها موادی هستند که در صنعت به صورت گسترده برای افزایش سرعت واکنش های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجایی که در برخی از واکنش های شیمیایی به لحاظ کاربردی نیاز به دمای بالا مورد نیاز است، کاتالیزورهایی لازم است که بتوانند در این شرایط پایداری خود را حفظ کنند. کامپوزیت های کربن/کربن می توانند به عنوان گزینه مناسبی برای کاربرد کاتالیستی در دمای بالا معرفی شوند. در این پژوهش ابتدا ساخت و مشخصه یابی کامپوزیت C/C با استفاده از فرآیند CVI مورد بررسی قرار می گیرد. برای این کار از نمد الیاف کربن (CF) به عنوان پیش ساخت استفاده گردید. از گازهای متان و هیدروژن به ترتیب به عنوان واکنشگر گازی و گاز حامل استفاده گردید. سپس به ساخت و مشخصه یابی کاتالیست نمدکربن/نیکل پردخته می شود. در نهایت تأثیر حضور ذرات نیکل و نانوالیاف کربن بر سرعت نشست کربن در فرآیند CVI بررسی می شود. سپس با طراحی و ساخت راکتور فرآیند CVI و انتخاب دمای بهینه آن (?C1050) نمونه های کامپوزیتی با زمان های مختلف تولید گردید. سپس علاوه بر بررسی ساختارهای مذکور با استفاده از میکروسکوپ الکترونی SEM، XRD، FTIR و رامان، خواص فیزیکی و مکانیکی آن ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از ساخت کامپوزیت C/C روی نمد کربنی نشان داد که با افزایش زمان فرآیند CVI تا 195 ساعت، چگالی نمونه های تولیدی از g/cm 3 208/0 تا g/cm 3 616/1 و استحکام و مدول خمشی آن به MPa 28/73 و GPa 77/1 افزایش می یابد. همچنین مکانیزم نشست کربن تا 105 ساعت از نوع لایه ای بوده و ساختار آن RL می باشد. اما با افزایش زمان فرآیند CVI، مکانیزم نشست تغییر کرده و موجب شکل گیری ساختارهای DS و SL روی لایه های ساختار RL می شود. همچنین نتایج حاصل از بررسی ساخت کاتالیست نیکل که با استفاده از فرآیند غوطه وری نمد کربنی در محلول نیترات نیکل به همراه فرآیندهای خشک کردن، کلسینه و احیا صورت گرفت، نشان داد که ذرات نیکل ایجاد شده روی سطح از فعالیت کاتالیزوری قابل قبولی برخوردار بوده است. از طرفی نتایج حاصل از حضور ذرات کاتالیزوری نیکل روی نمد کربنی و نیز ایجاد نانوالیاف های کربنی در دمای ?C700 نشان داد که نشست کربن در فرآیند CVI را می تواند به طور قابل ملاحظه ای افزایش دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی