基础科学

1 枪晶石(3CaO·2SiO_2·CaF_2)在CaO-SiO_2-CaF_2系统中的位置——C.Brisi,J.Am.Cer.Soc.,40[5]174-178(1957) CaF_2、CaSiO_3与Ca_2SiO_4的混合物在高温下经过固态反应很容易生成3CaO·2SiO_2·CaF_2,3CaO·2SiO_2·CaF_2与CaF_2、CaSiO_3、Ca_2SiO_4及3CaO·2SiO_2等结晶相在高温下均可共存,3CaO·2SiO_2·     

以粉煤灰和赤泥为原料烧结陶瓷工艺与性能研究

本文研究了在1050 ℃至1200 ℃之间温度对以粉煤灰赤泥为原料烧结陶瓷的物相和烧结性能的影响.结果表明:实验用粉煤灰原料的主要矿相组成为石英(SiO_2)和莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2),赤泥原料的主要矿相组成有钙铝黄长石(Ca_2Al_2SiO_7)、石英(SiO_2)、钙铁榴石(Ca_3Fe_2+3(SiO_4)_3)和钙钛榴石(Ca_3TiFeSi_3O_(12));以粉煤灰赤泥为原料的5组不同配比试样在1200 ℃时试样气孔率相对降低,体积密度和抗压强度相对程度增大;其中5#试样在经1200 ℃烧结后的气孔率为1.67%,体积密度为2.10 g·cm~(-3),抗压强度为123.23 MPa,达到较好的烧结致密状态,试样主要物相是钙钠长石和莫来石.试样内莫来石的形成及玻璃液相的增加促进烧结并在1200 ℃达到致密烧结状态.     

高温X射线衍射法研究低温烧成熟料中的过渡相

本文介绍了促进硅酸三钙在低温下形成的四个过渡相单矿物(即2Ca_2SiO_4·CaF_2、11CaO·4SiO_2·CaF_2、2Ca_2SiO_4·CaSO_4和3Ca_2SiO_4·3CaSO_4·CaF_2)的合成条件,用显微镜、X射线衍射进行了鉴定,并给出了物理-化学参数。用高温X衍射线研究了这些过渡相的形成温度,热稳定范围和相转变产物,阐述了这些过渡相对熟料形成可能起的作用。对掺3％CaF_2、5％CaSO_4配制的5A3生料在1300℃之内的形成过程进行了观察,得出该料子最终组成中铝酸盐以11CaO·7Al_2O_3·CaF_2出现;铁铝酸盐以4CaO·Al_2O_3·Fe_2O_3出现;硅酸盐相都在不同程度地固溶了氟、硫离子,形成了固溶体。     

高炉炉渣玻璃的微晶处理术

SiO_2和CaF_2的引入可以改进炉渣的晶化,从而制得一种微晶玻璃。有关玻璃成分的研究表明,在这种玻璃的组成中,CaO:SiO_2应为0.92～1.15、Al_2O_3约为13％;试验了晶核形成剂,诸如:镁的硫化物和枪晶石(3CaO·2SiO_2·CaF_2)等,在880℃时对某种给定的玻璃成分的晶化率的影响。如果,不谈那些在同样条件下形成的、不希望产生的假硅灰石,     

煤焦化学链气化过程中神木煤灰对铁基载氧体反应特性及结构的影响

以水蒸气为气化剂、Fe_4Al_6(Fe_2O_3:Al_2O_3质量比4:6)为载氧体,在高温间歇流化床中添加神木煤灰模拟串行循环流化床,研究煤灰累积对煤焦化学链气化过程中载氧体反应性能及结构的影响.结果表明,在800~900℃的化学链气化过程中,添加5%~15%(w)神木煤灰可降低Fe_4Al_6载氧体还原反应的温度、提高其还原反应速率.添加15%神木煤灰可明显促进煤焦水蒸气气化,提高煤焦碳转化率.Fe_4Al_6载氧体还原反应温度为950~1000℃、系统中含20%神木煤灰及1000℃、系统中含15%神木煤灰时,神木煤灰易与Fe4Al6载氧体反应生成Fe_2SiO_4,Fe Al_2O_4,Ca Fe_4Al_2O_(10)和CaAl_8Fe_4O_(19)等低熔点物质,使Fe_4Al_6载氧体孔堵塞、表面烧结.     

鱼雷车用高铝耐火材料的渣浸蚀

渣中碱化合物浸蚀鱼雷车使用的高铝砖中的莫来石和Al_2O_3相。渣中的钙和荧石与Si0_2反应,生成Ca_(10)Si_3O_(15)F_3化合物。这种化合物与耐火材料中的Al_2O_3反应,生成钙黄长石另外,耐火材料的SiO_2同氧化钙和莫来石反应,生成钙长石 钙长石,钙黄长石和假硅灰石在1265℃低共熔温度时,达到相应平衡     

Fe_3O_4@SiO_2核壳结构磁性纳米颗粒的制备研究

以FeCl_3·6H_2O、乙二醇、醋酸钠、聚乙二醇等为主要原料首先通过溶剂热法在200℃反应生成平均粒径为26.6 nm的Fe_3O_4纳米颗粒。然后加入浓氨水催化正硅酸乙酯(TEOS)水解、缩合生成Fe_3O_4@SiO_2核壳结构纳米颗粒。通过对比纯Fe_3O_4纳米颗粒的粒径及核壳结构Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒的粒径,可计算得到SiO_2壳层平均厚度约为273.5 nm。     

Fe_3O_4@SiO_2核壳结构磁性纳米颗粒的制备研究

以FeCl_3·6H_2O、乙二醇、醋酸钠、聚乙二醇等为主要原料首先通过溶剂热法在200℃反应生成平均粒径为26.6 nm的Fe_3O_4纳米颗粒。然后加入浓氨水催化正硅酸乙酯(TEOS)水解、缩合生成Fe_3O_4@SiO_2核壳结构纳米颗粒。通过对比纯Fe_3O_4纳米颗粒的粒径及核壳结构Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒的粒径,可计算得到SiO_2壳层平均厚度约为273.5 nm。     

基于铁基载氧体的无烟煤化学链燃烧过程中硫分布特性

在间歇式固定床反应器上,基于Fe_2O_3/Al_2O_3载氧体,研究了还原阶段反应温度和Fe_2O_3负载量对无烟煤化学链燃烧产物及S元素分布的影响。研究结果表明,含碳气体释放量随反应温度升高而增加,随Fe_2O_3负载量先增加后减少。产物中CO_2比例随反应温度升高先增加后减少,在850℃时达到最高(37.6%)。在实验条件下,未检测到SO_2生成。反应2 h时,载氧体中S元素的富集程度随温度和Fe_2O_3负载量升高而增加;5.5 h时,载氧体中S元素分布比例随温度升高而显著降低。利用SEM分析了载氧体表面微观形态结构。分析表明,Fe_2O_3负载量大于40%会导致载氧体轻微烧结。     

SrO对Si_3N_4–ZrO_2–SrO系统反应合成ZrN的影响

通过引入SrO,利用Si_3N_4–ZrO_2–SrO三元系统反应合成ZrN,使得SiO_2–Si_3N_4–ZrO_2–ZrN四元系统形成互易关系,并结合热力学计算,对在N2气氛无压条件下Si_3N_4–ZrO_2–SrO三元系统分别在1 500和1 700℃时的反应途径进行了研究,并采用XRD进行物相分析。结果表明:当烧结温度为1 500℃时,Si_3N_4–ZrO_2–SrO系统可生成ZrN+SrSi_2O_2N_2和ZrN+Sr_3SiO_5+SrZrO_3的复合相;当烧结温度提高到1 700℃时,反应产物中与ZrN复合的物相不仅有SrSi_2O_2N_2和Sr_3SiO_5+SrZrO_3,还生成了Sr_2SiO_4+SrZrO_3和Sr7_ZrSi_6O_(21)+SrZrO_3,其中,SrZrO_3为ZrO_2–SrO二元系统反应的结果。在1 500和1 700℃时,Si_3N_4–ZrO_2–SrO三元系统中可生成ZrN+X(+SrZrO_3)复合相,且ZrN–X共存关系在扩展的SiO_2–Si_3N_4–SrO–ZrO_2–ZrN五元系统中给出。Si_3N_4–ZrO_2–SrO三元系统的数个反应可被用于在较低温度下一步反应制备ZrN复相陶瓷。     

氟磷灰石固态还原过程的实验研究

以氟磷酸钙、分析纯二氧化硅和试剂级活性炭的粉粒做成型料进行氟磷灰石热炭固态还原反应机理和速率控制步骤的实验研究，提出了氟磷灰石首先与二氧化硅进行脱氟反应生成2CaF_2·SiO_2和Ca_3（PO_4)_2，后者再通过熔液相扩散至炭表面还原的反应机理高硅钙比时氟完全以SiF_4逸去，低硅钙比时则主要以2CaF_2·SiO_2存在于残渣中，随硅钙比增加而减少.     

添加Y2O3对CaF2陶瓷烧结和抗水化性的影响

为了制备致密且抗水化的CaF_2陶瓷,以w(CaF_2)=99.9%的氟化钙为原料,分别添加质量分数为0、0.5%、1%、2%、4%和6%的高纯Y_2O_3粉作为添加剂,经180 MPa等静压成型后,在空气气氛中于1 300℃保温2 h烧结制成CaF_2陶瓷,研究添加Y_2O_3对CaF_2陶瓷烧结及抗水化性能的影响。结果表明:在氟化钙原料粉中添加适量的Y_2O_3制备的CaF_2陶瓷,其烧结致密度和抗水化性能显著提高。这是因为Y_2O_3与CaF_2陶瓷在烧结过程中产生的Ca O杂质反应生成了Ca3Y2O6液相,覆盖在氟化钙陶瓷表面,从而阻止了氟化钙陶瓷和水蒸气的进一步接触。在本研究中,Y_2O_3的适宜添加量在1%(w)左右。     

氟化钙对钠钙玻璃反应析晶制备玻璃陶瓷性能的影响

用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜研究了不同氟化钙加入量的钠钙玻璃粉末在烧结过程中的反应析晶。结果表明:未加入氟化钙时,以钙铝黄长石作为析晶促进剂,在850℃反应析晶生成硅灰石玻璃陶瓷;当析晶促进剂含量低于15%(质量分数,下同)时,添加6%氟化钙在850℃反应析晶生成枪晶石玻璃陶瓷。随氟化钙添加量增加,制备的枪晶石玻璃陶瓷气孔率逐渐增大,体积密度减小,抗弯强度降低。当氟化钙添加量为6%时,制得的枪晶石玻璃陶瓷抗弯强度达到68MPa。     

HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层的制备及其生物活性

以羟基磷灰石(HA)、壳聚糖(CS)、SiO_2和Fe_2O_3粉体为原料,采用电泳沉积法制备了HA/CS/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层,经700℃烧结2 h后得到HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层。通过FTIR、SEM、EDS、XRD、万能材料试验机、电化学工作站对HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层进行了性能测试与结构表征,采用自主构建的2-[4-(2-羟乙基)-1-哌嗪基]乙磺酸(HEPES)模拟体液(H-SBF)对复合涂层的体外生物活性进行了评价。结果表明:HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层与钛基体间的结合强度达31.9 MPa;HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层在H-SBF中的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为0.276 V和1.113×10-8A/cm~2;该复合涂层粉体对枯草芽孢杆菌的抑菌率达到81.9%。在H-SBF中培养14 d后,复合涂层表面碳磷灰石化。     

由火山灰和铝粉在氮气中制备β-Si_3N_4固溶体

火山灰(化学组成重量百分数 SiO_263.7,Al_2O_3 19.6,FeO·Fe_2O_33.8,CaO5.4,MgO5.0,K_2O1.0,烧失量0.5)和铝粉(20—50重量%)的混合物在氮气中经1400℃加热5小时,得到β—Si_3N_4。在反应产物中β—Si_3N_4的 X射线绕射峰的角度随铝含量增加而减小,这现象标志着固溶体的生成。     

钒渣添加石灰石氧化焙烧过程中物相的转化行为

对钒渣添加石灰石氧化焙烧过程进行了研究,分析了工艺参数变化对钒浸出效果的影响及其与物相转化行为的关系.结果表明,在实验条件下,焙烧熟料微观形貌一般呈多物相聚合形态,包括细条或粒状固溶体R_2O_3、熔化或半熔态的偏钒酸钙(Ca,Mg)(VO_3)_2和焦钒酸钙(Ca,Mg)_2V_2O_7、条状铁板钛矿Fe_2TiO_5及辉石相.随焙烧温度和钙钒比(CaO/V_2O_5质量比)提高及加热速度降低,钒浸出率增加.但温度和钙钒比过高、加热速度过慢均使硅钙反应加强,形成Al_(1.77)Ca_(0.88)Si_(2.23)O_8或Ca_2SiO_4,不利于钒的转化和浸出.适宜的焙烧条件为焙烧温度约900℃,加热速度2~2.66℃/min,钙钒比0.6.     

一种合成超顺磁CaFe_2O_4纳米颗粒的新方法及其络合机理

采用超声辅助聚丙烯酰胺凝胶路径制备了高分散的CaFe_2O_4纳米颗粒。利用X射线衍射、差热分析及X射线光电子能谱等多种手段研究了干凝胶的热分解及CaFe_2O_4纳米颗粒的成相温度和相纯度。结果表明,干凝胶烧结在600℃可获得高纯的CaFe_2O_4纳米颗粒,比传统的聚丙烯酰胺凝胶法合成CaFe_2O_4纳米颗粒降低了近200℃。通过扫描电镜观察可知,所得的CaFe_2O_4纳米颗粒粒度细小均匀,颗粒呈类球形,其平均颗粒尺寸为30 nm。磁性测量分析表明,CaFe_2O_4纳米颗粒在-173.15℃左右存在一个阻挡温度,阻挡温度以上表现出顺磁行为。     

锅炉炉内水处理新型有机软水剂——G_1阻垢剂的推广应用

前言锅炉炉水中所含Ca~(2 ),Mg~(2 ),Fe~(2 ),HCO_3~-,CO_3~(2-),SiO_3~(2-),PO_4~(3-)等离子,在蒸浓过程中当某种离子浓度乘积达到溶度积时,则该盐类达到饱和状态,开始从炉水中析出,生成水垢或泥渣。易形成泥渣的物质主要有CaCO_3,Mg(OH)_2,Mg(OH)_2·MgCO_3,Mg_3(PO_4)_2,Ca_(10)(OH)_2·(PO_4)_6,2MgO·SiO_2,3MgO.2SiO_2·2H_2O,及Fa_2O_3,Fa_3O_4等,其中Mg(OH)_2,Mg_3(PO_4)_2易粘结在受热面上形成坚硬的派生水垢。形成的水垢按其化学成分可分为钙镁水垢,如CaSO_4,CaSiO_3,5Ca·5SiO_2·2H_2O,CaCO_3,Mg(OH)_2,Mg_3(PO_4)_3;硅酸盐水垢,如Na_2O·Fe_2O_3·4SiO_2,Na_2O.Al_2O_3·4SiO_2·2H_2O;铁垢,如Fa_2O_3,Fa_3O_4,NaFePO_4 Fe_3(PO_4)_2。     

苝酰胺功能化磁性纳米材料的合成及其光/电性质

为了制备磁性荧光以及光电化学性能良好的多功能纳米粒子,采用微相乳液法,用二氧化硅(SiO_2)包裹Fe_3O_4磁性纳米粒子的同时,将苝酰胺与SiO_2表面的羟基反应,生成共价键连接的Fe_3O_4@SiO_2-(1a)和Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子,用红外光谱、XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱、荧光光谱及ECL进行表征。结果表明,与化合物1a、2a相比,复合物Fe_3O_4@SiO_2-(1a/2a)的电子吸收和荧光光谱峰型相同,峰位置略有移动。在一定浓度范围内,Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子的ECL强度随浓度增大而降低,且其在50~100 s的区间内基本稳定。     

新型离子印迹磁球的制备及吸附性能研究

以黄腐酸(FA)为功能单体,Ni~(2+)为模板,Fe_3O_4/SiO_2为磁核,成功制备了新型离子印迹磁球(Fe_3O_4/SiO_2/FA)。研究结果表明:当水溶剂总体积为50mL时,其最佳制备工艺条件是:Fe_3O_4/SiO_2为1g,KH-560为1.2mL,FA(0.01g/mL)为30mL,NiCl_2·6H_2O(0.03g/mL)为12mL,反应温度为60℃。在Cr~(3+)和Pb~(2+)竞争离子存在条件下,相对选择性系数Ni~(2+)/Cr3+、Ni~(2+)/Pb~(2+)分别是221.44和609.72,表明Fe_3O_4/SiO_2/FA对Ni~(2+)离子具有较高的选择识别能力;经过5次吸附-脱附实验后,离子印迹磁球仍然具有较好的吸附使用性能。