高性能碳基储能材料的设计、合成与应用

电化学储能器件的性能很大程度上决定于其电极材料。碳材料具有来源广泛、化学稳定性好、易于调控、环境友好等优点，被广泛应用于各类能量存储系统，但仍存在能量密度低、倍率性能差等问题。本文从碳材料孔结构调控、杂原子掺杂、与金属氧化物复合三个角度，综述了构建高性能碳基储能材料的设计合成策略，介绍了其在锂/钠离子二次电池、超级电容器等领域的研究进展，对几种方法策略的优缺点进行了总结，并对未来的研究方向进行了展望。本文对高性能碳基储能电极材料的设计开发具有积极意义。     

浮选柱反浮选脱镁工艺研究

利用浮选柱对高硅镁中低品位胶磷矿(P_2O_5 25.74%、MgO 1.31%、SiO_2 13.79%)进行反浮选脱镁实验,优化了反浮选脱镁工艺,并比较了浮选柱和浮选机的反浮选脱镁效果。确定最佳脱镁工艺条件为:捕收剂用量1.2 kg·t~(-1)、磷酸用量7 kg·t~(-1)、充气流量600 L·h~(-1)、冲洗水流量6 L·h~(-1)、柱径比8,在此条件下,得到P_2O_5品位为27.36%、MgO含量为0.64%的精矿,且精矿产率为92.65%,P_2O_5回收率为98.71%。     

溶液浓差能驱动的逆电渗析反应器制氢实验研究

低品位热能制氢技术首先是将热能转换为溶液浓差能，然后通过逆电渗析（RED）反应器将溶液浓差能转换成氢能。为了验证RED反应器能将溶液浓差能转换为氢能，探索关键运行参数变化对能量转换过程的影响。设计了一个由40个膜对所构成的RED反应器，以NaCl水溶液为工作溶液，NaOH水溶液为电极液的制氢系统。通过改变浓/稀溶液入口浓度，溶液过膜流速以及输出电流来考察对RED反应器产氢率、制氢效率和能量转换效率的影响。实验结果发现，浓/稀溶液入口浓度，过膜流速变化均会影响RED反应器的输出电流。在外电路短接条件下，输出电流越大，反应器产氢率和制氢效率越高，但能量转换效率越低。     

Fe-Zn基废脱硫剂制备铁碳材料及其对废水微电解性能

以Fe-Zn基废脱硫剂、煤、Na ₂CO ₃为原料进行高温炭热还原反应，制备了铁碳材料，实现了Zn和S的分离，有望能实现废脱硫剂的综合利用。考察不同工艺条件（配比，温度，时间）对铁碳材料品质，Zn单质分离效率和Na ₂S的收率影响。结果表明： 反应温度≥900℃，煤∶废脱硫剂≥1，Na ₂CO ₃∶废脱硫剂≥1.5，反应时长≥2 h，Zn、S的分离回收效率可达到95%以上。且900℃制备的铁碳材料比表面高达193.6 m ²/g，介孔孔体积为0.028 cm ³/g，炭均匀附着于铁骨架。微电解-芬顿联用降解有机废水实验表明：仅微电解或微电解-芬顿联用（H ₂O ₂=COD=1500 mg/L）时，自制铁碳材料的稳定化学需氧量（COD）去除效率（41.78%、73.56%）都高于商业铁碳（8.43%、48.43%)。本文实验结果表明废脱硫剂与煤和碳酸钠混烧可实现废脱硫剂中Zn与S的分离回收，成功获得了比表面高、去除COD性能好的铁碳材料。     

木姜子挥发油与β-环糊精包合工艺的优化

以新鲜木姜子果实为原料,通过水蒸气蒸馏法提取木姜子挥发油;利用饱和水溶液法进行β-环糊精与挥发油包合物的制备,包合工艺的优化采用星点设计-响应面法进行。结果表明,木姜子挥发油与β-环糊精最佳包合工艺为:投料比1:5.77(mL:g),包合时间4.09 h,包合温度51.5℃。利用UV、IR、TG和SEM对包合物表征,表征结果显示,木姜子挥发油与β-环糊精已经形成包合物。研究结果可为木姜子挥发油的进一步实际利用提供可靠参考。     

裸眼井中扩张式封隔器力学行为研究

封隔器在石油天然气开采中起着非常重要的作用,而扩张式封隔器在裸眼井中广泛应用。本文采用有限元软件建立了裸眼封隔器与地层的模型,对胶筒在坐封过程中与井壁接触应力的变化进行了研究,并研究了在不同摩擦系数下接触压力的变化,结果表明,建立粗糙井壁面能够更加符合实际情况,胶筒肩部为应力集中的区域,地层与胶筒的接触应力会随着摩擦系数的增加而减小。研究结果为裸眼扩张式封隔器的设计和改进提供了理论依据。     

基于6Li+CdTe的新型中子探测器的优化设计研究

面对~3He气体资源严重短缺的国际形势,2018年基于~6Li+CdTe新型中子探测器方案被提了出来,其具备热中子探测效率高、γ灵敏度低及可与~3He气体中子探测器相比拟的特点,有很好的应用前景。本文分析~6Li+CdTe中子探测器的结构和工作原理,采用MCNP6软件对~6Li+CdTe中子探测器进行物理建模并且对其物理性能、结构参数、中子慢化体设计等进行模拟计算,并就该探测器在特殊核材料监测系统中的应用开展了探索研究。结果显示:CdTe吸收层的最佳厚度为10μm;当6层~6Li+CdTe的中子探测单元叠加时,~6Li转化层的最佳厚度为60μm,此时热中子探测效率超过50%;探测系统的尺寸达到4 m×32 cm时,可以满足特殊核物质监测的要求。整个模拟研究获得了探测器最佳工作参数以及辐射监测系统设计方案,对特殊核材料在线中子监测装置的实验研究具有指导意义。     

气体裂变产物88Kr半衰期测量

为准确测定气体裂变产物⁸⁸Kr的半衰期，本工作从辐照铀靶中分离得到3个放化纯的⁸⁸Kr气体测量源。以⁸⁵Kr作内标监督源，¹³⁷Cs或⁵⁷Co作外标监督源，使用多个HPGe探测器分别采用单探测器位置接力法和双探测器位置接力法跟踪测量⁸⁸Kr 196.3 keV能量的特征γ射线，跟踪时间均在8个半衰期以上，以获得其半衰期数据。对3次独立测量数据用多种方法进行处理，最终得到⁸⁸Kr半衰期测定结果为（2.796±0.015） h。