掺杂碳纳米颗粒水凝胶的太阳能电池被动冷却性能摘要:[目的]为了提高太阳能电池被动散热效果,制备基于吸湿-解吸原理的掺碳纳米颗粒复合水凝胶,探讨复合水凝胶的吸湿-解吸特性对太阳能电池冷却性能的影响.[方法]采用自由基聚合法制备掺不同质量分数碳纳米颗粒的复合水凝胶;通过水凝胶解吸特性试验测试掺不同质量分数碳纳米颗粒的水凝胶的解吸能力;将掺入碳纳米颗粒的水凝胶作为太阳能电池冷却层,开展太阳能电池冷却试验,对比不同质量分数碳纳米颗粒水凝胶的冷却性能.[结果]所制得样品中,掺入的碳纳米颗粒质量分数为5%时,复合水凝胶的解吸性能最好,在太阳辐照度为1 000W/m2时,太阳能电池运行温度降低约11.6 ℃;贴附水凝胶冷却层的太阳能电池与无冷却层的太阳能电池相比,在标准辐照度下运行15 min后,开路电压高约30 mV,运行30 min后,填充因子提高约4.58%,运行120 min后,光伏电池效率提高0.41%.[结论]添加碳纳米颗粒能够提高吸湿性水凝胶的解吸性能;吸湿性水凝胶用作太阳能电池的冷却层,解吸能力越强,对应的冷却效果越显著.
太阳能电池被动冷却碳纳米颗粒水凝胶大气集水蒸发冷却
硝酸加压提锂渣微粉的颗粒状态对水泥火山灰活性和性能的影响摘要:[目的]为了实现硝酸加压提锂渣微粉(lithium slag,LS)在绿色建筑材料中的资源化利用,研究不同颗粒状态的LS对水泥水化反应和性能的影响.[方法]采用机械研磨得到不同粒径的LS,并通过激光粒度仪和扫描电子显微镜观察其颗粒状态变化,测试不同颗粒状态LS对水泥砂浆力学性能的影响;通过X射线衍射分析、水化热分析、红外光谱分析、压汞分析评价颗粒状态对水泥水化反应的影响.[结果]随着球磨时间的延长,LS粒径逐渐 减小,LS比表面积逐渐增大,颗粒逐渐趋于细化和球形化;随着LS粒径的减小,掺入LS的水泥浆体流动度逐渐减小,凝结时间缩短;掺入质量分数为30%的LS的砂浆抗压强度在龄期为56、90d时比纯水泥砂浆的高6%~29%,且LS粒径越小,抗压强度增长越快;通过水化产物和孔隙结构结果也证明,粒径越小的LS在反应时消耗的氢氧化钙越多,在水化后期掺入LS颗粒的水泥浆体凝胶孔体积分数大于纯水泥浆体的,更多的水化凝胶填充到颗粒间的孔隙,使其微观结构更致密,后期抗压强度增长越显著.[结论]LS的火山灰活性随着粒径的减小而增强,合适的掺量可以有效促进水泥砂浆长期强度的发展.
硝酸加压提锂渣微粉颗粒状态水泥火山灰活性
钴基单原子催化剂类氧化酶性能研究进展摘要:[目的]研究钴基单原子催化剂(Cobalt-based single-atom catalysts,Co-SACs)类氧化酶性能,探讨Co-SACs类氧化酶在生物医药及化工领域商业化应用.[研究现状]综述Co-SACs的类氧化酶活性分类,包括类芳香胺氧化酶、类乳酸氧化酶、类硅氧烷氧化酶、类还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶和类漆酶等;探讨其催化性能的调控策略,如配位数调控、异质原子掺杂、钴与过渡金属的协同效应,以及金属-载体相互作用改性等;介绍Co-SACs作为氧化酶模拟物在生物传感、癌症治疗和化学合成等领域中的应用.[结论与展望]提出Co-SACs作为一类高效、经济且稳定的功能材料,未来的研究重点是研发规模化制备高金属载量的Co-SACs的方法,并揭示其催化机制.
钴基单原子催化剂类氧化酶性能调控
锂离子在固态聚合物电解质中传输机制摘要:[目的]为了设计新型高性能固态聚合物电解质(solid polymer electrolytes,SPEs),深入探讨锂离子在SPEs中的传输机制是核心科学问题,可以在根本上实现高性能SPEs的理性设计.[研究现状]分析阿伦尼乌斯模型、Vogel-Tammann-Fulcher(VTF)模型和William-Landel-Ferry(WLF)模型等经典离子传输理论模型的特征及其适用范围;重点阐述近年来利用先进光谱技术(如红外光谱、太赫兹光谱等)在实时观测锂离子传输过程中配位环境动态变化方面取得的实验进展;综述分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟中的经典分子动力学模拟、粗粒化分子动力学模拟、从头计算分子动力学及机器学习分子动力学模拟在该领域的研究现状与发展趋势.[结论与展望]认为先进模拟技术与实验光谱技术协同发展,在解决复杂界面问题等挑战性课题中将发挥越来越重要的作用,为理性设计SPEs提供坚实依据;经典MD模拟具有在计算效率与精度间的良好平衡,仍是当前研究锂离子传输机制的主要手段.
固态聚合物电解质传输机制经验模型分子动力学模拟光谱表征
多孔材料吸附分离氟代烃的研究进展摘要:[目的]为了突破限制我国半导体产业发展的电子特种气体(特气)的高效、低成本生产等关键"卡脖子"问题,开展多孔材料吸附分离氟代烃的研究,实现关键氟代烃体系的提纯.[研究现状]总结通过活性炭、碳分子筛、金属有机框架等多孔材料对CF4、C2F6、C3F8等氟代烃体系进行吸附分离的最新研究进展;多孔材料吸附分离具有操作简单、条件温和、对痕量杂质去除效率高等优点,能够满足氟代烃电子特气的现有纯度要求,多孔材料吸附分离法可以在较低能耗的情况下获得高纯度的氟代烃.[结论与展望]多孔材料在单组分的吸附量和混合气体的选择性2项关键参数上能够取得良好的效果;理论计算为寻找合适的多孔材料吸附剂提供指导,理论计算的工作重点集中于CF4分离体系,缺少针对双碳或多碳氟代烃分离体系的研究;虽然有一些国内外学者尝试将多孔材料用于氟代烃电子特气的工业化生产,但还处于比较初级的阶段;后续研究须加强与理论计算的结合,实现多孔材料的理性设计与选择,同时应逐渐偏向于工业生产背景,实现多孔材料吸附分离氟代烃的工业应用.
氟代烃多孔材料分离纯化吸附电子特种气体
彩色图像边缘伪影的识别及去除方法摘要:[目的]为了识别及去除彩色图像的边缘伪影像素,提高颜色表征的准确性,提出一种识别并去除彩色图像边缘伪影的方法.[方法]在MATLAB软件中构建模拟生成彩色图像的仿真程序,将黑色不透光的仿真颗粒作为研究对象,模拟在彩色滤色阵列(color filter array,CFA)中Bayer模式下由彩色图像的原始格式(RAW)图像向RGB(red,green and blue channels,RGB)格式图像转化的过程;搭建彩色图像拍摄装置,获得圆点标定板图像后标定黑色圆点的实际大小和颜色,研究彩色图像边缘伪影的形成规律,采用仿真与实验相结合方法分别研究彩色图像的6种去马赛克插值算法以及镜头色散成像对伪影像素个数的影响;采用红、蓝聚苯乙烯颗粒和黄、白氨咖黄敏药物颗粒作为应用对象,拍摄颗粒并获取颗粒彩色图像,然后分析去除伪影前、后颜色矩和色品坐标图的变化,验证识别和去除伪影像素的方法在拍摄不同颗粒彩色图像时的适用性和通用性.[结果]6种插值算法对转换生成的RGB图像的平均色差值、最大色差值和色差众数值均有不同程度的影响,采用仿真法生成的彩色图像的边缘伪影像素个数为2~3,采用拍摄方法获得的黑色圆点图像的边缘伪影像素个数大于3;当去除伪影像素个数为5时,标定板黑色圆点图像中的R、G、B通道值的标准差都小于0.01,接近背景噪声水平,伪影已被有效去除,颜色波动降至最低;去除边缘伪影像素个数为5时,聚苯乙烯和氨咖黄敏药物的颗粒图像的颜色矩中的一阶矩都有所增大,二、三阶矩均有所减小,颗粒像素点在色品坐标图中的分布区域明显减小,坐标点聚集性增强,准确反映了颗粒的真实颜色.[结论]边缘伪影像素的识别与去除方法可以减少彩色图像中的统计色差,使彩色图像的整体亮度更接近实物颜色的真实值,颜色的波动性减小,亮暗色比例均衡,实现了彩色图像的颜色保真与形态保真的双重目标.
彩色图像边缘伪影插值算法色差颜色矩色品坐标
不同分散剂对含碳酸盐混合磁选精矿的分散特性的影响摘要:[目的]为了提高含碳酸盐难选铁矿石的分选效率,实现对复杂难选铁矿资源的高效利用,研究在分散剂作用下含碳酸盐混合磁选精矿矿浆的分散性能和分散机制.[方法]以东鞍山烧结厂的混合磁选精矿为研究对象,自主设计分散实验装置,在进行矿样分析的基础上,考察小分子有机分散剂(柠檬酸、苹果酸、丁烷四羧酸)、大分子有机分散剂[羧甲基纤维素钠(CMC-Na)]和无机分散剂(硅酸钠、六偏磷酸钠)对混合磁选精矿矿浆的分散作用,研究不同分散剂对矿浆的分散度、浊度、粒度分布和矿样聚集态的影响,揭示分散剂的分散机制.[结果]混合磁选精矿矿样的全铁(total iron,TFe)品位(质量分数)为42.97%,矿样中粒径小于48μm的颗粒的产率约为84%,微细颗粒间容易发生相互吸附和团聚现象,并黏附覆盖在铁矿物和脉石矿物粗颗粒的表面,造成该矿石分选困难;高分子有机分散剂CMC-Na和2种无机分散剂六偏磷酸钠、硅酸钠对混合磁选精矿矿浆的分散度小于35%,而苹果酸、柠檬酸和丁烷四羧酸3种小分子分散剂对矿浆的分散度均大于46%;在柠檬酸、苹果酸和丁烷四羧酸的质量浓度为440 mg/L时矿浆浊度均达到最大值,分别为1 850、1 900、2 000 NTU;柠檬酸、苹果酸和丁烷四羧酸作用后的矿浆中颗粒的D50分别为21.98、20.97、19.67 μm,D90分别为64.73、62.69、61.65 μm,3种分散剂均能减小矿浆颗粒的表观尺寸.[结论]矿浆添加3种有机小分子分散剂柠檬酸、苹果酸和丁烷四羧酸后,触发静电斥力、水化斥力、空间位阻的三重作用,协同打破微细颗粒间的团聚与黏附覆盖状态,使颗粒从聚集态转为单分散态,导致矿浆的分散度、浊度增大,矿样的粒度减小.
磁选精矿分散剂分散特性分散度浊度粒度
熔盐辅助镁热还原法制备介孔碳材料及其在超级电容器上的应用摘要:[目的]为了解决目前商业多孔碳应用于超级电容器电极材料时存在的可接触面积小、传质阻力大的问题,研究性能优异的介孔碳材料制备方法.[方法]采用熔盐介质中的镁热还原法,利用碳酸钠作为碳源和产物的石墨化催化剂制备介孔碳材料;通过产物的综合表征,探索其显微结构和电化学性能;研究镁热还原反应的过程机制和产物显微结构的成因.[结果]产物介孔碳具有较大的比表面积(752 m2·g-1)、较大的孔体积(1.22cm3·g-1)、孔径单一(5.3nm),缺陷密度低(强度比ID/IG为0.7)的特点,适合于水系电解质中储能;应用于超级电容器时,在电流密度为50A·g-1时比电容可达113 F·g-1,当电流密度由1 A·g-1增至50A·g-1时电容保持率达到76%.[结论]熔盐介质中镁热还原制备的的介孔碳具有独特的显微结构,可作为超级电容器的电极材料,从而实现其高倍率性能.
镁热还原介孔碳超级电容器熔盐
NH3-SCR中稀土基催化剂的研究进展摘要:[目的]为了探讨氨选择性催化还原反应(NH3-selective catalytic reduction,NH3-SCR)NH3-SCR 过程中的高性能稀土基催化剂的设计,对稀土元素、催化剂及作用机制进行研究.[研究现状]综述稀土元素电子组态与特性、NH3-SCR反应机制与催化剂设计,通过分析材料的活性位点、反应路径及速率控制步骤,总结CeO2基催化剂,稀土改性的MnOx基、Cu基分子筛催化剂,以及稀土尾矿催化剂中稀土作用机制的异同.[结论与展望]提出催化剂设计须要充分考虑实际脱硝工艺中的复杂条件,为实现不同工况下稀土基催化剂的定制化设计,应开发新的结构表征和模拟技术,定量研究稀土-过渡金属之间的电子相互作用.
氮氧化物氨选择性催化还原二氧化铈稀土改性催化剂稀土尾矿
颗粒床-旋流耦合分离器捕集颗粒再生系统优化摘要:[目的]探讨颗粒床-旋流耦合分离器长周期稳定运行优化,实现内置颗粒床中捕集颗粒的快速、有效循环再生.[方法]采用大型冷模实验,研究在不同尾气循环比条件下,入口气量和入口含尘浓度对耦合分离器性能的影响,进一步改造现有实验装置,分析筛分再生器的分离性能(再生效率、设备压降)及其对耦合分离器分离性能的影响.[结果]筛分再生器再生效率始终稳定在85%以上;再生尾气的引入能显著提高耦合分离器的分离效率,各工况下捕集效率均超过99.2%,耦合分离器装置出口气流中粉尘中位粒径从1.67μm减小到0.82~1.04 μm.[结论]通过对捕集颗粒再生系统优化,可实现废气中颗粒物的高效捕集.
颗粒床-旋流耦合分离器再生系统筛分再生尾气回收
用于油井水泥环微裂缝自修复的微胶囊的制备与性能评价摘要:[目的]解决吸油树脂与油井水泥的相容性差、水泥石强度下降的问题,实现对油井水泥环微裂缝的遇油自修复功能,保证油气井中固井水泥环的密封完整性.[方法]采用化学沉淀法,以吸油树脂为芯材、活性二氧化硅为壳材,制备具有遇油膨胀微裂缝自修复功能的微胶囊;借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、热重仪对吸油树脂、微胶囊进行测试与表征;对比分别掺入吸油树脂、微胶囊前、后的水泥石试样的抗压强度、抗压强度恢复率和渗透率,对水泥石微裂缝的自修复性能进行评价,探讨掺入吸油树脂和微胶囊的水泥石的微裂缝自修复机制.[结果]吸油树脂、微胶囊的中值粒径D5.分别为5.601、6.590 μm.在温度为0~213 ℃时,吸油树脂、微胶囊都几乎无质量损失,具有良好的热稳定性,满足固井施工要求;在波数为941 cm-1处出现Si-OH的振动吸收峰;微胶囊具有较大的比表面积;吸油6 h后的吸油树脂、微胶囊的体积膨胀率分别为100%、10%;微胶囊的质量分数为1%时的水泥石试样的抗压强度在养护龄期为7 d时达到最大值,在自修复养护龄期为28 d时的抗压强度为(29.06±1.61)MPa,抗压强度恢复率为79.05%,在自修复养护龄期为28 d时的渗透率为0.563×10-3 μm2,降幅为39.36%.[结论]微胶囊的二氧化硅外壳可提高水泥石破损后的抗压强度;当掺入微胶囊的水泥石受损产生裂缝时,二氧化硅外壳因裂缝尖端处的作用而破裂,内部吸油树脂遇油后膨胀,实现水泥石裂缝的自修复.
油井水泥环微裂缝自修复微胶囊吸油树脂二氧化硅渗透率
高温耐热钨基复合粉体制备与特性的研究进展摘要:[目的]研究高温耐热钨(W)基复合粉体制备与特性,探讨制备钨基材料整个工艺流程最前端工序的特点,钨基块体材料的质量对最终其工程应用的影响,以及后续烧结及后续加工变形处理后钨基块体性能对钨基粉体的特性决定作用.[研究现状]综述不同种类钨基复合粉体的制备工艺,包括聚变装置用第二相掺杂钨基复合粉体、高端装备用W-铼(Re)合金粉体、电子封装领域用W-铜(Cu)复合粉体;第二相掺杂钨基复合粉体主要包括W包覆第二相的核壳结构的设计与优化,W-Re合金粉体主要包括W与Re元素的均匀固溶分布,W-Cu复合粉体主要包括W包覆Cu复合粉体的结构设计与改进等的研究;掺杂第二相主要为氧化物氧化钇(Y2O3)、氧化镧(La2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铪(HfO2)等,以及碳化物碳化钛(TiC)、碳化锆(ZrC)、碳化铪(HfC)等,主要采用机械球磨和化学法制备相应粉体;W-Re合金粉体的制备方法分为机械法、混粉法和化学法;采用机械球磨、湿化学法、溶胶-凝胶法等方法,可获得具有优异烧结活性的纳米级W-Cu复合粉体,进而制备致密度高的W-Cu复合材料.[结论与展望]提出制备钨基粉体常用的方法,机械法的主要问题是长时间球磨可能产生杂质影响及粉体冷焊,化学法主要问题是制备过程中的副产物包含氨气及随着分解产生的氮氧化物,须要考虑环境保护问题;认为高质量钨基复合粉体是获得高性能钨材料的关键,因此钨基复合粉体结构及制备技术仍须进一步优化.
钨基粉体核聚变装置第二相掺杂钨铼合金钨铜合金
聚对苯二甲酸乙二醇酯催化回收的研究进展摘要:[目的]解决聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)的高产量、高稳定性,以及难以自然降解等造成的日益严重的环境问题.[研究现状]针对PET化学回收方法,介绍糖酵解、醇解和水解等技术,系统阐述各方法的反应机理及所使用的催化剂,并总结糖酵解与水解方法的最新研究进展.在生物回收方面,聚焦于温和条件下酶催化(如角质酶和PETase)PET水解的反应活性及机理,同时介绍酶催化PET回收的前沿技术.生物法回收PET具有反应条件温和、不需要高温高压、也无需额外的醇或酸碱试剂,降解产物可以转化为高价值的化学品,与化学回收相对比,生物法回收PET不仅成本较低,还能避免环境二次污染,具有广阔的应用前景和研究价值.[结论与展望]提出实现PET的绿色循环利用已成为亟待解决的关键挑战,对环境保护和可持续发展具有重要意义;通过化学或生物化学方法降解PET,不仅具备节能环保的优势,生成的单体产物还可作为化工原料实现二次利用;化学回收与生物回收因其巨大的潜力,被广泛认为是未来研究的重点方向;认为未来PET催化回收与升级的研究应重点关注催化体系的优化、反应机理的深入理解、温和条件下的高效反应过程,以及提升产物的高值化利用;技术经济分析和生命周期评估应贯穿整个研究过程,以全面评估新型催化体系的可行性和可持续性,确保其在实际应用中的经济性与环境友好性.
聚对苯二甲酸乙二醇酯糖酵解水解生物回收化学循环
MXene储氢:理论与实验研究结果及未来展望摘要:[目的]为了探讨氢能源的高效应用和存储安全,研究二维材料MXene在储氢中的理论和实验研究成果.[研究现状]综述MXene结构和储氢应用、理论研究成果和实验研究结果,MXene具有表面化学性质可调节、结构灵活和比表面积高的特点;概括单层和多层MXene储氢的理论研究成果,强调过渡金属元素和表面官能团在优化氢吸附能力中的作用;总结MXene储氢的实验研究结果,展示MXene在低温下和接近室温条件下储氢的潜力;理论预测与实验结果的比较分析强调进一步实验验证和计算优化的必要性.[结论与展望]提出为了提升MXene储氢性能,应关注缺陷工程、层间距优化和机器学习辅助筛选,以提升MXene作为氢储存材料的实用性.
储氢材料MXene材料密度泛函理论计算机器学习实验结果
流化床-化学气相沉积制备核燃料颗粒铝金属包覆层摘要:[目的]针对金属基燃料元件中铀核芯与外部金属基体间的相容性不好,运行过程中核芯与基体界面处易出现空隙导致燃料元件失效的问题,设计含有铝金属包覆层的包覆颗粒,通过金属包覆层提升核芯与金属基体间的界面相容性.[方法]采用流化床-化学气相沉积技术,以三异丁基铝为前驱体在颗粒表面沉积铝包覆层,设计铝包覆层的前驱体输运与包覆层沉积装置,研究铝包覆层包括前驱体输运条件、沉积温度参数、颗粒流化参数等的制备工艺.[结果]通过对设备与工艺参数的调节,可以提升铝包覆层的沉积效率与包覆质量,最终获得金属铝包覆层的制备工艺与参数,在球形颗粒和非球形颗粒表面均制备得到厚度约8 μm且均匀的铝包覆层,包覆层生长速率约2.6μm/h,内部致密并且实现与核芯间的紧密结合.[结论]流化床-化学气相沉积法适宜于铝金属包覆层的制备,可以用于下一步的金属基核燃料研究,但在包覆速率和宏量生产工艺方面还有值得继续优化.
包覆颗粒先进核燃料铝包覆层流化床化学气相沉积
Mg2+、Zr4+共掺ZnGa2O4:Cr3+基近红外长余辉荧光材料的结构及性能调控摘要:[目的]满足现代工程领域或防伪技术中无激发状态下的光学温度传感,提高近红外长余辉荧光材料的余辉和光学温感性能.[方法]采用高温固相法,在ZnGa2O4:Cr3+中掺杂Mg2+、Zr4+,合成ZnGa2-x(Mg-Zr),O4:Cr3+(x=0~0.2,掺杂量,原子分数,下同)近红外长余辉荧光粉,系统分析不同Mg2+、Zr4+掺杂量对于ZnGa2O4体系物相结构、发光以及余辉性能的影响,并探究自然光充能的温度传感应用.[结果]Mg2+、Zr4+掺杂量最高为10%,Mg2+、Zr4+掺杂量的提高造成晶粒增大,样品带隙逐渐增大;高温煅烧后,样品具有强的吸收可见光能力;Mg2+、Zr4+的掺杂有利于反位缺陷的产生,基质中缺陷增多,导致发射光中R线发射及其斯托克斯和反斯托克斯声子边带逐渐减弱,N线发射逐渐增强;Mg2+、Zr4+的掺杂量过高时,Cr3+与缺陷之间的能量传递增多,无辐射跃迁增多,造成一定能量损失,导致发光减弱;随着Mg2+、Zr4+掺杂量的增加,样品余辉呈现先增加后减小的趋势,x=0.05的样品发光和余辉效果最好;在黑暗条件下,荧光粉随着温度提升,展现出增强的近红外余辉.[结论]Mg2+、Zr4+掺杂能提升近红外长余辉荧光粉的余辉性能,制备的荧光粉具有温度依赖性的长余辉性能,可以对自然光进行充能并释放近红外光,是潜在的用于温度传感的自然光可充能材料.
近红外发光长余辉荧光材料光学温度传感性能调控
基于单纯形重心设计法的三元地质聚合物的配方优化摘要:[目的]为了在保证力学性能的基础上降低生产成本,促进工业固体废弃物的再利用,采用最优配方的粉煤灰、煤矸石部分替代偏高岭土,以偏高岭土、粉煤灰、煤矸石作为原材料制备三元地质聚合物.[方法]评估偏高岭土、粉煤灰、煤矸石3种原材料的活性指数;应用单纯形重心设计法对3种原材料的配方进行初步优化设计,分别制备对照组、单掺组和复掺组试样;分析原材料配方对试样的力学性能、流动性能及孔隙结构的影响;通过微观形貌分析揭示三元地质聚合物生成水化产物的作用机制;确定制备三元地质聚合物的3种原材料的最优配方.[结果]在养护龄期为28d时,偏高岭土、粉煤灰、煤矸石的活性指数分别为104.2%、85.2%、51.1%;大部分复掺组试样的抗压强度、抗折强度和流动性均优于对照组和单掺组试样的;复掺组试样的孔隙结构以小毛细孔和气泡孔为主,孔隙结构得到改善;磷酸盐激发剂与偏高岭土、粉煤灰等发生地质聚合反应,生成由[—Al—O—P—]n和[—Si—O—Al—O—P—]n聚合而成的无定形磷铝酸凝胶、水化硅铝酸凝胶等无定形水化产物,为地质聚合物提供良好的力学性能;养护龄期为28 d时,在抗压强度不小于45.0 MPa、抗折强度不小于5.8 MPa、流动度大于180 mm的前提条件下,偏高岭土的最佳质量分数为74%~83%,粉煤灰的最佳质量分数为3%~15%,煤矸石的最佳质量分数为15%~27%.[结论]采用单纯形重心设计法对三元地质聚合物砂浆的原材料进行配方优化设计,实现三元地质聚合物的力学性能、流动性与经济效益的平衡,并有利于环境保护.
地质聚合物单纯形重心设计法偏高岭土粉煤灰煤矸石
氧化铈基铜催化剂的制备及其对草酸钠的降解性能摘要:[目的]草酸钠是一种具有代表性的难降解有机污染物,为了提高对水中草酸钠的降解率,制备具有多级孔结构的氧化铈基铜催化剂,研究氧化铈基铜催化剂的臭氧(O3)催化氧化机制,提高O3在溶液中的传质效率,加速O3的分解与转化.[方法]以NaCl为盐模板,以酚醛树脂(phenolic resin,PF)为定型剂,通过喷雾干燥法和辅助盐模板法制备氧化铈基铜催化剂,在同样的工艺条件下改变NaCl、PF的添加量制得不同氧化铈基铜催化剂样品;采用XRD谱图、SEM图像、孔径分布曲线和XPS图谱对各种样品进行表征;研究各种氧化铈基铜催化剂样品对水中草酸钠的降解率,确定具有最佳降解性能的样品;进行4次重复降解实验研究最佳样品的循环使用的稳定性,并探讨氧化铈基铜催化剂的O3催化氧化机制.[结果]随着NaCl加入量的增大,各种催化剂样品的粒径明显增大,而PF的加入量对粒径影响较小,对样品的孔结构和比表面积影响较大;当NaCl与PF的质量比为1∶1时,制得的样品Cu@CeO2-NaCl-PF的粒径约为35.3nm,介孔孔径为5~45 nm,大孔孔径约为3 000~25 000 nm,比表面积为52.15 m2/g,介孔体积、大孔体积、总孔体积分别为0.240、4.778、5.115 mL/g,所含的Cu0-Cu+、Ce3+的质量分数分别为67.1%、18.7%;在降解时间为45 min时,样品Cu@CeO2-NaCl-PF对水中草酸根的降解率达到100%;在降解时间为60 min时,第4次循环使用的样品Cu@CeO2-NaCl-PF对草酸根的降解率为95%,溶液中残留的Cu元素的质量浓度依次为0.23、0.27、0.34、0.37 mg/L;在加入浓度为1 mmol/L的叔丁醇作为溶液中羟基自由基的掩蔽剂后,降解时间为60 min时样品Cu@CeO2-NaCl-PF对草酸根的降解率为10%,羟基自由基是样品Cu@CeO2-NaCl-PF降解草酸根的主要活性氧.[结论]催化剂Cu@CeO2-NaCl-PF具有较大的比表面积、丰富的多级孔结构、高度分散的Cu活性位点以及较高含量的低价态金属离子,上述特性能加速气-液-固的三相传质过程,有助于O3在催化剂表面的富集,并提高O3转化的速率;催化剂Cu@CeO2-NaCl-PF具有较高的循环使用稳定性,可以加速O3分解生成羟基自由基.
氧化铈基铜催化剂多级孔结构草酸钠降解性能臭氧催化氧化
光热协同催化及其相关动力学摘要:[目的]研究光热催化过程中光催化的高选择性和热效应的驱动力结合,发挥协同作用,以提高反应速率和选择性.[研究现状]综述光热催化发展的重要事件以及光热催化技术的广泛应用;概括半导体催化和等离子基元金属催化的基本原理以及光诱导的热效应、光引发的热电子、光热催化遵循光反应的光热催化体系的复杂性和多样性;总结揭示反应路径、评估光效应、动力学同位素效应等相关动力学研究对探索光热催化机制的重要性.[结论与展望]提出光热催化的实际情况和作用机制具有复杂性和多样性,认为正确认识光催化和热催化在光热协同过程中的贡献和反应路径对光热催化的发展十分重要.
光热催化动力学研究催化机制
复合熔盐法提纯天然石墨的工艺参数优化摘要:[目的]为了改善天然石墨原料的性能,扩大天然石墨的应用领域,基于复合熔盐法提纯天然石墨原料,对工艺参数进行优化,实现提高生产效率、降低能耗、降低生产成本的目标.[方法]对天然石墨原料进行组分分析,以NaOH、Na2CO3、Li2B4O7、Na2B4O7、Li2CO3作为熔盐组分进行筛选,在室温条件下采用稀盐酸清洗法制备高纯石墨;研究无机盐种类、复合熔盐配方、煅烧温度、天然石墨原料质量对提纯石墨纯度(所含固定碳的质量分数)的影响,对天然石墨原料和提纯石墨的微观形貌进行对比和分析.[结果]经过2次优化试验,选择NaOH、Na2CO3、Na2B4O7作为复合熔盐的配方组分;当天然石墨原料的纯度为95.770%、质量设为4g时,NaOH、Na2CO3、Na2B4O7的质量分别为1.0、0.5、1.0g,煅烧温度选为700 ℃,提纯石墨的纯度最高达到99.982%;复合熔盐法在有效去除杂质的同时未对石墨的晶体结构造成破坏,提纯石墨颗粒仍然保持椭球形形貌,但颗粒表面的白色物质明显减少,提纯石墨颗粒表面更加光滑,表明提纯过程能够有效去除杂质.[结论]优化参数后的复合熔盐法提纯天然石墨工艺操作简单,提纯处理后仅须采用稀酸浸渍,能够提高生产效率,降低处理成本.
复合熔盐法天然石墨提纯工艺参数