利用TG-FTIR联用对高等规度聚丙烯腈热降解过程的研究

利用三乙基铝作为阴离子聚合引发剂,成功制备了高等规度聚丙烯腈聚合物,13 C-NMR测得其全通比例含量高达53.5%;通过热重-红外光谱(TGA-FTIR)联用详细分析了聚合物热降解过程中气体释放情况。研究表明:聚合物在整个热解过程主要有CO2、NH3、HCN和H2O裂解气体产生,热解过程可以大致分为五个阶段,其中282℃之前聚合物基本没有发生失重现象,282～292℃纤维发生预氧化反应,大量的NH3、CO2及H2O释放造成重量损失明显,292～487℃经过预氧化后,聚合物耐热性有所提失重率减少,487～700℃温区内CO2为主要的裂解产物,使得聚合物全部裂解。     

木质包装废弃物热化学反应转化特性研究

采用热重红外联用分析和热解气质联用分析技术,考察了红橡木材包装废弃物的热分解、气相组分生成及分布规律。研究表明:在800℃终温和10℃/min的升温速率条件下,红橡木材包装废弃物的主要热解阶段集中在220～385℃,失重率为78.99%;高温区热解活化能明显低于低温区,说明随着温度的升高较容易发生热解反应;热解初期主要是水分和部分酸类、醛类物质的析出,主要热解阶段为H2O,CO2,CO,CH4和酸类、醛类、酯类等的大量析出,在热解后期主要为CO2和CH4的析出;热解析出的气体主要为含氧官能团的有机化合物,包括酸类(19.29%)、醛类(15.14%)、酯类(9.97%)、酮类(9.00%)、糖类(8.59%)、酚类(5.29%)、醇类(3.63%)等。     

聚醚砜酮薄膜热稳定性及热解动力学规律的研究

采用热重分析法对聚醚砜酮(PPESK)薄膜在氮气氛下的热分解反应进行了研究，结果表明，热分解反应最剧烈的温度区间在400℃～600℃之间，这也是热解炭化阶段的关键温度区间；温度高于600℃分解反应趋于缓和。动力学研究得出，PPESK分解过程为一级反应；以Kissinger最大失重速率法求得表观活化能为211．35kJ／mol；以Ozawa等失重百分率法求得10％～30％的失重率下反应表观活化能在152．31kJ／mol～274．43kJ／mol之间，频率因子1nA值在21．98min^-1-38．75min^-1之间，充分表明PPESK热稳定性很高，这也为炭化过程提供了重要动力学参数。     

TG-MS研究生物质组分与聚乙烯共热解特性

为了探索生物质主要组分在与塑料共热解过程中的协同效应和小分子气体产物的变化规律,笔者采用热重-质谱联用(TG-MS)技术研究纤维素、木聚糖、木质素与聚乙烯的共热解特性。共热解样品的混合比例为1∶1(w/w),TG实验得到了各单组分以及混合组分的失重区间,通过对单组分TG数据的拟合得到理论值与实验值,比较得到混合组分在共热解过程中存在协同效应,可促进样品的分解。MS实验数据表明,在共热解过程中聚乙烯的存在促进了生物质组分的分解,从而使小分子气体产物的产量增加。纤维素热解的小分子产物中H_2O和CO_2的产量增大;木聚糖和聚乙烯在共热解过程中会促进对方分解,H_2O,CH_4,H_2和C_2H_4都有更高的产量;木质素和聚乙烯的共热解过程会促进CO,C_2H_4和H_2的产生。     

单环苯并噁嗪树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟

采用ReaxFF动力学方法模拟了非交联固化单环苯并噁嗪树脂在不同温度下的热解特性。模拟结果表明,N桥键的断裂是热解的主要引发反应,H_2,H_2O和大分子碳团簇是热解的主要产物。随着反应温度升高,H_2的数量急剧增加,而H_2O的数量反而降低,高温有利于促进相对分子质量较大的碳团簇的形成,还观察到了CO,NH_3,N_2和HCN等小分子产物。用ReaxFF动力学方法模拟所得的气体产物以及含类似石墨烯结构的碳团簇与实际实验结果一致,ReaxFF动力学模拟方法可以作为一种研究苯并噁嗪树脂高温热解反应的有效途径。     

基于热重排反应聚酰亚胺气体分离膜的制备及性能研究

利用2,2′-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)与2,2′-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(APAF)和4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)共聚合,并采用化学环化工艺合成了共聚结构的聚酰亚胺(n(APAF)∶n(TFMB)=5∶5),并经不同温度的热处理得到一系列热重排聚合物薄膜(TR)。研究了热重排过程中薄膜结构的变化及其对气体分离透过性能及力学性能的影响。结果表明,未热重排的聚酰亚胺前驱体能溶于N-甲基-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等有机溶剂,具有较好的成膜性;聚合物主链中酰亚胺环与邻羟基经350~450℃热重排反应可形成刚性噁唑环。随着热处理温度的升高,气体渗透性能从7.2mol/(m2·s·Pa)增大到36.7 mol/(m2·s·Pa),分离系数略有降低。同时,热重排反应赋予聚合物薄膜优异的热稳定性和力学性能,TR400-2在氮气氛围中5%的热失重温度为491℃,10%的热失重温度为519℃,薄膜的断裂强度为85~136 MPa,断裂伸长率为3.0%~9.0%。以上结果表明基于热重排反应制备的聚酰亚胺膜材料在气体分离领域有着极大的应用前景。     

污泥中有机官能团的释放特性

以西安某污水厂污泥为对象,使用热重-红外联用技术(FTIR)分别对污泥在热解和燃烧过程气体产物的释放特性进行了研究,分析污泥在不同终温下燃烧和热解过程中有机官能团的释放特性差异。结果表明:1污泥燃烧和热解过程中释放的有机官能团的种类基本相同,均为羧酸类物质、含-OH化合物、饱和或不饱和烃类、NH_3和CO;气体释放量不同,热解过程中释放量较多;2污泥在450℃终温下有机官能团的释放种类和释放量最多。3NH_3作为主要的脱硝还原剂,热解时在450℃终温下大量释放,而燃烧时主要在250℃终温下释放;对其热分析曲线进行分析可以发现:热解过程中的NH_3的释放速率比燃烧时更快,释放量更大。     

聚酰亚胺低温热解炭膜的制备及气体分离性能

以商业化的Kapton型聚酰胺酸为前驱体制备了低温热解炭膜,采用热重质谱(TG-MS)、红外光谱(FTIR)、元素分析(EA)、X射线衍射(XRD)和气体渗透等手段对不同温度、不同气体氛围下制备出的膜的化学结构、微结构和气体分离性能变化规律进行了研究.结果表明,低温热解温度和气体氛围对炭膜的化学结构、微结构存在着显著的影响,进而影响到炭膜的气体分离性能,表现为450℃之前气体渗透系数变化很小,450℃以后气体渗透系数逐渐增大,分离系数逐渐下降,同时空气促进了热分解和热交联反应的进行,炭膜具有较大的气体渗透系数和较小的气体分离系数.     

丙烷CVI工艺热解炭沉积非均相反应动力学模拟

分别运用总括非均相反应机理和详细非均相反应机理,结合均相反应机理(包括285种气相组分,1 074个气相可逆基元反应)来模拟C_3H_8在CVI工艺条件下炭纤维表面热解炭的沉积过程,进而对实验中的气相组分和热解炭的形成过程进行预测。总括非均相反应机理对炭沉积反应进行了简化处理,气相中的烃组分直接在表面脱氢沉积为热解炭;而详细非均相反应机理则利用表面基元反应来描述热解炭沉积过程,包括66种表面组分和250个表面基元反应。本文以C_3H_8为炭源,N_2为稀释气体,温度1 173~1 323 K、低压(2.6 kPa)和滞留时间为0.5~4s条件下的连续搅拌釜反应器为模型进行模拟,气相组成和沉积动力学两方面的预测与实验结果都较好吻合。计算表明在该设定条件下热解炭的前驱体主要为不饱和小分子(C_2H_2和C_2H_4)和甲基,进而利用这些组分定量解释热解炭的沉积动力学。     

光固化聚甲基丙烯酰氧丙基笼型倍半硅氧烷热分解动力学

用热重及热-质联用测定紫外光固化后的甲基丙烯酰氧丙基笼型倍半硅氧烷(MPA-POSS)的热分解过程,采用Ozawa法、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法和Friedman法对其热降解动力学进行分析。样品的分解过程主要分为两个阶段,初期主要是羰基和C—O键的断裂,在347～677℃范围内产生CO和CO2,在445～655℃范围内产生CH3+。分解活化能在119.88～133.72kJ/mol之间,反应级数为n=0.852。     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备与性能

采用共沉淀法制备粒径10 μm左右的前驱体Ni_0.8Co_0.15Al_0.05（CO₃）_x（OH）_y,然后采用该前驱体和LiOH·H₂O成功制备了锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（LiNCA）,并详细研究了煅烧氛围、煅烧温度和煅烧方式等条件对LiNCA电化学性能的影响。研究表明,在O₂中煅烧获得的LiNCA放电容量达到170 mAh·g^-1,50次循环后容量保持率达到95%,性能明显优于空气氛围中煅烧得到的LiNCA。在O₂氛围下,700~750℃温度范围煅烧得到的LiNCA性能最好,煅烧温度过高或过低,LiNCA性能均明显下降。将前驱体在O₂氛围中450℃条件预煅烧,然后与LiOH·H₂O在700~750℃混合煅烧的煅烧方式,得到的LiNCA放电容量明显提高,可达190 mAh·g^-1。     

硫酸铵低温焙烧中低品位氧化锌矿

以中低品位氧化锌矿为原料、硫酸铵为反应介质,通过低温焙烧得到热料,研究了焙烧温度对Zn提取率的影响。结果表明,培烧温度为450℃时锌的提取率最高,为91.8%。焙烧温度低反应不充分;焙烧温度过高H₂SO₄分解挥发,降低反应率。将熟料溶出过滤得到硫酸锌溶液,经净化除杂得到洁净的硫酸锌溶液。以硫酸锌溶液为原料、碳酸铵为沉淀剂,采用沉淀法制备出碱式碳酸锌前驱体,将其煅烧制备了微细氧化锌粉体。采用XRD、SEM及化学成分分析等手段对前驱体和氧化锌粉体进行了表征。结果表明,溶液中OH^-、HCO₃^-与Zn²⁺共同作用得到前驱体,前驱体受热脱水、分解得到ZnO粉体。碱式碳酸锌前驱体为Zn₄（CO₃）（OH）₆·H₂O,呈类球形颗粒团聚体,氧化锌粉体为六方铅锌矿结构,颗粒呈球形,分散性良好。     

紫外激发蓝色荧光粉Sr2-x-yB5O9Cl:xEu2+,yTb3+的合成和发光性能

采用高温固相反应法合成Sr_2-x-yB₅O₉Cl:xEu²⁺,yTb³⁺蓝色荧光粉。用X射线衍射表征材料的晶体结构、用荧光光谱仪测定Eu²⁺和Tb³⁺的掺杂浓度,研究了助溶剂H₃BO₃过量浓度和反应温度对荧光粉发光性质的影响。结果表明,单掺杂Eu²⁺时,其浓度猝灭机理为电偶极-电偶极交互作用机制,浓度猝灭临界距离为R_C=1.71 nm。在紫外（230-410 nm）波段有强而宽的吸收带,表明此粉是一种近紫外白光LED用的蓝色荧光粉。     

NaY分子筛负载高碘酸氧化纤维素

考察了NaY分子筛负载高碘酸的条件,介绍了负载型H5IO6/NaY分子筛氧化纤维素的反应,H5IO6/NaY分子筛氧化纤维素的产物用红外光谱和X射线衍射表征,结果表明,H5IO6/NaY分子筛有效降低了纤维素的结晶度,而且可以将纤维素氧化成双醛纤维素.H5IO6/NaY分子筛与高碘酸氧化纤维素的实验对比表明,H5IO6...     

Synthesis and Characterization of(Na0.5K0.5)NbO3（NKN） Thin Films Formed by a Diol-based Sol-gel Process

Lead-free(Na_(0.5)K_(0.5))NbO_3(NKN) thin films were fabricated by spin coating on Pt/Ti/SiO2/Si substrates by a diol-based sol-gel process.Na-acetate,K-acetate,Nb-pentaethoxide and 1,3 propanediol were used to prepare the NKN precursor solution.Thermal analysis showed two characteristic temperatures of 360 and 600 ℃.Based on these temperatures,a heat treatment program with pyrolysis at 360 ℃ and calcination at 600 ℃ after every layer was used.To avoid inhomogeneities and secondary phases,an excess of sodium and potassium was necessary.To evaluate the proper excess amount of sodium and potassium secondary ion mass spectrometry(SIMS) lateral element maps and X-ray diffraction(XRD) patterns were recorded.An excess amount of 20% led to homogeneous distribution of the elements and to single phase perovskite NKN films with random crystal orientation.Scanning electron microscopy(SEM) images showed a pore free surface with 100 nm grains.The leakage current measurements showed a current of 1×10~(-3) A/cm~2 at 150 kV/cm.     

酚醛树脂原位催化裂解制备低维碳纳米结构

以Ni（NO₃）₂·6H₂O为催化剂前躯体,原位催化裂解酚醛树脂制备了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管等低维碳纳米结构;用粉体X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等手段对低维碳纳米结构进行了表征。结果表明;当Ni（NO₃）₂·6H₂O与苯酚物质量比小于0.01时,Ni催化剂易分散,碳纳米管易生成,管径均一、分布稠密;当Ni（NO₃）₂·6H₂O与苯酚物质量比大于0.04时,Ni催化剂易团聚,碳纳米管管径分布较宽,分布稀疏;当Ni（NO₃）₂·6H₂O与苯酚物质量比为0.10时,Ni催化剂团聚现象严重,难以生成碳纳米管;提出了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管不同碳纳米结构可能的形成机理。     

粒径对煤粉云最低着火温度特性的影响

为了研究粒径对煤粉云最低着火温度特性的影响,采用粉尘云最低着火温度测试装置测试了不同粒径下煤粉云的最低着火温度,并结合ReaxFF分子动力学对其反应机理进行了微观层面的探讨。结果表明:当煤粉中位径在34 μm时,煤粉云的最佳着火质量浓度为750 g/m³,最低着火温度为550 ℃;随着煤粉粒径的增加,煤粉云最低着火温度逐渐增大,当煤粉中位径达到124 μm,煤粉云最低着火温度上升至650 ℃。通过ReaxFF分子动力学对煤粉热解过程的计算结果表明:随着反应的进行,大分子煤结构逐步分解,芳香环、C—C键、C—O键和C—H键等断裂,产生更小的分子结构,其中,H₂、H₂O、CO₂和CH₂O等小分子产生的数量逐渐增多;H·自由基和OH·自由基在反应初期有明显的数量变化,且其含量对于最终稳定产物有重要影响。     

热处理对Ba2Co0.6Zn1.0Cu0.4Fe12O22（Co2Y）铁氧体磁性能的影响

用化学共沉淀法制备均匀、细小、高活性的Y型平面六角铁氧体前躯体粉体,将前躯体在600-1050℃煅烧后在1000℃烧结,并对烧结样品进行表征,研究了热处理对Ba₂Co_0.6Zn_1.0Cu_0.4Fe₁₂O₂₂（Co₂Y）铁氧体性能的影响。结果表明,前躯体的颗粒粒度分布集中,粒径大小约为3μm。在较低温度（900℃）煅烧的样品能形成纯相Y型平面六角铁氧体;其比饱和磁化强度随着煅烧温度的升高而增大,对应磁环的起始磁导率先降低后增大;在900℃煅烧的样品σ_s≈17.262 A·m²·kg^-1、H_c≈5.146 kA·m^-1,频率为100 MHz,其μ_i≈3.7、Q≈13.4。     

高氢渗透分离性的沸石杂化支撑炭膜的制备

以ZSM-5沸石掺杂改性的1, 4-双(4-氨基-2-三氟甲基-苯氧基)苯-1, 2, 3, 4-环丁烷四甲酸二酐型聚酰亚胺为前驱体, 通过旋涂成膜和热解过程制备了平板状支撑炭膜。采用热失重、红外光谱、X射线衍射、扫描电镜及气体渗透技术分别研究了前驱体热稳定性、膜表面官能团、微结构, 微观形貌及分离性能。考察了ZSM-5掺杂量及热解温度对炭膜结构和气体分离性的影响。结果表明: 经ZSM-5改性后前驱体热稳定性与残炭量降低, 炭膜微观结构变致密; 加入沸石显著提高了炭膜的渗透性, 且随ZSM-5掺杂量增加, 气体渗透性先减小后增大; 随着热解温度升高, 炭膜的渗透性与选择性皆减小。经650℃热解制得杂化炭膜对H₂/N₂体系的分离性能均远超过Robeson上界限。     

超音速火焰喷涂NiCr金属陶瓷涂层的高温硫腐蚀性能

超（超）临界机组锅炉管在硫含量较高的烟气环境中常遭受严重的高温硫酸盐及硫化腐蚀,成为锅炉安全的隐患。在2Crl3不锈钢表面利用超音速火焰喷涂（HVOF）制备了NiCr金属陶瓷涂层（1375VM和TPRI—A）,并用超音速电弧喷涂（SWAS）制备传统45CT涂层以作比较,研究了各涂层在700℃,H2—1％H2s环境中的硫...