花状ZnO的制备及其乙醇气敏性能研究

采用回流法合成了花状氧化锌,利用X射线衍射和透射电子显微镜对产物的物相和形貌进行了表征。采用静态配气法测试了氧化锌气敏元件的气敏性能。结果表明,氧化锌为六方纤锌矿结构,由纳米棒自组装而成花状。元件在300℃时对300×10~(-6)的乙醇的灵敏度为40.5,响应时间和恢复时间分别为20s和7s。     

ZnO/SnS_2复合物的NO_2气敏性能

采用沉淀法合成了具有NO_2气敏性能的ZnO/SnS_2系列复合物。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜及透射电子显微镜等测试手段对ZnO/SnS_2系列复合物进行了表征,采用静态配气法对其气敏性能进行了测试,研究了ZnO含量、工作温度、NO_2浓度等对NO_2气敏特性的影响。结果表明:加入质量分数为1%和2%的ZnO,可以有效提高Sn S2的气敏性能,其中1%ZnO/SnS_2样品对NO_2气体的灵敏度最高,相对于Cl2、SO_2等其他7种测试气体,该样品对NO_2气体具有更高的响应,其对体积浓度10×10-6的NO_2气体响应和恢复时间分别仅需7 s和49 s。这主要是由于ZnO与SnS_2之间形成异质结,有效增加了电子流动所致。     

聚噻吩/WO_3纳米复合材料的制备及气敏性能研究

采用化学氧化聚合法制备出了不同聚噻吩(PTh)掺杂量的PTh/WO3纳米复合材料进行制备,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对PTh/WO3纳米复合材料的晶体结构和形貌进行了表征;并研究了PTh/WO3纳米复合材料制备的气敏元件对H2S气体气敏性能。结果表明:PTh/WO3纳米复合材料对H2S气体具有较高的灵敏度,用PTh质量分数为50%的复合材料制成的气敏元件在工作温度为60℃时,对500×10-6的H2S灵敏度达到98,且具有较快的响应与恢复时间。     

多孔ZnO-SnO_2异质结构的制备及气敏特性研究

本研究采用溶剂热法制备了SnO_2介孔球,并以此为基础,将ZnO纳米颗粒负载到其表面,最终制备了ZnO/SnO_2异质结构。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面测试(BET)对产物的晶体结构、微观形貌、元素化合态和孔结构进行了表征。气敏性能测试表明,多孔ZnO/SnO_2异质结构对三乙胺具有优异的气敏性能,对100 ppm三乙胺,灵敏度为88. 4,响应和恢复时间分别为12 s和15 s。此外,该材料对三乙胺表现出优异的选择性。从材料的多孔结构和异质结构能带匹配两方面对多孔ZnO/SnO2异质结构的作用机理进行了分析。     

可控合成具有Cl_2气敏性能的不同形貌ZnO

采用水热法,通过改变溶液pH值,可控合成了具有Cl_2气敏性能的不同形貌ZnO。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积测试、光致发光光谱对不同形貌的ZnO样品进行表征,分析了不同形貌ZnO的形成机理。采用静态配气法对其气敏性能进行测试,且从比表面积、表面氧缺陷等角度分析了不同形貌ZnO与其Cl_2气敏性能之间的关系。结果表明:与pH值为11或12时得到的圆片状或汉堡状的ZnO相比,pH值为14或13时得到的棒花状或片花状ZnO对Cl_2具有更好的气敏性能。棒花状或片花状ZnO可在较宽的体积浓度范围(1~3000)×10~(-6)内对Cl_2进行检测,且响应和恢复时间短:对体积浓度为100×10~(-6)的Cl_2,其响应时间分别为3和2 s,恢复时间分别为68和69 s。另外,2种花状ZnO对Cl_2有很好的选择性,且40 d的稳定性测试表明,其对Cl_2敏感特性基本保持不变。     

纳米Pt/ZnO异质结构的制备及其气敏性能

三乙胺（TEA）作为挥发性有机化合物（VOCs）的一种重要组成，会对人体和环境造成严重的危害，因此检测三乙胺具有十分重要的意义。然而目前三乙胺实际检测存在高成本和操作耗时的问题，因此迫切需要一种制备简单以及便于监测和检测三乙胺的方法。本文采用水热法设计合成了半导体氧化物Pt/ZnO异质结构，并对其气敏性能进行了系统研究。用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、BET氮吸附、紫外-可见光光谱（UV-vis）和X射线光电子能谱（XPS）分别表征了样品的晶体结构和微观形貌、孔结构、能带结构以及分子结构和表面元素价态结构。研究表明，形貌以不规则的纳米颗粒形式存在、孔径分布主要在3.5nm左右，属于介孔结构。气敏研究表明：在研究范围内，纳米Pt/ZnO最佳工作温度持续上升，因此选取在ZnO最佳工作温度下（180℃）去探讨Pt的掺杂对ZnO气敏性能的影响。在ZnO最佳工作温度下，Pt摩尔分数为0.5%的Pt/ZnO样品对100μL/L的TEA的灵敏度相比ZnO提高了66倍，吸附脱附时间分别提高118s和19s。气敏机理研究表明，复合材料中异质结的生成是气敏性能提...     

HZSM5分子筛膜复合二氧化锡对甲烷的气敏性能研究

采用液相氧化法制备二氧化锡纳米颗粒,并利用浸渍法制备Pd负载二氧化锡纳米材料,通过丝网印刷得到气敏传感膜并在其表面印刷分子筛层。基于动态气敏测试系统探究传感器对甲烷气体的灵敏度及其在CO和乙醇干扰气体下的选择性。研究结果表明,在Pd-SnO₂敏感层表面印刷Pd-HZSM5层后,传感器对甲烷的响应能力显著提高,并且在体积分数为5×10^-4的CO存在时,对甲烷的选择性也得到明显的提升。同样,在质量分数为2×10^-5乙醇的存在下,传感器对甲烷的响应也没有受到干扰。通过对分子筛进行表征和催化分析,发现Pd-HZSM5对CO的催化效率可达100%,使得CO在扩散过程中被催化氧化,这可能是印刷Pd-HZSM5分子筛膜从而提高传感器选择性的主要原因。同时研究还表明,在敏感层表面印刷分子筛层并不会影响传感器的响应和恢复速率。     

金霉素分子印迹电化学传感器的制备与应用

金霉素（CTC）的滥用给自然环境和人类健康带来了严重的不良影响。建立了一种简便、经济、高效的CTC分子印迹电化学传感器。该传感器的分子印迹膜由邻苯二胺在还原型氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合物（RGO-PEI）修饰的玻碳电极上电聚合而成。采用扫描电子显微镜、红外吸收光谱和紫外可见吸收光谱对RGO-PEI复合材料进行了表征。RGO-PEI复合材料的高比表面积和丰富的氨基基团提高了该传感器检测的灵敏度和稳定性。在优化条件下,该传感器对CTC浓度响应的线性范围为（5.0 × 10^-7）~（1.0 × 10^-4）mol/L,检测限为 1.67 × 10^-7 mol/L （信噪比,S/N=3）。此外,该传感器对卡那霉素、土霉素和盐酸多西环素等干扰物质的响应很小,可用于实际样品中CTC的检测,回收率为102.7% ~ 104.7%,是一种简单、高效的电化学方法。     

CdSnO_3纳米微粒的水热合成及气敏性能研究

采用水热法制备了CdSnO_3纳米微粒,通过X射线衍射和透射电镜分别对CdSnO_3的物相和形貌进行了表征。结果发现,样品为梭形和不规则的小颗粒。对基于CdSnO_3纳米微粒所制作的气敏元件在乙醇、三乙胺和苯中的气敏性能进行了研究。测试结果表明,在340℃的最佳工作温度下,元件对1000 mg/L的三乙胺的灵敏度达38.4,响应和恢复时间分别为15 s和11 s。     

金霉素分子印迹电化学传感器的制备与应用

金霉素（CTC）的滥用给自然环境和人类健康带来了严重的不良影响。建立了一种简便、经济、高效的CTC分子印迹电化学传感器。该传感器的分子印迹膜由邻苯二胺在还原型氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合物（RGO-PEI）修饰的玻碳电极上电聚合而成。采用扫描电子显微镜、红外吸收光谱和紫外可见吸收光谱对RGO-PEI复合材料进行了表征。RGO-PEI复合材料的高比表面积和丰富的氨基基团提高了该传感器检测的灵敏度和稳定性。在优化条件下，该传感器对CTC浓度响应的线性范围为（5.0 × 10^-7）~（1.0 × 10^-4）mol/L，检测限为 1.67 × 10^-7 mol/L （信噪比，S/N=3）。此外，该传感器对卡那霉素、土霉素和盐酸多西环素等干扰物质的响应很小，可用于实际样品中CTC的检测，回收率为102.7% ~ 104.7%，是一种简单、高效的电化学方法。     

菱形二氧化铈的水热合成及发光机理研究

采用水热法合成了菱形二氧化铈（CeO₂）发光材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见分光光度计（UV-Vis）、选区电子衍射（SAED）和荧光分光光度计（PL）研究了制备样品的晶体结构、形貌、电荷态、结晶度、光学和发光性质。XRD及XPS分析发现,二氧化铈发光材料存在大量吸附氧,氧空位浓度为1.723 7×10 ²⁰ cm ^-3。光学性质分析表明,二氧化铈发光材料在400 nm以下具有强的光吸收能力,其光学带隙（E_g）值为3.19 eV。荧光光谱分析显示,在202 nm波长的光激发下,能获得460、470、540、580 nm荧光发射峰,其色度坐标值为（0.188,0.243）。基于实验结果和理论分析,提出了相应的发光机理。     

注射成型发泡过程中温度和剪切速率对CO2扩散行为影响的分子动力学研究

为研究临界CO₂辅助聚乳酸（PLA）注射成型发泡过程中,温度和剪切速率对CO₂扩散行为影响。应用分子动力学模拟方法,以PLA和CO₂为研究对象,基于周期性边界条件和SA算法,引入CAMPASS力场,构建PLA/CO₂扩散模型,对模型进行能量最小化处理。从温度和剪切速率两个方面研究在注射成型发泡过程中PLA主链活跃性、体系能量响应、均方回转半径对CO₂分子在PLA中扩散行为的影响。结果表明,CO₂扩散系数在不受剪切力作用时,随着温度升高而增大,温度达到388 K时,CO₂扩散系数达到0.219 8×10^-5 cm²/s;受剪切力作用时,随着剪切速率增大而增大;温度为378 K,剪切速率为1 ps^-1时,扩散系数达到17.743 6×10^-5 cm²/s;PLA分子链所处环境温度不断提高,分子链能量升高,活跃性提高,CO₂分子扩散路径增多,从而提高CO₂扩散速率;分子链所受剪切力不断增大,分子链能量升高,活跃性提高,单个分子链从缠结网络中剥离出来,沿剪切力方向形成流动取向,从而提高CO₂扩散速率。     

乙醇胺捕集燃煤烟气二氧化碳工艺模拟

有机胺法是最有效的燃煤烟气二氧化碳（CO₂）捕集技术之一。使用Aspen plus模拟乙醇胺（MEA）捕获烟气CO₂的过程,先进行单独的吸收塔与再生塔模拟,在单独系统模型收敛的基础上,再进行吸收-解吸的综合模拟。在入塔烟气流量为8.22 m³/min、CO₂物质的量分数为0.18、MEA流量为2 311.3 kg/h、MEA物质的量分数为0.12条件下,MEA捕集燃煤烟气中CO₂的模拟结果: CO₂脱除率为69.3%,净化气中CO₂物质的量分数为5.33×10^-2,再生塔顶再生气中CO₂物质的量分数为0.956,基本达到了设计要求。此为更深入地开展胺法吸收CO₂的研究提供了依据。     

马来酸噻吗洛尔眼用凝胶的含量测定

建立一种马来酸噻吗洛尔眼用凝胶中噻吗洛尔的含量测定方法。以C18柱为分析柱,以水（1‰三乙胺,用磷酸调节pH值至5．0）-甲醇（60：40）溶液为流动相,检测波长为295nm,柱温为室温,外标法测定,线性范围为0．05--2．0mg·mL^-1,线性方程为A=1．442×10^7c＋1．809×10^4,r=1．000,回收率为99．74％,RSD为0．44％。本法简单、快速、准确,可用于马来酸噻吗洛尔眼用凝胶的含量测定。     

利用基于PSO算法的径向基人工神经网络优化重催干气脱硫

针对重催干气脱硫过程存在进料波动频繁、优化响应滞后导致能量消耗过大等问题,通过Aspen HYSYS V11软件利用Li-Mather物性方法对该系统进行全流程模拟,根据Plackett-Burman设计筛选对目标值具有显著影响的有效因素,利用基于PSO算法的径向基人工神经网络对预测模型进行训练、验证和测试,并在满足净化干气硫化氢浓度约束的前提下对其进行深度优化,以期最小化系统能耗。结果表明,重催干气流量、重催干气硫化氢浓度、贫液哌嗪质量分数、贫液N-甲基二乙醇胺（MDEA）质量分数、胺液循环量、T-3001塔底温度和E-3003贫液出口温度对系统能耗影响非常显著,当以上述因素为输入信号,以系统能耗为网络输出时,7-16-1型径向基人工神经网络预测模型经过4182次迭代后,它的训练样本、验证样本、测试样本均方误差分别为5.08×10^-6、7.78×10^-6和9.56×10^-6,均小于容许收敛误差限10^-5,而其决定系数亦高达0.981、0.975、0.969,表现出良好的相关性。当利用基于PSO算法的径向基人工神经网络对重催干气脱硫系统能耗进行优化时,经过3198次粒子进化迭代后系统能耗仅为0.0649kg_oe/h,较优化前系统能耗0.0713kg_oe/h降低了8.98%,节能效果显著。     

不同晶型纳米二氧化锰制备及对亚甲基蓝吸附性能

以高锰酸钾（KMnO₄）为氧化剂、硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]为还原剂,用水热氧化还原反应制备了层状δ-二氧化锰和隧道型α-二氧化锰纳米材料。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮气吸-脱附技术对产物的晶型、形貌及孔结构进行了表征。实验结果表明,δ-二氧化锰呈花状微球形貌,具有介孔结构（平均孔径为3.4 nm）,BET比表面积为219 m²/g;α-二氧化锰呈纳米线束形貌,具有部分介孔结构（平均孔径为35.7 nm和154.6 nm）,BET比表面积为26 m²/g。研究了不同晶型纳米二氧化锰对亚甲基蓝的吸附性能。实验结果表明,在相同条件下α-二氧化锰的吸附性能优于δ-二氧化锰,且在碱性环境下吸附效果较好。当反应时间达到120 min时,α-二氧化锰和δ-二氧化锰对亚甲基蓝的去除率分别为84.4%和82.9%。     

赤泥催化剂的制备及其对模拟烟气中微量氨的脱除性能

以赤泥固废为原料，采用酸解-碱沉淀法制备了赤泥粉体催化剂，并提出一种将催化剂直接喷入SNCR尾气中的除氨工艺，考察了催化剂加入点温度、空速、NH₃浓度及水蒸气对氨去除能力的影响。研究发现，该催化过程具有很高的活性和N₂的选择性，450℃以上NH₃的转化率可达100%，同时在400～500℃间，N₂的选择性高于80%，达到了很好的除氨效果；在500℃，空速为3×10⁶~6×10⁶ h^-1之间时，出口NH₃浓度均为0；此工艺对于逃逸NH₃浓度的适用性较强，入口[NH₃] = 50×10^-6~1000×10^-6 mol/L范围内均可完全脱除，且具有一定的抗水能力。通过一系列表征发现，该种方法制备的赤泥催化剂不仅消除了原始固废的强碱性，还提高了其表面酸性，具有较高的比表面积、孔容和丰富的表面微观结构，使NH₃的吸附及活化反应能力大大增加；该催化剂过程遵循iSCR机理，在400～500℃温度区间主要发生NH₃-SCO反应，低于400℃主要发生NH₃-SCR反应，粉体催化剂通过NH₃-SCR和NH₃-SCO协同反应达到了去除尾气中微量氨的目的。     

（C5H7N2O2）4（SiMo12O40）的合成、结构及催化氧化碘离子研究

采用常规水溶液法合成了一种新型的有机-无机杂化多金属氧酸盐（C₅H₇N₂O₂）₄（SiMo₁₂O₄₀）（简称SiMo-12）。采用红外光谱（IR）、热重分析（TG）、单晶和粉末X射线衍射（XRD）、元素分析等对SiMo-12进行了表征。以过氧化氢为氧化剂,运用SiMo-12催化碘离子氧化,考察了催化剂用量、氧化剂用量、pH、温度等因素对反应速率的影响。结果表明：该化合物属三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数a=1.097 58（4） nm、b=1.144 88（4） nm、c=1.252 66（4） nm、α=64.665（1）°、β=64.804（1）°、γ=83.441（1）°、V=1.282 89（8） nm³、Z=1、R=0.034 0、wR₂=0.079 9。化合物由4个1-咪唑乙酸和一个经典的Keggin型[SiMo₁₂O₄₀]^4-单元组成,有机配体和多金属氧酸阴离子之间通过静电作用、质子转移以及氢键作用沿x轴形成一维链,链与链之间相互平行形成平行于xy面的二维层,层与层之间再通过氢键连接而得到三维网状结构。SiMo-12在催化碘离子氧化中表现出较为优异的催化活性,在c（SiMo-12）=2.0×10^-4 mol/L、c（过氧化氢）=2.0×10^-3 mol/L、pH=1.4、50 ℃条件下反应速率达到2.641 6×10^-5 mol/（L·s）,比未加催化剂时的反应速率提高了1 565倍。     

二氧化硅掺杂钛酸锶钡陶瓷的介电性能与电卡效应

采用传统的固相反应法制备二氧化硅（SiO₂）掺杂钛酸锶钡（Ba_0.65Sr_0.35TiO₃,BST）陶瓷（BST+x%SiO₂）,研究了掺杂二氧化硅对BST陶瓷的物相、微观形貌、介电性能及电卡效应的影响。结果表明：掺杂二氧化硅并未改变BST陶瓷的晶型结构,但有助于提升晶粒的均匀性和材料介电性能频率的稳定性。随着二氧化硅掺杂量增加,BST陶瓷的介电常数呈现单调递减趋势,介电弥散特性逐渐增强。二氧化硅的掺杂有利于提升BST陶瓷的电卡性能,其中BST+3%SiO₂陶瓷具有最优的电卡效应,在30 ℃下可获得最大电卡绝热温变（ΔT_max）,ΔT_max和ΔT_max/ΔE分别为1.6 ℃、8.00×10 ^-7 ℃·m/V,电卡效应半峰宽（T_span）为10 ℃左右。     

介孔氧化铝的结构调控及除氟性能研究

以铝酸钠（NaAlO₂）和氯化铝（AlCl₃·6H₂O）为铝源,分别以葡萄糖、壳聚糖、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为结构导向剂,采用水热反应和高温煅烧技术制备了纳米氧化铝粉体材料。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氮气吸附-脱附和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等手段对产物进行了表征。结果表明,产物均为介孔γ-氧化铝（γ-Al₂O₃）,呈纳米颗粒状形貌,分散较为均匀。其中,葡萄糖调控的γ-氧化铝具有较大的比面积（437 m ²/g）和孔体积（0.60 cm ³/g）。4种γ-氧化铝对氟离子（F ^-）的吸附结果表明,葡萄糖调控的γ-氧化铝除氟效果最好。