功能Fe3C的制备及其性能研究进展.pdf

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1、功能Fe。C的制备及其性能研究进展／何昭文等·21·功能Fe3C的制备及其性能研究进展何昭文，张旺，张获(上海交通大学金属基复合材料重点实验室，上海20O240)摘要Fe。C优异的磁学及催化性质使科学家们纷纷投入研究，且在制氢的应用上也得到了广泛关注，如今改进制备方法和提高性能仍然是研究Fe3C的重点和热点。先探讨了Fe。c的制备方法，通过对比分析，总结出不同制备方案的优缺点，以期为进一步改进制备方法提供参考。然后总结了Fe。c的性能和用途，提出进一步优化FesC性能的可行方案。最后基于这些分析，预测F

2、e。C制备和利用的发展方向和拓展领域。关键词Fe3C功能材料微观结构ResearchAdvancesinFabricationTechnologiesandPropertiesoftheFunctionalFeaCHEZhaowen，ZHANGWang，ZHANGDi(StateKeyLaboratoryofMetalMatrixComposites，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240)AbstractTheexcellentmagneticandcata

3、lyticpropertiesofFe3Chaveattractedgreatresearchinterestofscientists．Besides，itsapplicationinhydrogenproductionhasalsogotextensiveattention．Theimprovementofprepa—rationmethodsandperformancesofFeaCisstillthehotspotandfocusofresearchinthisfieldnow．Theprepar

4、ationofFeaCisdiscussedthroughthecontrastanalysis，andtheadvantagesanddisadvantagesofdifferentprocessingschemesaresummarized，SOastoprovidereferencesforthefurtherimprovementofpreparationmethods．Andthen，inordertOputforwardthefeasiblesolutiontooptimizetheperf

5、ormancesofFezC，aconclusionofperformancesandusesofFe3Cisgiven．Finally，basedontheanalysesabove，developmentdirectionsandexpandingfieldsofthepreparationmethodsandapplicationsofFeaCareforecasted．KeywoldsFe3C，funtionalmaterials，microstructure金属碳化物具有很多对应金属氧化物所没

6、有的性质[】]，分解或高温合成，所以制备困难成为制约当前Fe。C广泛使如耐化学腐蚀能力强、硬度大、耐磨损，且磁学性能良好，因用的瓶颈。此常用于制备一些特殊用途的材料，如材料表面硬质涂1Fe3C的制备方法层口]、医学材料_3]、电极材料[4]和催化剂[5等，尤其在催化剂方面发展前景广阔。因此，金属碳化物被认为是现代材料中Fe。C属于正交晶格，是一种具有复杂晶格结构的间隙化最重要的部分之一[6]。在金属碳化物体系中，Fe。C优异的催合物，含碳量为6．69(质量分数)，不发生同素异型转变，但化性能格外引人注目

7、。Fe。C纳米材料作为催化剂，具有抗腐有磁性转变，居里温度约为480℃；其硬度很高，而塑性和冲蚀能力强、稳定性高、表面积大、活性高、选择性好、吸附能力击韧性几乎等于零，脆性极大。强和抗毒化性能好等优点，是处理污水、废气的良好材料。目前，制备Fe。C比较常用的方法有还原渗碳法、热分解在生产清洁能源中，Fe。C很适合作费托合成(FTS)的催化法、激光法和化学气相沉积法等。制备时，不同的实验参数剂，而且相比之下价格低廉。同时Fe。C还具有非常好的力得到的Fe。C形貌主要有粉末状(见图1(a)嘲)、填充在碳纳学

8、性能，是一种兼备良好力学性能和功能特性的材料。米管(CNTs)中(见图1(b)l_9])或被碳纳米球包裹(见图1932年Yap等]首次对Fe。C的自由能、熵以及生成焓1(c)_10_)。Kim等[“]还关注了Fe3C的衍射斑点。进行了系统的研究，为其作为一种纯物质来制备并研究奠定1．1还原渗碳法了基础，此后，它的功能特性得到了越来越广泛的关注。但还原渗碳法比较常用，研究也相对成熟。该方法反应过因Fe。C的传统制备工艺相对繁琐，常涉及到复杂前