بررسی اثر فعال سازی مکانیکی بر احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور آهک

در این تحقیق اثر فعال سازی مکانیکی بر تغییرات ساختاری، مورفولوژیکی و رفتار احیایی مخلوط مولیبدنیت، کربن و آهک بررسی شده است. بدین منظور مخلوط پودری از مولیبدنیت، کربن و آهک (به ترتیب با نسبت 2:2:1) در محیط گاز خنثی آرگون، توسط آسیای سیاره ای برای زمان های 10 تا 100 ساعت تحت فرایند آسیاکاری قرار گرفت. آزمون پراش پرتو ایکس (xrd) نشان داد که حتی پس از 100 ساعت آسیا کاری هیچ واکنشی در محفظه آسیاب انجام نشده است. نتایج به دست آمده در مورد اندازه دانه و کرنش ساختاری ذرات مولیبدنیت با استفاده از یکی از روش های بر پایه پهن شدگی خطوط پراش (روش کوشی-کوشی) نشان داد که آسیاکاری اثر شدیدی در کاهش اندازه دانه و افزایش کرنش ساختاری ذرات مولیبدنیت دارد. همچنین از پارامترd/? جهت مقایسه شدت فعال شدگی مخلوط های پودری استفاده شد. نتایج نشان داد که در مخلوط پودری، آهک اثر افزایشی بر میزان فعال سازی مولیبدنیت دارد. این درحالی است که گرافیت از شدت فعال سازی این ترکیب می کاهد. علاوه بر این مشاهده گردید که درصد بی شکل شدگی ساختاری ذرات مولیبدنیت با افزایش زمان آسیاکاری به شدت افزایش می یابد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) نشان داد که فعال سازی مکانیکی مخلوط پودری باعث کاهش اندازه ذرات مخلوط پودری و همچنین ایجاد ساختاری مرکب و متراکم از ذرات می گردد. این وضعیت باعث افزایش میزان سطح تماس ذرات واکنشگر با یکدیگر می شود. اثر زمان آسیا کاری بر واکنش احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور آهک(در حالت غیرهمدما) برای مخلوط های پودری (با زمان های متفاوت فعال سازی) به وسیله دستگاه sta بررسی گردید. نمونه ها در اتمسفر آرگون با نرخ ثابت °c/min10 از دمای اتاق تا حداکثر دمای °c1500 حرارت داده شدند. منحنی های کسر انجام واکنش بر حسب دما نشان داد که با افزایش زمان آسیاکاری دمای شروع واکنش احیا با 100 ساعت آسیاکاری حدود °c4200 کاهش می یابد. همچنین انجام آزمون احیا در حالت همدما نیز افزایش شدید واکنش پذیری ذرات بر اثر فرایند آسیا کاری را تأیید نمود. بررسی سینتیکی حالت غیر همدمای واکنش احیا به وسیله روش ابداعی شیب ثابت در محدوده انجام شد. انجام این بررسی نشان داد که مکانیزم انجام این واکنش بر اثر فعال سازی تغییر نمی کند و در تمام مدت مکانیزم نفوذی انجام واکنش را کنترل می کند. ضمناً بر اساس محاسبات سینتیکی مقدار انرژی اکتیواسیون ازkcal/mol 120 (برای نمونه فعال نشده) به kcal/mol 50 برای نمونه 100 ساعت فعال سازی شده رسید. نتایج بررسی سینتیکی حالت همدما نیز نتایج مشابهی با آزمون غیرهمدما را نشان داد و کاهش انرژی اکتیواسیون از مقدار kcal/mol 52 (برای نمونه فعال نشده) بهkcal/mol 26 برای نمونه 100 ساعت فعال سازی شده مشاهده شد. ضمناً در دمای پایین این واکنش به صورت احیای جامد- جامد انجام می شود و کند ترین مرحله در حین انجام واکنش نفوذ اکسیژن و کربن برای انجام واکنش احیاست. ولی با افزایش دما و فعال شدن واکنش بودوارد تغییر مکانیزم این واکنش به حالت گاز- جامد دیده شد. در این حالت نفوذ mos2 و cao برای تشکیل فاز میانی camoo4 کنترل کننده انجام این واکنش است.