水热条件下棉纤维的结构演变特性

为了研究棉纤维的水热行为,以微晶纤维素和葡萄糖为模型化合物,探讨水热条件下棉纤维的碳化过程及结构演变特性。分别利用HPLC和SEM、XRD、FT-IR、XPS及EA等手段对水热液相主要产物和水热焦炭的结构及性质进行了表征分析。结果表明,棉纤维可在水热条件下碳化形成炭微球,碳化产物与微晶纤维素和葡萄糖的水热碳化产物具有类似的晶体结构和含氧官能团,但产物形貌结构与性能较差;葡萄糖是棉纤维水解碳化成球的重要中间产物;棉纤维水解为葡萄糖的收率较低,只有部分棉纤维水解为单糖,进而产生两种不同的碳化路径,主要产物形貌为不规则颗粒物。     

水热条件下乙二醇对废旧棉纤维碳化的影响

将废旧棉纤维和乙二醇(Eg)在水热条件下进行碳化处理,采用扫描电镜、X射线衍射、X光电子射线能谱、傅里叶红外光谱、元素分析及热重分析等方法研究Eg对废旧棉纤维物化结构特性的影响。结果表明,水热条件下棉纤维碳化产物形貌为具有无定型碳结构的不规则颗粒或棒状,且表面含有丰富的含氧官能团。随着Eg质量分数的增加,水热焦炭产率及能量产率总体呈现先减后增的趋势,C含量逐渐增加,热值增大。但在Eg含量高于72%时,C/O质量比开始减小,O含量增大,棉纤维碳化程度降低,热值随之减小。水热碳化体系中,Eg的存在与否不影响水热焦炭良好的热稳定性能。     

水热条件下乙二醇对废旧棉纤维碳化的影响

将废旧棉纤维和乙二醇(Eg)在水热条件下进行碳化处理,采用扫描电镜、X射线衍射、X光电子射线能谱、傅里叶红外光谱、元素分析及热重分析等方法研究Eg对废旧棉纤维物化结构特性的影响。结果表明,水热条件下棉纤维碳化产物形貌为具有无定型碳结构的不规则颗粒或棒状,且表面含有丰富的含氧官能团。随着Eg质量分数的增加,水热焦炭产率及能量产率总体呈现先减后增的趋势,C含量逐渐增加,热值增大。但在Eg含量高于72%时,C/O质量比开始减小,O含量增大,棉纤维碳化程度降低,热值随之减小。水热碳化体系中,Eg的存在与否不影响水热焦炭良好的热稳定性能。     

废旧棉纤维在酸水热条件下的形貌和结构变化

在酸水热条件下,研究反应温度、反应时间以及纤维浓度对废旧棉纤维结构与形貌的影响。结果表明,在酸水热条件下,随着反应温度升高、反应时间的增长、纤维浓度的增加,产物从纤维形态发生径向断裂呈块状,逐渐演变为碎屑及球状颗粒,棉纤维被水解碳化形成碳材料。棉纤维的纤维素水解与碳化是同步进行,纤维素非晶区部分的水解,水解产物发生碳化,同时结晶区部分纤维素继续水解,直至棉纤维的晶区全部水解并碳化完成。在160℃、纤维浓度0.16 g/100 m L、反应8 h时,可制备出表面光滑、粒径尺寸2~3μm的均匀球状颗粒,表面有羟基、羰基等丰富的官能团,以无定型碳的形态存在。该研究为较低温度回收废旧棉纤维开辟了新方法。     

废旧棉纤维在酸水热条件下的形貌和结构变化

在酸水热条件下,研究反应温度、反应时间以及纤维浓度对废旧棉纤维结构与形貌的影响。结果表明,在酸水热条件下,随着反应温度升高、反应时间的增长、纤维浓度的增加,产物从纤维形态发生径向断裂呈块状,逐渐演变为碎屑及球状颗粒,棉纤维被水解碳化形成碳材料。棉纤维的纤维素水解与碳化是同步进行,纤维素非晶区部分的水解,水解产物发生碳化,同时结晶区部分纤维素继续水解,直至棉纤维的晶区全部水解并碳化完成。在160℃、纤维浓度0.16 g/100 m L、反应8 h时,可制备出表面光滑、粒径尺寸2³μm的均匀球状颗粒,表面有羟基、羰基等丰富的官能团,以无定型碳的形态存在。该研究为较低温度回收废旧棉纤维开辟了新方法。     

水热条件下CO2催化棉纤维水解制糖过程动力学

以脱脂棉为纤维素模型化合物,研究了水热条件下CO2催化棉纤维水解制糖过程动力学特性,考察了温度和CO2压力的影响。结果表明:高温有利于棉纤维水解生成糖,同时会加速糖的分解;升高CO2压力可以明显加快棉纤维的水解速度。通过对实验数据关联,建立了棉纤维在水热条件下CO2催化水解的等压动力学模型和等温动力学模型。与实验数据相比,模型的相对标准偏差都在±15%之内。模型分析表明,适当提高反应温度对于提高棉纤维生成糖的选择性是有利的。     

微波处理对棉纤维结晶结构的影响

对于微波处理后强力显著上升和下降的棉纤维,采用核磁共振碳谱分析其结晶结构的变化,并与原样进行对比。实验结果表明:微波处理前后棉纤维的纤维素Ⅰβ都是占优势的,微波处理后棉纤维的结晶度下降,结晶的完整性受到破坏,主要由更小的晶粒组成。微波处理改变了纤维素的晶型,晶型含量Ⅰα和Ⅰβ均降低,但是比例基本保持不变,微波处理后向次晶转化。     

碳化条件对碳微球结构的影响及其性能评价

以葡萄糖为碳源,直接水热合成法制备碳微球。利用扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪对碳微球进行表征,探究碳化条件对碳微球结构的影响。结果表明,葡萄糖经过碳化由棒状变成球状,碳化温度180℃和碳化时间7 h条件下制备的碳微球结构较均匀,并且含有—OH及—COOH官能团,将制备的催化剂用于纤维素水解时,水解率最高达46. 22%。     

污泥与褐煤共水热碳化的协同特性研究

污泥的资源化利用一直是国内外学者研究的焦点,对其进行水热提质处理后作为燃料应用是一种潜在的利用手段。本研究主要探讨城市污泥（SS）、脱墨污泥（DS）分别与褐煤（LC）以不同混合比例（3∶7、5∶5、7∶3）共水热碳化时的协同作用,并分析其固相产物（水热炭）的燃料品质。结果表明,当LC/SS、LC/DS混合比例为5∶5时,水热炭产率分别为81.08%和86.00%,并获得了最大协同系数（水热炭产率：1.69%和0.18%;有机物保留率：11.90%和2.64%;碳保留率：4.08%和0.77%）。其中,LC/SS的协同作用总是比LC/DS显著。随着LC添加量的增大,水热炭的热值和煤化程度均随之提高,不仅改善了水热炭的燃料特性,还使得燃烧过程更为稳定且充分。由此说明,通过共水热碳化预处理的方式可以制得较高品质的燃料,从而实现污泥/褐煤的有效利用。     

再生纤维素颗粒的制备及其在水热条件下的结构变化

文章以醋化级木浆为纤维素原料,65%Zn Cl_2水溶液为溶剂,水为析出剂得到纤维素凝胶后,水热处理制备了颗粒状再生纤维素。考察了水热p H以及水热温度对再生纤维素颗粒性质的影响,并对孔结构、晶型、热稳定性和形貌等进行了表征。研究结果表明:水热p H为8时,水热后再生纤维素颗粒的孔容和比表面积均大于其他水热p H下的再生纤维素颗粒,且结晶度较高,含有少量纯度较高的Zn O。水热温度为170℃时,孔容大,孔径小,比表面积最大,达72.24 m~2/g。但是在水热温度为160℃时,再生纤维素颗粒的结晶度和热分解温度高于170℃和180℃得到的再生纤维素,且热稳定性较好,残余的Zn O的量较少。     

粘胶纤维在低温热处理及碳化过程中微观结构演变

采用X-ray衍射、热重分析、傅里叶红外光谱和扫描电镜等测试手段研究粘胶纤维在低温热处理和碳化阶段的结构演变,分析了粘胶纤维在各个不同温度处理阶段的晶态结构、热失重行为、分子结构和表面形貌的变化规律。研究结果表明：粘胶纤维经过不同温度热处理后,晶区经历了增长、破坏及碳网平面形成;纤维在升温过程中发生了四段不同的热裂解过程,最终形成了类石墨组织结构;同时纤维表面缺陷随着温度的升高先增大后逐渐减少,但表面仍有缺陷存在。     

Porous Silica Matrix Obtained from Pyrex Glass by Hydrothermal Treatment: Characterization and Nature of the Porosity

A novel porous silica matrix has been prepared from Pyrex glass, using hydrothermal treatment under saturated-steam condition. This process makes it possible to obtain, in one step, a silica support formed of a homogeneously distributed and interconnected macropore microstructure. The new matrix contains silanol groups that can be used in reactions of surface modification to provide a hybrid material and a selective macrofiltration membrane, and also it can improve chemical inertness. The porous matrix is noncrystalline as obtained and, after thermal treatment at temperatures higher than 950°C, exhibits an X-ray pattern characteristic of α-cristobalite and low volume contraction. The present samples were characterized by scanning electron microscopy, mercury intrusion porosimetry, nitrogen adsorption-desorption isotherms, infrared spectroscopy, X-ray powder diffractometry, atomic absorption, and high-resolution solid-state nuclear magnetic resonance. The results present a new way of producing a macroporous silica matrix.     

长纤混杂增强复合材料注塑成型的微观结构演化

采用熔体浸渍拉挤工艺(LFT-G)制备长碳纤/玻纤混杂增强聚丙烯(LCF/LGF/PP)复合材料。首先研究了纤维表面处理、微观形貌、界面结合状态对复合材料力学性能的影响,并研究了纤维不同混配比对复合材料力学性能的影响。结果表明,纤维经表面处理,增加了与基体的机械啮合作用,改善了界面结合形貌,提高了复合材料的力学性能。与单一纤维增强复合材料相比,混杂增强纤维更易形成随机取向的三维骨架结构。且碳纤和玻纤混合质量比为2∶1时,其注塑制品获得相对较高的强度、韧性和刚度,同时具有相对较低的成本。     

分级处理秸秆的热解过程

利用热重-傅立叶红外联用分析仪(TG-FTIR)研究了麦秸、汽爆麦秸、发酵麦秸的热失重特性及其气体析出行为. 实验表明,热失重过程主要分4个阶段：干燥阶段(30~150℃)、过渡阶段(150~200℃)、热解阶段(200~600℃)、炭化阶段(600~900℃);析出挥发分的机理过程分为2步：热解初始阶段发生脱羟基、脱羧基、脱烷基和解聚反应,析出含C?O?C基团、醇、醛、酸、酮和CO2, CO, H2O, CH4等气体化合物,炭化阶段发生脱烷基、羰基等反应,先后依次析出CH4, CO2, CO等气体. 汽爆、固态发酵分级处理麦秸不仅使热解干气的产率降低约20%~30%,热解液的产率增加,而且热解液中羧酸类产量分别减少了30%和50%左右.     

Microstructural Evolution of Titania Nanocrystallites by a Hydrothermal Treatment: A HRTEM study

Nanocrystalline anatase titanium dioxide films were formed by a hydrothermal treatment at temperatures below 100°C. The microstructural evolution of the crystallites was monitored by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). HRTEM analysis of the as-grown film revealed the presence of nanocrystalline brookite TiO₂ within an amorphous matrix. After 90 min of the hydrothermal treatment, the TiO₂ nanoparticles remained of brookite form and a small increase in grain size was observed. Intergranular amorphous TiO₂ between the nanoparticles was observed in both as-grown and 90-min-treated films. However, after further 90 min of the treatment, TiO₂ nanoparticles were transformed into anatase phase with a rapid growth in grain size.     

组合处理工艺下硅藻土微观组织演变及孔隙结构变化

将硅藻土制成硅藻土/分子筛复合材料,其比表面积和吸附能力将显著提高。本文利用水洗-烧结-酸性水热系列组合处理工艺制备硅藻土/磷酸铝分子筛复合材料,同时验证外加铝源形成磷酸铝分子筛的可行性,探讨高品质硅藻土形成时的微观组织演变行为及孔隙结构变化规律。结果表明:硅藻土的孔隙结构包括大孔、介孔和少量的微孔结构,水洗处理仅有物理提纯作用;500 ℃烧结可以疏通硅藻土壳体的孔洞,但烧结温度过高会导致管状结构的坍塌;酸性水热处理能够合成具有介孔结构的磷酸铝分子筛,而且随着外加铝源的加入,硅藻土/分子筛复合材料中磷酸铝分子筛含量增加,当外加铝源为硅藻土中铝含量的1.5倍时,其比表面积和吸附性能达到最大。     

Defect Chemistry and Microstructure of Hydrothermal Barium Titanate

Hydrothermal powders of BaTiO₃ and (Ba,Ca)(Ti,Zr)O₃ contain large amounts of protons in the oxygen sublattice. The proton defects are compensated by vacancies on metal sites. When the powder is annealed, water is released and the point defects disappear in the temperature range of 100°–600°C. Metal and oxygen vacancies combine to small nanometer-sized intragranular pores. At temperatures of >800°C, the intragranular pores migrate to the grain boundaries and disappear. In multilayer ceramic capacitors that have been prepared from hydrothermal powders, the intragranular pores are preferentially collected at the inner electrodes, which results in bloating, cracks, and delamination.     

木质纤维水热液化研究进展

水热液化是木质纤维生物质的热转化方法之一,其因以水作为溶剂被认为是环境友好型技术。本文综述了木质纤维生物质水热液化的研究进展,对木质纤维生物质的水热液化产物分析策略进行概述。分析了纤维素、半纤维素和木质素等木质纤维生物质组分的水热液化机理以及水热液化产物组成和分布。讨论了反应温度、反应时间、催化剂和助溶剂等对木质纤维水热液化的影响,重点介绍了生物油、不凝性气体和固体残渣等液化产物的表征手段。最后对未来木质纤维水热液化发展方向提出了建议。     

Isolation and Structural Characterization of Lignin from Cotton Stalk Treated in an Ammonia Hydrothermal System

To investigate the potential for the utilization of cotton stalk, ammonia hydrothermal treatment was applied to fractionate the samples into aqueous ammonia-soluble and ammonia-insoluble portions. The ammonia-soluble portion was purified to yield lignin fractions. The lignin fractions obtained were characterized by wet chemistry (carbohydrate analysis) and spectroscopy methods (FT-IR, ¹³C and ¹H-¹³C HSQC NMR spectroscopy) as well as gel permeation chromatography (GPC). The results showed that the cotton stalk lignin fractions were almost absent of neutral sugars (0.43%–1.29%) and had relatively low average molecular weights (1255–1746 g/mol). The lignin fractions belonged to typical G-S lignin, which was composed predominately of G-type units (59%) and noticeable amounts of S-type units (40%) together with a small amount of H-type units (~1%). Furthermore, the ammonia-extractable lignin fractions were mainly composed of β-O-4′ inter-unit linkages (75.6%), and small quantities of β-β′ (12.2%), together with lower amounts of β-5′ carbon-carbon linkages (7.4%) and p-hydroxycinnamyl alcohol end groups.