GEOPOLIMERLERDEN MEKANOKIMYASAL AKTIVASYON ILE SILISYUM KARBÜR TIP NANO PARÇACIKLARIN ÜRETILEBILIRLIĞININ ARAŞTIRILMASI

Cengiz Bağcı
491 96

Öz


Geopolimerler tipik olarak bir alkali aktivator (Na+ veya K+) ile birlikte silika ve alümina kaynağının karıştırılması ile oda sıcaklığında elde edildi. Sodyum veya potasyum geopolimerler toz haline getirilip 18 mol karbon nano-toz ile 6, 12, 24, 48 saat sürelerde mekanokimyasal olarak aktive edilmiştir. Aktive toz kompozisyonlar (Na2O•Al2O3•4.5SiO2•12H2O+18C veya K2O•Al2O3•4.5SiO2•12H2O+18C) 1550°C’de 2 saat atmosfer kontrollü tüp fırında argon ortamında karbotermal reaksiyona tabi tutulmuştur. Sonuç malzemeler XRD, rietveld arıtımı, SEM ve TEM-SAD analizleri ile faz, faz miktarı, parçacık boyutu ve şekli, nanoyapı açısından karakterize edilerek kristalografik yansımalar ile de doğrulanmıştır. Sonuçlar, sodyum geopolimerde mekanokimyasal aktivasyon süresinin artışı ile beraber 24 saate kadar SiC miktarının arttığını ve 48 saatte azaldığını, potasyum geopolimer durumunda ise süre artışına bağlı olarak genelde hızlı bir azalma olduğunu göstermiştir. Yüksek saflıkta SiC eldesi kritik 24 saat sodyum geopolimerde, ~% 98.4 oranında gerçekleşmiştir. Mikro yapı ise çoğunlukla kristalize olmuş, 50-200 nm çapında ve uzunlukları 2-10 µm arasında değişen nano fiber, geri kalanı ise küresel nano-parçacıklar ve çok az amorf camsı fazdan oluşmaktadır. 


Anahtar kelimeler


Geopolimer, mekanokimyasal, SiC nano-fiber

Tam metin:

PDF

Referanslar


Kriven W.M., “Inorganic polysialates or “Geopolymers” ”, American Ceramic Society Bulletin, 89(4), 31-34, 2010.

Van Jaarsveld J. G. S., van Deventer J. S. J., Lukey G. C., “The effect of composition and temperature on the properties of fly-ash and kaolinite based geopolymers”, Chem. Eng. J., 89, 63–73. 2002.

Benal S.A., Provis J.L., Rose V., Mejia de Gutierrez R., “Evolution of binder structure in sodium silicate-activated slag-metakaolin blends”, Cement Concrete Comp., 33, 46–54, 2011.

Detphan S., and Chindaprasirta P., “Preperation of fly ash and aice husk ash geopolymers”, Int. J. Miner. Mat., Mater., 33, 46–54, 2011.

He P., Jia D., “Interface evolution of the Cf/leucite composites derived from Cf/geopolymer composites”, Ceram. Int., 39, 1203–1208, 2013.

Musil S.S., Kutyla G.P. and Kriven W.M., “The effect of basalt chopped fiber reinforcement on the mechanical properties of potassium based geopolymer”, Cer. Eng. and Sci. Proc., 33(10), 31-42, 2012.

Rill E., Lowry D. and Kriven W.M., “Properties of basalt fiber reinforced geopolymer composites”, in Strategic Materials and Computational Design, edited by Waltraud M. Kriven, Yanchun Zhou and Miladin Radovic. Cer. Eng. Sci. Proc., 31 (10), 57-69, 2010.

Xie N., Bell J.L. and Kriven W.M., “fabrication of structural, leucite glass-ceramics from potassium-based geopolymer precursors”, J. Amer. Ceram. Soc., 93(9), 2644-2649, 2010.

Bell J.L., Driemeyer P.E, Kriven W.M., “formation of ceramics from metakaolin -based geopolymers: Part I - Cs-based geopolymer”, J. Amer. Ceram. Soc., 92 (1) 1-8, 2009.

Kuenzel C., Grover L.M., Vandeperre L., Boccaccini A.R., Cheeseman C.R., “Production of nepheline/quartz ceramic from geopolymer mortars”, J. Euro. Ceram. Soc., 33, 251-258, 2013.

Yang Y., Lin Z-M., Li J-T., “Synthesis of SiC by silicon and carbon combustion in air”, J. Euro. Ceram. Soc,. 29, 175-180, 2009.

Shen X-N., Zheng Y., Zhan Y-Y., Cai G-H., Xiao Y-H., “Synthesis of porous sic and application in the CO oxidation reaction”, Mater. Lett., 61, 4766-4768, 2007.

H Ichikawa. and Ishikawa T., “Silicon carbide fibers (Organometallic pyrolysis)” Comprehensive Composite Materials”, 1, 107-145, 2000.

Bagci C., Kutyla G.P. and Kriven W.M., “Production of in situ silicon nitride reinforced geopolymer composites, made by carbothermal reduction and nitridation,” Presented at 38th Int. Conf. and Exposition of Advanced Ceramics and Ceramic Composites, held in Daytona Beach, Florida, Jan 26th -31st 2014.

Bagci C., Kutyla G.P. and Kriven W.M., “In-situ carbothermal reduction / nitridation of geopolymer composites containing carbon nanoparticles,” Cer. Eng. and Sci. Proc., 35(8), 15-28, 2015.

Bagci C., Kutyla G.P., Seymour K.C., and Kriven W.M., “Synthesis and characterization of silicon carbide powders converted from metakaolin-based geopolymers,” J. Am. Ceram. Soc., 99(7), 2521-2530, 2016.

Lai, M.O., Lu, L., Laing, W., “Formation of magnesium nanocomposite via mechanical milling” Composite Structures, 66, 301–304, 2004.

Lu, L., Lai, M.O., Liang W., “Magnesium nanocomposite via mechanochemical milling” Composites Science and Technology, 64, 2009–2014, 2004.

Kumar, S., Kumar, R., “Mechanical activation of fly ash: Effect on reaction, structure and properties of resulting geopolymer” Ceram. Int. 37, 533-541 ,2011.

Marjanovic, N., Komljenovic, M., Bascarevic, Z., Nikoli V., “Improving reactivity of fly ash and properties of ensuing geopolymers” Const. and Build. Mater., 57, 151–162, 2014.

Temuujin J., Williams R.P., van Riessen A., “Effect of mechanical activation of fly ash on the properties of geopolymer cured at ambient temperature”, J. of Mater. Proc. Tech. 209, 5276–5280, 2009.

Lu, Y., Wang,Y. Pan, Z., Shen, H. and Wu, L., “Preparation of Carbon-Silicon Carbide Composite Powders via a Mechanochemical Route,” Ceram. Int., 39, 4421-4426, 2013.

Duxson P., Lukey G. C., and van Deventer J.S.J., “Thermal evolution of metakaolin geopolymers: Part-1. – Physical Evolution,” J. Non-Cryst. Solids, 352(52-54) 5541-55, 2006.

Ding J., Deng C., Yuan W., Zhu H., Zhang X., “Novel synthesis and characterization of silicon carbide nanowires on graphite flakes” Ceram. Int., 40, 4001–4007, 2014.

Najafi A., Golestani Fard F., Rezaie H.R., Ehsani N., “Synthesis and characterization of SiC nano powder with low residual carbon processed by sol–gel method” Powder Technology, 219, 202–210, 2012.




e-ISSN:2147-9526