1طبقه بندی کاتالیزورها و روش های آماده سازی

مواد کاتالیزور به طور کلی از عناصر فلزی انتقال یا آلیاژ های آنها استفاده می کنند. با توجه به شکل آن، می توان آن را به: فلک، پودر، دانه دار، رشته، لوله، فوم و غیره تقسیم کرد. در حال حاضر،کاتالیزورهای پودری عمدتا استفاده می شوند.، و کاتالیزورهای فلک حذف شده اند.

روش های تولید کاتالیزورهای پودری عمدتا شامل روش های فیزیکی و شیمیایی و روش های خرد کردن مکانیکی است.الکترولیس یا واکنش های شیمیایی برای تهیه پودر از ترکیبات فلزیروش مکانیکی روش شکستن فلز جامد یا مایع (یا آلیاژ) به پودر است.و ترکیب شیمیایی آن اساسا تغییر نمی کندروش های معمول شامل گرد و غبار آسیاب، آسیاب توپ و اتم سازی است.

از نظر آماده سازی کاتالیزورهای پودری برای سنتز الماس، پودر سازی مکانیکی رایج تر است. به عنوان مثال، اضافه کردن برخی از عناصر ردیابی (Si، C، و غیره) به آلیاژ کاتالیزور برای ساخت آن شکننده است.و سپس خرد کردن آن با یک آسیاب گلوله ای می تواند یک آلیاژ کاتالیزور از حدود 200 میش را به دست آوردپودر پودر پودر سازی در تولید مقیاس بزرگ کاتالیزورهای پودر مزایای زیادی دارد. این روش می تواند به راحتی پودر کاتالیزور فلزی با کیفیت بالا با مواد مورد نیاز را تولید کند.خالصیت بالا، ساختار یکنواخت و عملکرد فرآیند عالی و شکل، اندازه و توزیع اندازه ذرات پودر به دست آمده از طریق اتم سازی می تواند در محدوده تنظیم شود.همچنین از مواد خام ارزان قیمت (زباله های فلزی) نیز می توان استفاده کرد.جریان فرآیند آن کوتاه است و تجهیزات ساده است، بنابراین هزینه کلی کم است.

تکنولوژی کلیدی برای تولید کاتالیزور پودر کنترل اندازه و شکل ذرات پودر، به ویژه محتوای اکسیژن در کاتالیزور پودر است.با توجه به کاربرد فعلی کاتالیزورهای پودری برای سنتز الماس، کاتالیزورهای پودری ذره دار دارای مزایای زیادی هستند. با استفاده از فرآیند اتم سازی خلاء / گاز بی عمل، پودر آلیاژ کاتالیزور با کیفیت بالا با محتوای اکسیژن کم،ترکیب یکنواخت و ساختار ظریف می تواند آماده شودبا این حال، کاتالیزورهای پودری ذوب شده با آب دارای مزیت هزینه پایین هستند و اگرچه کاتالیزور تهیه شده با ذوب شدن آب دارای محتوای اکسیژن بالا است،می تواند پس از مخلوط شدن با پودر گرافیت و تحت درمان گرمای خلاء به طور موثر از اکسید خارج شود، بنابراین چشم انداز توسعه آن گسترده تر است.

2ویژگی های کاتالیزور پودری

کاتالیزور پودری دارای ویژگی های زیر است:

(1) مساحت بزرگ سطح خاص و مساحت تماس بزرگ که باعث رشد کریستال می شود

یک ویژگی اساسی کاتالیزورهای پودری، سطح خاص بزرگ آنهاست. سطح خاص غنی، برای تماس بین کاتالیزور و گرافیت مفید است.که منطقه واکنش بین کاتالیزور و گرافیت را در شرایط دمای بالا و فشار بالا به شدت افزایش می دهداگر کاتالیزور پودر بتواند به طور کامل با پودر گرافیت مخلوط شود، بهره وری سنتز می تواند به شدت افزایش یابد.

همانطور که همه ما می دانیم، یک میدان دمایی و فشار یکسان شرایط لازم برای رشد الماس با کیفیت بالا است.مخلوط یکسان کاتالیزور پودر و گرافیت می تواند یک میدان دمایی و فشار نسبتا یکسان تولید کند، ایجاد شرایط خوبی برای رشد الماس.

(2) ساختار یکنواخت و خلوص بالا

با استفاده از کاتالیزور پودر، محتوای عناصر کلیدی در هر قسمت یکنواخت و یکنواخت است، که می تواند رشد یکنواخت الماس را تضمین کند.سرعت خنک شدن در طول فرآیند از مایع فلز ذوب شده به پودر جامد بسیار سریع است، و انحراف هر جزء در کاتالیزور را می توان تا حدود یک هزارم کنترل کرد.

(3) نقطه ذوب پایین

با کاهش اندازه ذرات کاتالیزور، دمای ذوب آن به طور قابل توجهی کاهش می یابد.و درجه کاهش نقطه ذوب معکوس نسبت به اندازه ذرات پودر استبا استفاده از اين خصوصيت، the nucleation density and growth rate of diamond in the synthesis cavity can be effectively controlled through the reasonable matching of different catalyst particle sizes and the adjustment of the synthesis process.

(4) میزان استفاده زیاد از منابع

کاتالیزور پودری برای تولید الماس استفاده می شود. درصد وزن کاتالیزور در حفره سنتز حدود 30٪ است و نرخ استفاده نسبتاً بالا است.همچنین ترکیب آن نیز قابل تنظیم استاین امر به طور قابل توجهی استفاده از کاتالیزورها را در صنعت الماس کاهش می دهد.

اگرچه کاتالیزور پودر مزایای فوق را دارد، اما معایب زیر را نیز دارد:

(1) سطح مستعد آلودگی است

اندازه هندسی مواد کاتالیزور پودر بسیار کوچک است و جذب سطح آن بسیار بهبود یافته است. گرد و غبار و روغن باعث آلودگی زیادی می شود. به ویژهکاتالیزورهای پودری بسیار به راحتی اکسید می شونداگر محتوای اکسیژن در کاتالیزور کاهش یابد، عملکرد کاتالیز کننده پودر به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد.

(2) مخلوط کردن یکنواخت آسان نیست

از آنجایی که اندازه ذرات گرافیت و کاتالیزور بسیار کوچک است و گرانش خاص این دو بسیار متفاوت است (گرانش خاص کاتالیزور حدود 8و وزن مخصوص گرافیت 2 است.25) ، مخلوط کردن این دو به طور مساوی دشوار است. اگرچه اضافه کردن مقدار مناسب باندر در هنگام مخلوط کردن می تواند یکنواخت مخلوط را بهبود بخشد.بعد از پردازش ناقص بر سنتز الماس تاثیر می گذارد..

علاوه بر این، اگر مشکلات اکسیداسیون کاتالیزورهای پودری در طول تولید، ذخیره سازی، حمل و نقل و استفاده به خوبی حل نشود،باعث عدم ثبات در فرآیند سنتز کاتالیزور پودری می شود..