本研究以碳熱還原法並利用熱重分析反應系統，分別對二氧化矽／碳粉及
熱解後稻殼顆粒，探討各項操作變數對氮化反應的影響。文中並進行反應
動力學之研究、動力模式的建立及反應機構的探討等。在純二氧化矽/碳
粉的氮化反應系統中，增加氮氣流率、C/SiO2 莫耳數比、氮化反應溫度
及減少顆粒直徑、二氧化矽和碳粉之粉粒大小均可增加轉化率。產物的獲
得主要為氮化矽結晶絲。在化學反應控制區內，反應的活化能為448 kJ/
mol。研究中亦針對本反應系統推導一合理假設之動力模式，發現非常吻
合實驗所得之結果。在稻殼之熱解反應實驗中，本研究所使用的稻殼經酸
洗及熱解程序處理後，可得一高純度之C/SiO2混合物，並可做為製造氮化
矽的起始原料。結果中發現，稻殼之酸洗程序以鹽酸效果最好；而提高熱
解溫度，可以有效將稻殼幾乎完全熱解。在實驗之所有熱解溫度條件下，
發現熱解後所得的稻殼全是屬於非晶型的物質。在熱解後稻殼的氮化反應
系統中，發現增加氣體流率、氮化反應溫度及減少顆粒直徑均可增加轉化
率。但造粒壓力和粉粒直徑對稻殼之氮化反應性並無顯著的影響。實驗所
得反應之活化能為115 kJ/mol。熱解後稻殼的氮化反應量遠高於純二氧化
矽／碳粉系統，但反應會受限於氮化矽產物層生成的影響。本研究以考慮
產物層的質傳阻力來推導一動力學模式，發現用此模式來描述整個熱解後
稻殼之氮化系統可得良好的結果。在氮化反應機構的探討方面，根據本實
驗之研究結果可知，在氮化反應的初期為二氧化矽和碳粉先生成一氧化矽
。到了反應後期二氧化矽會繼續與一氧化碳生成一氧化矽，然後再與過剩
的碳或一氧化碳及氮氣生成氮化矽。
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