氢增强碳热还原法高效合成碳化钛(TiC)的机理研究及工艺优化

本文创新性地采用C+H2复合还原体系，系统揭示了氢在TiO2碳热还原中的三重作用机制：协同还原（synergistic reduction）、氧势调控（oxygen potential control）和孔隙生成（pore formation），将碳化率从36.09%提升至92.46%，为绿色冶金（green metallurgy）和TiC高效制备提供了新范式。

　　

Highlight亮点

本研究突破传统TiO₂碳热还原（carbothermal reduction）的高温瓶颈，通过氢增强策略实现三重增效：

1. 1.

   与C/CO协同还原（synergistic reduction with C/CO）

2. 2.

   降低体系氧势（oxygen potential）促进TiO₂→Ti₂O₃转化

3. 3.

   氢扩散特性（hydrogen diffusivity）构建多孔基质加速气体传输

Conclusion结论

• 热力学计算证实氢使还原温度降低200°C以上

• 实验证明氢使TiC_xO_1-x成为主相（dominant phase）

• 尾气CO含量翻倍验证反应动力学提升

• 首次阐明氢通过"还原-氧势-传质"三位一体（triple mechanism）作用路径