由硼砂和硫酸氧钛合成新型硼酸钛

以硫酸氧钛和硼砂为原料采用湿化学法合成一种新型硼酸钛,考察了反应物配比、反应物浓度和反应时间等因素对硼酸钛合成的影响。适宜的合成条件：室温,硼砂溶液浓度为1 mol/L,硫酸氧钛溶液浓度为0.9 mol/L,钛与硼物质的量比为1∶5,反应时间为15~20 min。通过化学分析、电感耦合等离子发射光谱（ICP）以及热重分析（TG-DTG）等表征手段确定硼酸钛中氧化硼、二氧化钛和水的含量;产物的红外（IR）和拉曼（Raman）光谱分析表明硼酸根以（B₂O₅）4-基团形式存在;经计算得出硼酸钛分子式为（TiO）2B₂O₅·4H₂O,纯度为82%。对硼酸钛进行了X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）表征,表明合成的硼酸钛为颗粒尺寸在1~10 μm的块状非晶态粉体。     

微波辅助合成硼酸钙

采用硼酸、氢氧化钙为原料,利用微波加热方式合成硼酸钙(xCaO•yB₂O₃•nH₂O),以缩短反应时间、提高反应效率。实验中考察了反应温度、微波辐射时间、原料比等因素的影响;确定了合成硼酸钙(CaO•2B₂O₃•2H₂O)的适宜反应条件：反应温度为95~105 ℃、微波辐射时间为40 min、氢氧化钙与水物质的量比为1∶[KG-*2]39.6、氢氧化钙与硼酸物质的量比为1∶4.5,在此条件下产品收率达88%。产品的组成分析结果基本符合要求,CaO•2B₂O₃•2H₂O的粒径约为10 μm,失水温度为190 ℃,微波加热条件下的反应速率约是常规加热法反应速率的4倍。     

十二水磷酸氢二钠纳米复合相变材料的过冷特性

研制了一种以十二水磷酸氢二钠（Na₂HPO₄·12H₂O）为主储能材料的中低温相变材料。通过添加成核剂纳米Al₂O₃、纳米TiO₂、纳米石墨粉、多壁碳纳米管和高分子分散剂聚丙烯酸钠（PAAS）对Na₂HPO₄·12H₂O改性。结果表明,多壁碳纳米管减少过冷度的同时会破坏Na₂HPO₄·12H₂O的相变特性,添加3%（质量分数）的纳米Al₂O₃可以减少40.7%的过冷度,添加4%的纳米TiO₂可以减少44.6%的过冷度,添加4%的纳米石墨粉可以减少62.3%的过冷度。对于添加3%纳米Al₂O₃的复合相变材料,PAAS浓度对过冷度无影响;对于4%纳米TiO₂的复合相变材料,添加4% PAAS过冷度最低为3.2℃,减少了76.1%;对于4%纳米石墨粉的复合相变材料,2% PAAS过冷度最低为1.2℃,减少了90.7%;纳米石墨粉/PAAS/Na₂HPO₄·12H₂O三元复合相变材料经过100次循环实验后,发现具有较好的热稳定性。     

碳酸氢钠调控五水碳酸镁的合成

在NaHCO₃调控作用下, 通过MgCl₂和Na₂CO₃反应结晶合成了五水碳酸镁(MgCO₃·5H₂O)。利用SEM、XRD和TG等技术, 结合反应结晶过程中镁离子浓度变化, 研究了工艺参数对结晶过程和产物影响。实验结果表明, 合成五水碳酸镁过程中极易生成MgCO₃·3H₂O副产物。纯MgCO₃·5H₂O制备工艺条件为:NaHCO₃加入量≥3.00 g·L^-1, 碳酸钠加料速率2～50 ml·min^-1, 合成温度0～5.0℃。所合成的五水碳酸镁呈棱柱状形貌, 晶体表面光滑, 尺寸20～160 μm。分析表明, 添加碳酸氢钠促进了结晶动力学, 同时 基团对三水碳酸镁晶体的形成具有位阻效应, 但有利于五水碳酸镁晶体形成, 产生晶型调控的协同效果。工艺参数的改变将使得结晶过程发生热力学和动力学控制的转换, 影响结晶产物的晶型晶貌。     

四元体系硼酸锂-硼酸钾-硼酸镁-水在308.15 K时固液相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究四元体系硼酸锂-硼酸钾-硼酸镁-水在308.15 K时固液相平衡,测定了体系溶解度和平衡液相的密度、折光率和pH。研究发现：该体系308.15 K时的稳定相图中包含一个共饱点（L+Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O）,其液相组成：w（Li₂B₄O₇）=3.112%、w（K₂B₄O₇）=16.64%、w（Mg₂B₆O₁₁）=0.101 8%;3个固相结晶区：Li₂B₄O₇·3H₂O、K₂B₄O₇·4H₂O、Mg₂B₆O₁₁·15H₂O,体系无复盐或固溶体生成。溶液中硼酸锂、硼酸钾对多水硼镁石有很强的盐析效应,液相的密度、折光率和pH随溶液中硼酸盐浓度的增加呈规律性变化。     

低温固相合成超细正硼酸镍粉体

探讨了采用不同镍源对合成产物正硼酸镍［Ni₃（BO₃）₂］的影响,最终确定以碱式碳酸镍［NiCO₃·2Ni（OH）₂·4H₂O］为镍源与硼酸（H₃BO₃）在较低温度下按化学计量比反应得到目标产物,并通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）和扫描电镜（SEM）对产物结构及形貌进行表征。结合XRD和IR分析结果表明,采用碱式碳酸镍为镍源,与硼酸按照化学计量比,仅在700 ℃焙烧3 h即得到纯净正交结构的Ni₃（BO₃）₂。通过SEM可观察到不使用有机溶剂情况下,采用碱式碳酸镍和硼酸直接焙烧制备的产物分散性好、粒径分布均匀且主要分布在200~250 nm。     

四元体系Li+,K+,Mg2+//B4O72——H2O 273 K相平衡

利用等温溶解平衡法研究了四元体系Li⁺, K⁺, Mg²⁺//B₄O₇^2--H₂O 273 K相平衡关系。测定了该体系平衡时各组分的溶解度和平衡液相密度。根据实验数据和固相组成分别绘制了四元体系Li⁺, K⁺, Mg²⁺//B₄O₇^2--H₂O 273 K时的稳定相图、水图以及相应的密度-组成图。结果表明：该体系组分之间没有形成复盐和固溶体,属于简单共饱和型体系;体系的稳定相图由1个共饱点,3条单变量曲线,3个固相结晶区组成,结晶区分别对应Li₂B₄O₇·3H₂O、K₂B₄O₇·4H₂O和MgB₄O₇·9H₂O;平衡液相密度在共饱点处达到最大。研究还对该四元体系在273 K、288 K和348 K不同温度时的稳定相图作了对比分析和讨论。     

三元体系KCl-K2B4O7-H2O在323 K时相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系KCl-K₂B₄O₇-H₂O在323 K时的稳定相平衡关系及稳定平衡液相的密度,测定了该三元体系稳定平衡溶液溶解度和密度。研究发现：该三元体系为简单共饱和型,无复盐及固溶体形成。根据溶解度数据绘制了相图,相图中有1个三元共饱点、2条单变量曲线、2个结晶相区,即氯化钾（KCl）结晶区和四硼酸钾（K₂B₄O₇·4H₂O）结晶区;平衡固相为KCl和K₂B₄O₇·4H₂O。由相图可以看出,KCl对K₂B₄O₇有较强的盐析作用。     

-15℃下Na+, K+, Mg2+// Cl-, SO4-2-H2O体系相平衡

采用等温溶解平衡法,研究了Na⁺, K⁺, Mg²⁺//Cl^-, SO₄^-2-H₂O, 五元水盐体系在-15℃下NaCl·2H₂O饱和时的相平衡关系,测定了溶解度和密度,并绘制出相应的相图。研究结果表明:该五元体系平衡相图中有3个四盐共饱点,7条单变量溶解度曲线及5个两盐结晶区,5个两盐结晶区分别对应于KCl+NaCl·2H₂O、Na₂SO₄·10H₂O+ NaCl·2H₂O、MgSO₄·7H₂O+NaCl·2H₂O、MgCl₂·8H₂O+NaCl·2H₂O、KCl·MgCl₂·6H₂O+ NaCl·2H₂O;所 得-15℃相图和25℃下相图相比,相图结构大为简化:K₂SO₄·MgSO₄·4H₂O、KCl·MgSO₄·3H₂O、Na₂SO₄·3K₂SO₄、Na₂SO₄·MgSO₄·4H₂O、MgSO₄·(4～6)H₂O、K₂SO₄·MgSO₄·6H₂O结晶区均消失,Na₂SO₄结晶区转变为Na₂SO₄·10H₂O且结晶区扩大,KCl、MgSO₄·7H₂O、KCl·MgCl₂·6H₂O结晶区缩小,MgCl₂·6H₂O结晶区转变为MgCl₂·8H₂O。在此基础上研究了不同组成的盐湖卤水在降温过程中的结晶规律,为低温盐田工艺的开发提供了理论依据。     

无机相变材料CaCl2·6H2O的过冷特性

CaCl₂·6H₂O作为一种常见的常温无机水合盐相变材料,由于成本低、易获取、蓄热强而受到广泛的关注。按无水CaCl₂与H₂O的质量比为1.027：1制备了CaCl₂·6H₂O,经X射线衍射（XRD）表征其晶体结构;通过添加成核剂SrCl2·6H₂O和Ba（OH）₂对CaCl₂·6H₂O改性,发现两者的联合作用可抑制过冷,10次熔化-冷却循环平均过冷度1.07℃。采用差示扫描量热仪（DSC）测定CaCl₂·6H₂O添加成核剂前后相变潜热,发现潜热由223.54 J·g^-1降至160.41 J·g^-1;为了扩大CaCl₂·6H₂O相变温度的范围,通过添加质量分数分别为5%、10%、15%、20%和25%的MgCl₂·6H₂O,发现相变温度随MgCl₂·6H₂O质量分数的升高呈线性降低,但不宜超过20%;选取CaCl₂·6H₂O-20% MgCl₂·6H₂O二元共晶盐相变储热体系为改性目标,通过添加1% SrCl2·6H₂O和0.5% CMC,过冷度降至0.57℃,相变潜热为141.09 J·g^-1,低于单独组成盐CaCl₂·6H₂O的潜热223.54 J·g^-1和MgCl₂·6H₂O的潜热163.35 J·g^-1。研究表明,CaCl₂·6H₂O作为无机相变材料具有显著的应用价值。     

硫酸锰室温固相球磨制备四氧化三锰

利用软锰矿吸收硫酸镁热解尾气二氧化硫制得硫酸锰,再与碳酸氢铵室温下固相球磨反应,制备出前躯体碳酸锰,经热分解获得四氧化三锰。分别考察了物料比、球磨时间、球料比等因素对硫酸锰转化率的影响,采用XRD对产物进行了分析。结果表明,在n（碳酸氢铵）∶n（硫酸锰）=3.5∶1、球磨时间为40 min、球料质量比为5∶1时,硫酸锰的转化率可达99.8%,将固相产物在1 000 ℃热解1 h后所制备的四氧化三锰纯度为99.9%。该工艺操作简单,产品纯度高,成本低,为硫酸锰制备四氧化三锰提供了新的途径。     

正八面体锡酸锌的水热合成

用醋酸锌和亚锡酸钠作为原料,锌锡物质的量比为2∶1,反应体系中有矿化剂氢氧化钠存在,用水热合成方法,在180~220 ℃水热反应10~48 h,成功制备出正八面体纯锡酸锌晶体。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜 （SEM）对产物进行了表征。研究了介质的酸碱性、原料配比、反应温度、反应时间等因素对产物合成的影响。     

以副产锌泥为原料水热合成阻燃剂硼酸锌

硼酸锌是一种绿色环保型无机阻燃剂。以工业副产锌泥为锌源、硼砂为原料,利用水热法制备硼酸锌（4ZnO·B2O3·H2O）。采用X射线衍射（XRD）、热重（TG-DTA）、扫描电镜（SEM）等分析测试手段,对制备的产品进行表征,并探讨各因素对水热合成反应的影响,建立适宜的反应条件。当水热温度为140 ℃时,锌与硼砂的物质的量比为1∶1.0,固体与液体的质量比为1∶12,水热时间为7 h以上。在此条件下,所得硼酸锌粉体的XRD谱图与4ZnO·B2O3·H2O一致,失水温度高于415 ℃。若在反应体系中添加硬脂酸钠和聚乙二醇,可得到疏水型硼酸锌样品;若添加10%硼酸锌于木粉中,400 ℃时的残碳率比纯木粉高约17%~18%,表明硼酸锌有一定的阻燃性。     

碱式硫酸锌在湿法炼锌过程结晶热力学研究

对中国几家湿法炼锌厂净化阶段产生的结晶渣进行X射线衍射分析,确定了湿法炼锌过程产生的碱式硫酸锌的结构是ZnSO₄·3Zn（OH）₂·5H₂O,从而否定了是ZnSO₄·3Zn（OH）₂的传统观点,表明碱式硫酸锌的溶解度与水的活度有关。采用高温硫酸锌溶液中加入氧化锌粉末的方法制得与炼锌厂碱式硫酸锌结晶渣晶型一致的产物。同等硫酸锌浓度、pH条件下,碱式硫酸锌溶解度随着温度的升高而升高。研究表明,在锌质量浓度为168 g/L、pH为5.2的中性浸出液中,碱式硫酸锌析出温度为60.6 ℃±0.4 ℃,80 ℃降到40 ℃的析出量为4.4 g/L。     

微波热解制备g-Fe2O3催化剂及其SCR脱硝性能

以FeSO₄·7H₂O[Fe(NO₃)₃·9H₂O]为铁源,采用新型微波热解法制备γ-Fe₂O₃[a-Fe₂O₃]催化剂样品,通过XRD、N₂等温吸附-脱附、压汞法等实验手段对催化剂样品晶相、微观孔结构等进行表征;考察两种催化剂样品的NH₃-SCR脱硝性能,通过归一化处理得到两种催化剂在不同温度下的本征脱硝反应速率,同时对比研究了γ-Fe₂O₃与钒系催化剂的脱硝活性;研究氨氮比、氧浓度等运行参数对γ-Fe₂O₃催化剂NH₃-SCR脱硝性能的影响规律,并对其抗硫抗水性能进行考察.结果表明:采用新型微波热解法可得到纯度较高的γ-Fe₂O₃催化剂,其介孔分布合理且大孔数量丰富;同时γ-Fe₂O₃催化剂表现出优于a-Fe₂O₃催化剂的脱硝性能,400℃时最大NO_x转化率达到96%,300、325、350℃下单位面积脱硝速率达到a-Fe₂O₃催化剂的3倍左右;γ-Fe₂O₃催化剂具备优良的抗硫抗水性能,其最佳氨氮比为1、最佳氧体积分数为3.5%.     

前驱体二水磷酸铁对磷酸铁锂电化学性能的影响

以钛白生产副产物七水硫酸亚铁为铁源,工业磷酸二氢铵为磷源,双氧水为氧化剂,采用共沉淀法合成了不同粒径和形貌的二水磷酸铁,并以此为前驱体,通过碳热还原法制备了粒径不同的LiFePO₄/C正极材料。经过对样品进行X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及恒电流充放电测试,研究了二水磷酸铁及LiFePO₄/C的结构、形貌以及电化学性能。结果表明,以较细的二水磷酸铁为铁源,制备得到的LiFePO₄/C颗粒较细,且具有更优异的电化学性能。0.1、0.5、1、2、5、10 C放电比容量分别为154、148、144、140、130、120 mA·h/g。     

KBaB5O9的两步法制备及其过程动力学研究

本文利用溶液法制备了K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O,并将其进行热处理制备得到了KBaB₅O₉,利用XRD、FT-IR、TG-DTA-DTG对样品进行了表征。分析研究了由K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O热处理制备KBaB₅O₉过程中的物相变化过程,其物相变化经历脱结晶水、脱羟基、重结晶、再分解、熔融再结晶5个阶段,其中结晶水的脱失分两步进行。运用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法、Šatava-Šesták法对K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O结晶水第二步脱失过程的动力学参数进行了计算,可知K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O结晶水第二步脱失过程的活化能E_s为151.94 kJ/mol,指前因子的对数值lg A_s为21.25 min^-1,机理函数G(α)=(1-2α/3)-(1-α)^2/3(其中α为转化率)。