低铝硅比条件下硫铝酸盐水泥熟料中钙铝黄长石相的演变及形成动力学

为揭示低铝硅比（质量比）条件下硫铝酸盐水泥熟料中低水化活性钙铝黄长石相（C₂AS）降低熟料质量的作用机制,固定铝硅质量比为 2,通过改变煅烧温度及保温时间制备了一系列熟料。采用 X 射线衍射结合 Rietveld 方法和热重-差示扫描量热法,研究了 C₂AS 的演变过程。结果表明：950～1 200 ℃范围内 C₂AS 主要由 CaO、SiO₂以及 Al₂O₃反应而来;当温度超过 1 200 ℃时,C₂AS 主要由 C₄A₃$分解出的 CA 及 CaO 与残留的 Si O₂反应形成。反应动力学分析表明：超过 1 200 ℃时 C₂AS的形成主要由 Ca²⁺的扩散过程控制,其反应活化能为（305±20） k J/mol。本研究为硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中低品位铝矾土的使用提供了理论指导。     

热处理气氛对SiBON陶瓷材料析晶行为的影响

熔融石英陶瓷在使用过程中的析晶现象一直备受关注。采用XRD、SEM、FT-IR、XPS分析手段研究了SiBON陶瓷物相结构、表面形貌、化学键存在形式对其析晶行为的影响。结果表明,SiBON陶瓷在氮气保护条件下经1 550 ℃烧结后仍可有效抑制方石英的析出,同一温度在真空气氛下烧结制成的样品抑制析晶效果不佳。SiBON陶瓷的物相组成为非晶SiBON、Si₃N₄、BN,抑制析晶机理为B、N元素的掺杂使SiO₂中的Si—O—Si键转变为B—O—Si、Si—O—N键,由此生成的Si—B—O—N非晶结构提高了SiO₂的析晶活化能。     

钒催化剂载体的预处理工艺研究

对低品位的硅藻土采用“煅烧—水洗—酸处理”工艺进行预处理，考察了煅烧温度、煅烧时间、水洗次数、水洗温度、酸质量分数及热煮时间等对载体性能的影响。结果表明，经600℃煅烧2 h,60℃水洗2次，质量分数40%～45%的硫酸热煮12 h后，得到的硅藻土w(SiO₂)>90%,w(Al₂O₃)<3%,w(Fe₂O₃)<1%，堆密度小于0.38 g/mL，烧失量小于5%，孔容大于1.50 cm³/g，比表面积大于60.0 m²/g，是一种性能较好的钒催化剂载体。     

Si/Al基质作用下NaCl高温氯化PbO的机制

垃圾焚烧过程中,在灰中Si/Al基质的作用,NaCl可以将不易挥发的PbO转化为易挥发的PbCl₂,从而显著增加烟气中的Pb排放。使用管式炉加热NaCl/Si/Al基质/PbO反应物体系,通过分析升温过程Cl和Pb的释放过程,从间接氯化和直接氯化角度,探索了高温氯化规律与机制。试验发现,间接氯化时氧气中有水蒸气比无水蒸气更有利于反应,Al₂O₃比SiO₂更有利于反应,初始氯化温度通常为700~800℃,NaCl以气态形式参与反应;通过SiO₂直接氯化时,约500℃时PbO与SiO₂反应生成硅酸盐,然后与NaCl蒸气反应,初始氯化温度约650℃;通过Al₂O₃直接氯化时,700~800℃时PbO与Al₂O₃反应生成铝酸盐,然后与NaCl蒸气反应;向SiO₂中添加Al₂O₃会阻碍PbO与SiO₂的反应,氯释放特征由SiO₂基质型向Al₂O₃基质型转变,初始氯化温度升高至700~800℃。     

热处理温度对SiO2f/SiO2复合材料性能的影响

开发承载隔热一体化的隔热材料对高温工业节能减排具有重要的现实意义。以石英纤维针刺毡为增强体,硅溶胶为先驱体,采用先驱体浸渍热处理法制备了石英纤维增强二氧化硅基(SiO_2f /SiO₂)复合材料。研究了热处理温度（400～900 ℃）对Si O_2f /SiO₂复合材料的密度、气孔率、力学性能及热学性能的影响。采用 X 射线衍射和扫描电子显微镜表征复合材料的组成及微观形貌;采用顶杆法和瞬态热线法测定复合材料的热膨胀系数和热导率。结果表明：随着热处理温度的提高,试样的密度变化不大,显气孔率和力学强度整体呈先升高再降低的趋势。450 ℃热处理后的试样综合性能最佳,试样的三点弯曲强度为 23.5 MPa,抗压强度为 61.9 MPa,表现出明显的韧性断裂行为。在 300～700 ℃之间,试样的热膨胀系数为 0.564×10^-6/℃,热导率随温度升高而降低,在 700 ℃时低至 0.096 W/（m·K）。Si O_2f/SiO₂复合材料在承载隔...     

TiO2与SiO2掺杂对Al2O3相转变的研究

通过球磨混合法,制备TiO₂、SiO₂和TiO₂+SiO₂掺杂的Al₂O₃粉体,经不同温度煅烧后进行X射线衍射(XRD)测试,比较研究这三种掺杂对Al₂O₃粉体相转变温度的影响。研究结果表明,TiO₂、SiO₂掺杂对γ-Al₂O₃向α-Al₂O₃的相转变均有促进作用。在掺杂质量分数为0.5%的情况下,二者可分别使γ-Al₂O₃完全转变为α-Al₂O₃的温度降低100 ℃和125 ℃。而TiO₂+SiO₂复合掺杂对γ-Al₂O₃向α-Al₂O₃相转变的促进作用优于TiO₂、SiO₂单独掺杂。TiO₂、SiO₂的质量分数均为0.3%时,复合掺杂可使γ-Al₂O₃完全转变为α-Al₂O₃的温度降低150 ℃。此外,还对TiO₂、SiO₂和TiO₂+SiO₂掺杂促进Al₂O₃粉体相转变的机理作了简单分析。     

阶段升温工艺对 SiO2改性 Al颜料包覆性能的影响

研究了正硅酸乙酯（TEOS）在片状铝颜料表面水解缩聚形成 SiO₂包覆膜制备 Al颜料的反应过程，重点探讨了两阶段升温变化对包覆性能的影响。 FE-SEM和刮板试验结果表明：第一阶段温度 50 ℃，第二阶段 80 ℃时，能在片状铝颜料表面形成一层均匀、致密且遮盖性高、光泽高的 SiO₂薄膜； EDS和粒径分布测试结果表明：与未包覆的铝颜料相比， SiO₂包覆的 Al颜料表面硅元素含量增加了 1. 48%，氧元素含量由 1. 81%增加到 4. 60%，SiO₂包覆的 Al颜料的 D50增大了约 15%，表明在铝颜料表面形成的 SiO₂包覆膜非常薄；在 pH为 9的弱碱性溶液中， 220 h后析出的 H₂体积仅为未包覆铝颜料的2. 2%，具有良好的耐弱碱性。     

Al2O3/SiO2对铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响

采用高温熔融法制备了铝硼硅酸盐玻璃。通过改变玻璃组成中Al₂O₃/SiO₂比,研究了玻璃组成对玻璃性能的影响。通过光电子能谱(XPS)和核磁共振波谱(NMR)分析了玻璃的结构。结果显示,在Al离子多的玻璃中,Al离子主要形成[AlO₄]结构和少量五配位[AlO₅]、六配位铝[AlO₆]结构,Si离子主要形成Q4结构;在Si离子多的玻璃中,Al离子主要形成[AlO₄]结构,Si离子主要形成Q⁴和Q³结构。随着Al₂O₃/SiO₂比的增大,玻璃中桥氧(BO)数减少,形成[BO₄]和[BO₃]构成的硼氧环结构。这些玻璃结构的变化导致玻璃的热膨胀系数、玻璃转变温度和玻璃软化温度随着Al₂O₃/SiO₂比的改变而变化。     

页岩中黏土矿物吸附特性分子模拟

页岩的吸附解吸特性对页岩气资源开发具有重要意义。为深入了解页岩中黏土矿物微观吸附机理, 利用Material Studio 分子模拟软件构建了伊利石、蒙脱石和高岭石3种黏土矿物分子模型, 采用巨正则Monte Carlo(GCMC)方法对3种模型的等温吸附量和吸附热进行了模拟计算。研究表明, 在相同温度和压力条件下3种黏土矿物对CH₄分子的吸附量大小顺序是伊利石>蒙脱石>高岭石;随压力增大3种黏土矿物对CH₄分子的吸附量均有所增加, 而且伊利石和蒙脱石对CH₄分子的吸附量对压力变化更为敏感;3种黏土矿物的等量吸附热均小于42 kJ·mol^-1, 对CH₄的吸附为物理吸附;随着温度的升高, CH₄分子的吸附热和吸附量均减小。     

Zn2+掺加的包覆型Fe2O3/SiO2颜料的制备及其呈色性能

包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料由于包覆完整性并不理想,该颜料高于800 ℃时呈色会产生变黑、变暗的问题。采用溶胶-凝胶法制备包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料,研究催化剂浓度、反应温度、硅/铁质量比等因素对包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料呈色性能的影响。在此基础上,通过掺加Zn²⁺,进行了Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色性能研究。研究表明,当催化剂(氨水)浓度为0.75 mol/L,反应温度为40 ℃,硅/铁质量比m(SiO₂)/m(Fe₂O₃)为0.20,铁/锌摩尔比n(Fe)/n(Zn)为4时,制备得到的Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色耐热性能获得明显提升,样品在850 ℃煅烧后仍然呈现出明亮的红橙色色调。     

改性SiO2源对合成高纯莫来石材料结构及性能的影响

在天然石英中引入质量分数为8%的γ-Al₂O₃,经1 550 ℃加热处理实现了对SiO₂源的掺杂改性。以不同SiO₂源和γ-Al₂O₃为原料,对比研究了改性SiO₂源对合成高纯莫来石材料结构和性能的影响。结果表明:SiO₂中掺入少量γ-Al₂O₃后,其熔融温度降低;改性SiO₂源在较窄的温度范围(1 570~1 580 ℃)内转化为富SiO₂液相。大量富SiO₂液相的形成促进了莫来石化反应,加速了颗粒重排,提高了材料的致密度,从而改善了高纯莫来石材料的反应烧结性能。在煅烧过程中,富SiO₂液相逐渐被反应消耗转化为高温相的莫来石;同时,改性SiO₂源熔融提供的液相环境,促进了莫来石晶体的各向异性生长。经1 700 ℃保温3 h煅烧后,莫来石晶体发育呈柱状并形成交叉的网络结构,增强了晶体间的结合程度。采用改性SiO₂源合成的高纯莫来石材料,表现出更好的力学性能。     

复合石英陶瓷雷达天线罩用防水防潮涂层的制备与性能研究

复合石英陶瓷(SiO_2f/SiO₂)具有优异的力学性能和介电性能，被广泛应用于雷达天线罩，但结构中含有较多亲水基团和孔隙，易吸水吸潮。为降低SiO_2f/SiO₂的吸水吸潮率，以含有—CF₃的低表面张力三氟丙基三甲氧基硅烷(TFTES)为疏水修饰剂，甲基或氟代甲基硅树脂(JP或RU树脂)为涂料主体，有机蒙脱土(OMMT)为填料，制备了系列防水防潮涂层。研究结果表明：对复合石英陶瓷进行疏水修饰后，使用OMMT含量为1.5%的OMMT/RU涂覆3道，所得试样吸水率最小，为0.31%；使用OMMT含量为1%的OMMT/JP涂覆3道，所得试样吸潮率最小，为0.44%。综合厚度和质量增加因素考虑，涂覆3道OMMT_1.5/RU₁₀₀试样防水防潮能力最强，介电性能良好。     

ZrO2/SiO2催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

以己内酰胺-八水氧氯化锆低共熔溶剂为添加组分,采用溶胶-凝胶法合成含锆的硅胶,再经过高温煅烧得到n-ZrO₂/SiO₂ （n=2%,4%,6%） 负载型催化剂。并用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）对其进行结构表征,确定ZrO₂成功负载到SiO₂上。以ZrO₂/SiO₂为催化剂和吸附剂,H₂O₂为氧化剂组成催化氧化脱硫体系,并应用于模拟油脱硫。分别考察了氧化锆负载量、反应温度、氧硫比、催化剂加入量及不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明,在反应温度为70℃、n（H₂O₂）/n（S）=4（摩尔比）、4%-ZrO₂/SiO₂的加入量为0.2 g的最佳反应条件下,氧化脱硫体系对二苯并噻吩（DBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）和苯并噻吩（BT）的脱除率分别为98.7%、93%和65.9%。且4%-ZrO₂/SiO₂回收利用5次后,DBT脱除率仍可达到91.8%。     

水泥熟料矿物性能受黏土质原料影响的试验研究

从全国各地选择代表性的黏土质原料砂岩、黏土等14种，采用XRD、SEM、Rietveld等方法表征了物料的晶体特性，通过设计方案，研究了化学成分、结晶特性等对煅烧水泥熟料的矿物组成、物相性能及微观结构的影响。研究表明：水泥熟料中阿利特矿形成数量随着黏土质原料的硅酸盐矿物架状结构越多、SiO₂含量越多、石英晶粒尺寸越大而下降，同时熟料中f-CaO含量增加；此外，原料中K₂O对阿利特矿形成不利，会降低矿物数量、增大晶体尺寸；校正原料中MgO在煅烧熟料过程中具有较显著的降低最低熔点作用，利于阿利特矿形成。     

含CO工业尾气煅烧改性磷矿石结块成因分析

含CO工业尾气煅烧中低品位磷矿石工艺实际应用时，常出现磷矿石结块和窑体结瘤问题，导致设备损坏。针对煅烧产物进行组分分析，并对可能产生的产物体系进行熔融特性和流动特性研究，判断发生熔融的临界条件，分析结块成因，为优化煅烧工艺提供依据。结果表明：磷矿石中的Fe₂O₃和Al₂O₃杂质降低了磷矿石的熔融温度，增加了流动性，造成结块。最容易发生熔融结块体系：在氧化条件下，w(CaO)/w(Fe₂O₃)为0.25且w(MgO)为5%的Fe₂O₃-CaO-MgO体系，流动温度为1 262.3℃，熔融时间为1.34 min，流动性指数为26.87；在弱还原条件下，w(SiO₂)/w(CaO)为1.8且w(Al₂O₃)15%的Al₂O₃-CaO-SiO₂体系，流动温度为1 388.3℃，熔融时间为3....     

Li6Zr2O7陶瓷粉体的高温固相法和静电纺丝法制备及结构分析

Li₆Zr₂O₇是一种含锂量高的化合物，在锂离子电池、核反应堆用氚增殖材料以及捕集CO₂的固体吸附剂等领域应用前景广泛。本文以水合氢氧化锂和水合硝酸氧锆为主要原料，采用高温固相法和静电纺丝法制备了锆酸锂材料。通过热重分析仪(TG)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对样品的合成过程和结构进行了表征和分析，研究了锂锆比、煅烧温度和煅烧时间对产物物相和组织结构的影响。采用高温固相法，在锂锆摩尔比为3:1～6:1，煅烧温度为750℃和850℃，煅烧时间为24 h的条件下均成功制备出了单斜相的Li₆Zr₂O₇陶瓷粉体。采用静电纺丝法，在锂锆比为3:1，煅烧温度为800℃，煅烧时间为1 h的条件下制备出了纤维状Li₆Zr₂O₇和Li₂Zr O₃两相共存的陶瓷粉体。     

SiO2/Zn2SnO4/环氧丙烯酸酯涂层的阻燃性能

为了探究复合纳米颗粒对环氧丙烯酸酯（EA）涂层阻燃性能的影响，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和正硅酸乙酯（TEOS）为原料合成了介孔二氧化硅纳米颗粒，以ZnCl₂和SnCl₄·5H₂O为原料合成了锡酸锌（Zn₂SnO₄）纳米颗粒，将它们复合制成了介孔二氧化硅/锡酸锌复合纳米颗粒（SiO₂/Zn₂SnO₄），并用X射线粉末衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）对其表征。将所制的纳米颗粒（介孔SiO₂、Zn₂SnO₄、SiO₂/Zn₂SnO₄）与丙烯酸、丙烯酰胺、EA复合，经UV光固化制备出3种涂层（SiO₂/EA、Zn₂SnO₄/EA、SiO₂/Zn₂SnO₄/EA），通过紫外-可见光谱仪、差示扫描量热仪（DSC）及氧指数测定仪等对涂层的透光率、热稳定性、阻燃性能进行测试。结果表明：SiO₂/Zn₂SnO₄/EA涂层的综合性能较佳，当SiO₂/Zn₂SnO₄质量分数为4.85%时，该涂层的热稳定性及阻燃性能最佳，其极限氧指数、燃烧级别、残炭率（500℃下马弗炉煅烧）和硬度分别为31、V-0、17.32 % 及6H。     

从粉煤灰中提取白炭黑及其硅烷偶联剂改性工艺研究

为了提高粉煤灰综合利用附加值，基于酸碱联合法系统研究从粉煤灰中提取SiO₂最佳条件，并在最佳提取条件下，提出了新型的简化传统改性白炭黑的制备方法。研究表明，粉煤灰经过800℃预活化后，在硫酸(固液比(g/mL)为1∶8,3 mol/L)氛围下保持80℃反应90 min后成功转化成硅酸凝胶，并在质量分数为30%的NaOH作用下溶解提纯，最后调节溶液pH值得到SiO₂含量大于93%(质量分数)的白炭黑，此时SiO₂的提取率为95.7%。此外，在新型改性白炭黑制备方法研究中，硅烷偶联剂KH560与形成的白炭黑通过Si—O—Si化学键发生键合，成功覆盖在白炭黑表面。当改性剂用量为2 mL/g、改性温度为70℃、改性时间为60 min时，获得分散性、疏水性及粒径均匀度较好的改性白炭黑，其SiO₂含量仍达95.97%(质量分数),比表面积(381.97 m²/g)是未改性白炭黑的2.78倍，粉体亨特白度达91.43%,符合A类工业级白炭黑的相关标准。     

氢氧化铝制备α-Al2O3微观结构分析

为研究氢氧化铝制备α-Al₂O₃过程中的相转变和微观结构的变化,以氢氧化铝为原料,研究了不同煅烧温度（500、800、900、1 100、1 200、1 300℃）下氢氧化铝的相变过程和显微结构的变化。结果表明：1)在500℃时,一部分三水铝石脱除结晶水转化为一水软铝石;500～800℃时,三水铝石和一水软铝石继续脱除结晶水转化为氧化铝过渡相。2)在800～1 200℃时,氧化铝过渡相之间进行相转变;1 300℃时,过渡相全部转化为α-Al₂O₃。3)煅烧温度为800℃时生成的γ-Al₂O₃和η-Al₂O₃比表面积最大,活性最高,为催化剂载体和提高电池循环寿命提供了新途径。     

以Mn3O4为原料制备高性能尖晶石LiMn2O4正极材料

本文实验以Mn₃O₄为锰源和Li₂CO₃为锂源，对不同温度制备的尖晶石型LiMn₂O₄的结构和电化学性能进行了分析研究。XRD分析测试表明在不同温度段制得的尖晶石LiMn₂O₄均为纯相；SEM分析测试表明不同温度制得的尖晶石LiMn₂O₄晶粒大小均匀，随着煅烧温度上升LiMn₂O₄晶粒逐渐长大。尖晶石LiMn₂O₄的电化学性能测试结果表明，在650～750℃范围煅烧的尖晶石LiMn₂O₄要优于750℃以上煅烧的样品。