相变蓄冷纳米复合流体成核过冷度及释冷的实验研究

通过添加亲水性分散剂,经过超声振动制备了粒径为20nm的4种不同质量分数的TiO2-水纳米复合流体.对去离子水和纳米复合流体同步进行蓄冷和释冷实验,实验表明:加入纳米TiO2粉体后,可大幅度降低水的过冷度直至消除,并且纳米复合流体的起始成核时间比去离子水提前了,融冰时TiO2-水纳米复合流体的释冷率要比去离子水大.     

具有高分散稳定性的磷酸锆悬浮液的液固相变循环性能

由于纳米颗粒有聚集和沉降的倾向,纳米悬浮液作为一种相变材料,其液固相变循环稳定性与其冷冻/熔化性能一样重要,然而相关研究却很少。本研究将具有高分散稳定性的磷酸锆(ZrP)碟片悬浮液作为一种新型相变材料,并将其冷冻/熔化性能和循环稳定性与水和石墨烯纳米悬浮液进行比较。实验结果表明:所有样品的过冷度随着冷冻/熔化循环次数的增加而减少;在相同次数的冷冻/熔化循环中,ZrP和石墨烯纳米悬浮液的过冷度比水低,且粒子浓度较大的纳米悬浮液过冷度较小。分析表明,ZrP和石墨烯纳米片和冰晶均可诱导纳米悬浮液中的成核。与石墨烯纳米悬浮液相比,ZrP纳米悬浮液的过冷度在粒子质量浓度为0.1%时较大,但在质量浓度为1.0%时较小。比较两种纳米悬浮液经过冷冻/熔化循环后的分散稳定性,结果表明,与石墨烯纳米悬浮液相比,ZrP纳米悬浮液具有更好的液固相变循环稳定性,因而能更有效减小过冷度。     

低温相变蓄冷纳米复合流体成核过冷度的实验研究

在共晶盐BaCl2水溶液中添加亲水性分散剂,经过超声振动制备了粒径为20nm的4种不同体积分数的TiO2-BaCl2-H2O纳米流体.对BaCl2水溶液和纳米流体同步进行蓄冷实验,结果表明:加入纳米TiO2粉体后,可大幅度降低BaCl2水溶液的结晶成核过冷度,并且纳米流体的起始成核时间比BaCl2水溶液提前,结晶结束所花时间也大大少于BaCl2水溶液.最后对纳米粒子影响基液的结晶机理进行了分析.     

氧化石墨烯纳米流体分散性及过冷特性研究

以质量分数为0.05%的氧化石墨烯纳米流体为实验对象,测量了不同超声分散时间下氧化石墨烯纳米流体的粒度和Zeta电位分布。同时测定了降温过程中氧化石墨烯纳米流体的过冷度和相变时间,探讨了超声时间对氧化石墨烯纳米流体分散性和过冷特性的影响。实验结果表明,超声分散时间越长,分散性能越好,但在150min后,粒径和Zeta电位大小趋于稳定;且超声分散时间为150min时,过冷度较小,相变时间较短,分别为5.2℃和4870s。     

低温相变蓄冷纳米流体成核过冷度的实验研究

在共晶盐BaCl2水溶液中添加亲水性分散剂，经过超声振动制备了粒径为20nm四种不同体积分数的TiO2-BaCl2-H2O纳米流体。对Baa2水溶液和纳米流体同步进行蓄冷实验，实验表明：加入纳米TiO2粉体后，可大幅度降低BaCl2水溶液的结晶成核过冷度，并且纳米流体的起始成核时间比BaCl2水溶液提前，结晶结束所花时间也要大大少于BaCl2水溶液。最后对纳米粒子影响基液的结晶机理进行了分析。     

TiO_2-H_2O纳米流体热物性研究

制备了粒度分布为11~50nm的TiO2-H2O纳米流体,测量了纳米流体的相变潜热、表面张力和过冷度。相对于去离子水,质量分数为1%的纳米流体相变潜热减小了2.4%,表面张力增大了1.6%,过冷度降低了66.2%。纳米流体过冷度随TiO2浓度增大而降低,表面张力随TiO2浓度增大没有明显变化。运用相变动力学原理,对纳米流体过冷度降低的机理进行了分析。     

纳米二氧化钛-赤藻糖醇储能体系实验研究

针对移动供热的温度范围,相变温度为119℃的赤藻糖醇具有很大的应用潜力,但其存在导热系数低、放热不稳定、容易过冷等不足。本文通过添加纳米材料作为成核剂改善赤藻糖醇性能,制备了不同纳米材料的相变复合材料。对样品的融化-凝固进行观察记录,绘制时间温度曲线并对纳米氧化钛在质量分数不同的情况下进行体积膨胀率和密度、过冷度、相变潜热、导热系数测定,测试表明,相对于纯赤藻糖醇,添加纳米级物质作为成核剂可以减小相变材料的过冷度,并且在一定程度上可以提高相变材料的导热系数;纳米二氧化钛对样本的密度数值上有0.02~0.08 g/cm~3的波动,膨胀率呈减小的趋势;添加0.1%的纳米二氧化钛-赤藻糖醇过冷度下降37.91%,潜热值下降2.25%,固态导热系数增大3.67倍。     

TiO_2/石墨烯复合材料的制备及其细胞相容性

以氧化石墨烯和TiCl3为原料制备了不同氧化石墨烯(GO)含量的TiO2/GSs(Graphene Sheets)纳米复合材料,通过TEM,XRD,XPS和EDX对其形貌特征、结构和元素组成进行表征,并选择人肺泡上皮A549细胞对纳米TiO2/GSs材料的细胞相容性进行了研究。MTT试验结果表明:TiO2,TiO2/4.2%(质量分数)GSs和TiO2/6.0%(质量分数)GSs对细胞增值率的抑制作用有时间和浓度的依赖性效应。TiO2/GSs复合材料只在高浓度(≥100μg/mL)且较长时间培养下对A549细胞产生轻度毒性作用。TEM观察3组样品颗粒均可进入胞内。LDH试验和流式细胞术检测结果进一步说明随着样品浓度的增加,细胞膜完整性的改变逐渐明显,细胞凋亡率逐渐增高,并且样品颗粒的比表面积越大,对细胞的损伤作用越明显。     

纳米蒙脱土/混盐复合相变储能材料结构及性能研究

以三水乙酸钠-尿素共熔物、纳米蒙脱土为原料,采用熔融插层法制备低温水合盐复合相变储能材料,用XRD、SEM、FTIR和DSC测试了材料结构、结晶机理、成核性、过冷度、热性能及稳定性。研究结果表明,三水乙酸钠-尿素复合盐使纳米蒙脱土片层呈剥离形态,其片层相互搭建构成腔体包容复合盐;纳米蒙脱土作为成核剂使复合盐结晶温度提高18℃,晶粒尺寸减小;当纳米蒙脱土质量分数为33.3%时,所制备材料的过冷度比未加纳米蒙脱土时降低19℃,相变温度为32℃,熔融焓为132.0kJ/kg,纳米蒙脱土降低了复合盐的过冷度,避免了相变分层,赋予了复合盐成型性。     

球状纳米二氧化钛/石墨烯复合材料的合成及导电性能

采用改进的水热法制备二氧化钛/石墨烯(TiO2/G)复合导电材料,并研究水热温度以及石墨烯用量对TiO2/G复合材料导电性的影响。利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学阻抗谱等测试手段对复合材料的结构,微观形貌以及导电性能进行表征,并确定最佳的水热温度以及石墨烯的最佳添加量。结果表明:石墨烯添加量为5%(质量分数),水热温度为160℃,TiO2/G复合材料的导电性最佳,其电阻率为13.46Ω·cm。复合材料中TiO2纳米颗粒为球状的锐钛矿相,直径为100~200nm左右,且均匀生长在石墨烯片层表面。其中,TiO2纳米颗粒生长于石墨烯片层上,有效地阻止石墨烯片层的聚集,有利于石墨烯片层间形成导电网络,提高电子迁移效率,赋予二氧化钛复合材料优异的导电性能。     

纳米流体强化相变蓄冷特性的实验研究

在水基液中添加少量的纳米Cu颗粒(平均粒径为25nm),经超声波振荡和添加分散剂后,制备成分散稳定的Cu-H2O纳米流体.实验研究了纳米颗粒添加剂对水过冷度的影响,并采用红外热摄仪在线观察了纳米流体结晶过程的温度分布.结果表明.在水基液中加入纳米Cu粒子后,其过冷度明显降低,且随着纳米Cu质量分数的增加,流体的结冰时间缩短.Cu-H2O纳米流体的相变温度比水的提高了1℃,因此,纳米流体蓄冰时可以降低压缩机的输入功率,从而节约成本、减少能耗.     

多维度纳米增强水泥基复合材料的研究进展

纳米材料领域的飞速发展为水泥基复合材料的增强改性提供了宝贵的机会。工程纳米材料存在3种主要形状,即0维纳米颗粒、1维纳米纤维和2维纳米片层。有大量文献已经报道了0维纳米颗粒和1维纳米纤维(如纳米二氧化硅和碳纳米管)在水泥基中的应用,而2维纳米片层状的氧化石墨烯(GO)的发现为水泥基复合材料提供了又一种维度的增强方式,目前已经受到了越来越广泛的关注。综述了近期各种维度纳米改性水泥基复合材料的研究进展,并总结了纳米材料与水泥基复合材料复合后的工作性、水化反应、力学性能及微观结构。     

Cu_2O/石墨烯复合材料的可控合成及其机理研究

以氧化石墨和醋酸铜为前驱体,采用一缩二乙二醇为溶剂和还原剂,制备了不同尺寸的Cu_2O纳米颗粒负载于石墨烯的Cu_2O/石墨烯复合材料。研究了加入蒸馏水后保持时间的不同对Cu_2O颗粒尺寸的影响。结果表明:随着保持时间的延长,负载于石墨烯的Cu_2O颗粒尺寸逐渐变小;当保持时间为30min或更长时间时,Cu_2O颗粒的尺寸减小到4nm,并且不再减小。由此提出了Cu_2O纳米颗粒在石墨烯表面异相成核的生长机理,并采用过饱和度解释了不同尺寸Cu_2O纳米颗粒在石墨烯表面的形成过程。     

二氧化硅纳米颗粒对液滴冻结特性的影响

为了改善液滴的冻结特性,以含SiO₂纳米颗粒的液滴为研究对象,研究了不同SiO₂纳米颗粒含量(5 mg/mL、10 mg/mL、30 mg/mL、50 mg/mL)和不同冷表面温度(268 K、265 K、263 K)对液滴动态冻结特性(液滴形变、接触角、冻结时间等)的影响。结果表明:二氧化硅液滴(SiO₂-H₂O)的冻结时间受过冷度和SiO₂纳米颗粒含量的影响。在低过冷度(263K)时,10 mg/mLSiO₂-H₂O加速冻结,可加快34.78%,在高过冷度(265 K和263 K)时,5 mg/mLSiO₂-H₂O均表现为延迟冻结,分别延缓21.2%和36.84%。此外,根据液滴形变特性,SiO₂纳米颗粒可以使初始液滴砂化加剧,减少冻结液滴内部气泡的释放。SiO₂纳米颗粒与固液相界面之间相互影响,使得液滴冻结完成时纵向变化率减少,横向形变增强,...     

TiO2/活性炭复合体的制备及其表征

以活性炭(AC)为载体,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/AC复合型催化剂.利用SEM,TG-DTA,XRD,等手段对其组成、结构、尺寸等进行分析和表征,结果表明,该复合材料由碳、钛、氧等3种元素组成,其中TiO2纳米粒子尺寸在2O-50nm之间,比本体TiO2纳米粒子尺寸小;在该纳米复合材料中,活性炭作为载体与TiO2结合牢固,存在着某种化学键,TiO2纳米颗粒间不发生团聚,并且活性炭载体的比表面积变化不大.     

纳米微粒对乙二醇溶液过冷度的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了羟基磷灰石(HA)纳米微粒作为成核物质对乙二醇溶液过冷度的影响,实验得到了不同粒径和不同质量浓度的HA纳米微粒加入不同浓度乙二醇溶液的成核温度与熔融温度.结果表明当溶液的质量浓度在0-20%的范围内,加入纳米微粒后溶液成核温度变化不明显,但是当溶液浓度高于20%时,加入纳米微粒能显著的提高溶液的成核温度,降低溶液的过冷度.实验结果同时表明,加入纳米微粒的粒径越大、质量浓度越高,溶液过冷度的降低的越显著.     

不同反应途径制备TiO_2/石墨烯复合材料及其光电催化性能研究

以氧化石墨烯和Ti(SO4)2为初始反应物,通过不同的反应途径制得两种TiO2/石墨烯复合材料。途径一是利用Ti(SO4)2水解,在氧化石墨烯层间成核生长纳米TiO2颗粒,制得TiO2/氧化石墨烯复合材料,再通过还原反应,制得TiO2/石墨烯复合材料。途径二是将氧化石墨烯还原制得石墨烯,再利用Ti(SO4)2水解,在石墨烯层间成核生长而制得TiO2/石墨烯复合材料。通过XRD、FE-SEM、HR-TEM、BET和电化学性能测试等测试手段对复合材料进行表征。以复合材料为工作电极,在可见光照射(λ420nm)和外加电极电压的条件下,通过光电催化降解酸性红B对复合材料的催化性能进行研究。结果表明,(1)不同的反应途径对复合材料的多方面性质有较大影响;(2)途径一所制得的复合材料具有更加优良的光电催化性能。     

过冷度对Fe-Ni-P-B软磁合金凝固组织的影响

采用玻璃包覆法(fluxing)提纯和在不同温度下保温,获得了Fe40Ni40P14B6合金熔体的凝固组织,研究了过冷度对凝固组织的影响.结果表明,随着过冷度的增大,Fe40Ni40P14B6的凝固组织从亚共晶转变为共晶组织,晶粒尺寸明显减小.当过冷度超过某一临界值时,合金熔体发生Spinodal分解,形成网状结构的凝固组织并使晶粒显著细化,达到纳米尺度.在深过冷条件下,可获得块体纳米晶凝固组织.     

相变材料的过冷现象及其抑制方法的研究进展

过冷是材料液-固相变过程中为提供离子扩散、晶体生长及晶面扩大所需能量而产生的一种亚稳态。过冷是结晶过程的推动力,但大的过冷度导致相变材料结晶温度降低、结晶时间延迟,使得储存的潜热不能及时释放,储-放热温度不匹配,降低了热能利用效率。过冷度大已成为限制相变储热技术规模化应用的重要影响因素之一。大量实验结果表明:过冷现象与熔体晶核的生成与长大速率、环境温度、接触面的粗糙程度、熔体温度等因素有关,但其产生的内在机制尚不明确,影响规律和调控手段仍需借助实验探索。目前,主要采用外加添加剂或在胶囊化、流体化过程中加入添加剂的添加晶种法,以及通过搅拌、超声振荡和鼓泡等外部刺激的动力学成核法诱发过冷液体结晶。利用外加成核剂、纳米颗粒以及部分未熔化母相晶体作为晶核诱发非均匀成核是抑制过冷现象最常用、最有效的方法。为提高添加剂的分散性和抑制水合无机盐类相变材料的相分离现象,在添加成核剂的同时往往需要加入一定量的增稠剂,但成核剂和增稠剂的添加量需要优化。胶囊化可以改变相变材料的结晶特性,目前的研究一致认为在胶囊化前添加成核剂有利于改善相变材料的过冷度。动力学成核常采用的方法是超声振荡法,其通过空化作用使晶体持续破碎并与熔体混合而提高晶核的分散性和加速结晶过程。在超声的同时添加纳米颗粒也有利于抑制过冷度。本文简述了过冷现象和典型的过冷曲线,分析了影响过冷度的因素,并着重介绍了外加添加剂法、胶囊化法、功能流体法和超声振荡法等抑制过冷度的方法。     

液相化学法制备贵金属纳米颗粒的研究进展

纳米贵金属粒子因具有大的比表面积、良好的界面效应及小尺寸效应等独特的性能,在催化领域备受关注,尤其是铂族贵金属催化刑的纳米材料.主要概述了液相法制备贵金属(Au、Ag、Pt、Pd)纳米颗粒的研究状况.