本文以市售的碳化硅粉和硅粉为主要原料,通过加入适量烧结助剂和造孔剂,在氮气气氛下,采用反应烧结的方式制备得到了一系列氮化硅结合碳化硅多孔陶瓷支撑体,并对部分样品的物相、显微形貌、孔隙率、抗折强度、孔径分布、耐酸碱性等进行了表征和测试。重点开展了烧结温度、保温时间、升温速率、烧结助剂的单一添加及复合添加和不同含量的造孔剂对多孔陶瓷支撑体的物理化学性能影响的研究,在此基础上确定了较优烧成制度和实验配方,并探讨了氮化硅的生长机制及其形貌对支撑体性能影响。首先分别研究了烧结温度、保温时间、升温速率这三个因素对氮化硅结合碳化硅多孔陶瓷支撑体性能的影响。其分析结果表明:所有烧结样品的主要物相均为碳化硅和氮化硅;烧结温度从1400℃升高到1520℃,针状的α-Si₃N₄逐渐转为短棒状的β-Si₃N₄,样品的抗折强度从15.9MPa下降为11.8MPa,孔隙率逐渐升高到43.8%,纯水通量逐渐升高到8.3 m3/（m2·h）;保温时间从1h延长至4h,样品内部氮化硅晶须的含量明显增加,支撑体的抗折强度随之升高到15.7MPa,孔隙率下降到40.9%,纯水通量从6.5 m3/（m2·h）下降至4.6 m3/（m2·h）;升温速率从1℃/min加快到4℃/min,样品内氮化硅晶须含量减少,多孔陶瓷支撑体的抗折强度从15.7MPa下降为13.5MPa,孔隙率升高到43.8%,纯水通量先从4.6m3/（m2·h）升高到5.8 m3/（m2·h）后下降为5.3m3/（m2·h）。为了进一步探讨烧结温度、保温时间、升温速率对样品烧结的影响因素主次,并确定最佳的烧成制度,在上述基础上设计了L16（43）正交试验。其分析结果表明:支撑体的孔隙率受烧结温度的影响最明显,支撑体的纯水通量和抗折强度受保温时间的影响最明显。烧结温度为1520℃,保温时间为1h,升温速率为4℃/min时样品的孔隙率最大;烧结温度为1400℃,保温时间为1h,升温速率为2℃/min时样品的纯水通量最大;烧结温度为1440℃,保温时间为3h,升温速率为3℃/min时样品的抗折强度最高。性能优良的多孔陶瓷支撑体应同时具有较高孔隙率、纯水通量和抗折强度,综合考虑确定较优烧结参数为:烧结温度1440℃,保温时间3h,升温速率2℃/min。在较佳烧成制度上,通过添加烧结助剂提高样品的抗折强度,并对单一添加及复合添加不同含量烧结助剂对样品的影响进行了研究。分析结果表明:烧结样品的主要物相均为碳化硅和氮化硅,但存在少量杂质相;单一添加CeO₂和Y₂O₃的样品中氮化硅呈短棒状,单一添加Al₂O₃和复合添加Al₂O₃+Y₂O₃的样品中氮化硅呈针状;单一添加2wt%Al₂O₃的样品孔隙率和纯水通量最高,分别为44.3%、7.9m3/（m2·h）;复合添加3wt%Al₂O₃+4wt%Y₂O₃的烧结样品抗折强度最高为22.3MPa。复合添加3wt%Al₂O₃+4wt%Y₂O₃的样品抗折强度为22.3MPa,满足作为支撑体使用的强度,在此基础上通过添加淀粉作为造孔剂进一步提高烧结样品的孔隙率,并研究了淀粉含量对样品性能的影响。分析结果表明:随着淀粉含量的增加,样品的孔隙率随之增加,最高可达45.6%,样品的抗折强度从22.3MPa下降至12.3MPa,纯水通量先增加后减小。当淀粉加入量为3wt%时,样品的水通量最大为9.2m3/（m2·h）,孔隙率为41.8%,折强度为17.3MPa,耐酸性为1.98%,耐碱性为4.13%,满足作为多孔陶瓷支撑体使用的条件。因此较优的实验配方确定为:75wt%SiC、15wt%Si、3wt%淀粉、3wt%Al₂O₃、4wt%Y₂O₃。氮化硅的形貌对支撑体的性能有较大影响,重点探讨了氮化硅的生长机制,并对其形貌对样品的强度、孔径及纯水通量的影响进行了分析。氮化硅晶须在生长过程中先按照VS生长机制形成α-Si₃N₄晶须,随着温度的升高,烧结助剂发生反应形成液相,α-Si₃N₄晶须溶于液相中,反应原料不断传质进入液相中达到饱和后沉淀出β-Si₃N₄,因此生成β-Si₃N₄的过程是按照VLS生长机制进行的。烧结温度升高、烧结助剂的添加会促进短棒状氮化硅生长,保温时间增加、升温速率减慢会增加晶须状氮化硅的含量,晶须状的氮化硅交织在碳化硅颗粒间,比短棒状的氮化硅对样品的“桥联”作用更强,更有利于提高样品的强度,但晶须状氮化硅将颗粒堆积形成的大孔分割成许多小孔,降低了样品的平均孔径,并且大量纳米级晶须聚集会有一定疏水性,导致纯水通量的降低。