Al_2O_3-H_2O纳米流体相变蓄冷特性研究

在水介质中悬浮少量的纳米氧化铝颗粒(粒径20nm),通过添加分散剂和超声波振荡,制备成均匀分散的Al2O3-H2O纳米流体。对水和Al2O3-H2O纳米流体的相变蓄冷特性进行了实验比较。结果表明,加入纳米Al2O3可降低水的过冷度,缩短结冰时间;在相同的时间内,纳米流体的蓄冷量要大于纯水。     

Al2O3纳米粉体悬浮液热物性实验研究

分别采用瞬态热线法、比较量热法和旋转粘度计测试了不同温度、粒子浓度和粒径下的Al2O3-DW（蒸馏水）纳米流体的导热系数、比热容、粘度等热物性参数。试验结果表明,粒子浓度、粒径和温度都是影响Al2O3-DW纳米流体热物性参数的重要因素。与水相比,纳米流体导热系数和粘度增加,常温4％体积份额下增幅分别为21．5％和52．3％;纳米流体比热容随着粒子体积份额增加而降低,并推导出了常温下低浓度纳米流体比热容的预测公式。     

低浓度纳米流体比热容试验研究

分别以纳米级的CuO、Cu、Al2O3和Al粒子为分散相,以蒸馏水(DW)和丙二醇(PG)为基础液体,制备了体积份额为1～4%的低浓度纳米流体.采用比较量热法测试了不同温度下的纳米流体比热容.结果显示,低浓度纳米流体比热容比基础液体小,并随着粒子体积份额和粒径的增加而减小,随着温度的升高而增加.加和原理计算值小于试验值,不适合预测纳米流体的比热容.     

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.     

pH对水合Al2O3纳米流体的稳定性和导热性的影响

利用两步法制备了Al2O3水合纳米流体，测试了不同pH值下，不同体积分数的～203纳米流体的zeta电位和导热系数，研究pH值对Al2O3．H20纳米流体稳定性和导热性的影响，实验结果表明：对不同体积分数的Al2O3纳米流体，pH存在一个优化值对应zeta电位的绝对值最大，而电位的绝对值越大，纳米颗粒在流体中分散稳定性越好，因此对Al2O3纳米颗粒来说，要得到稳定分散的纳米流体pH值应在8～9之间为最佳；同样随着pH的变化，也存在一个最优值对应于Al2O3纳米流体的导热系数增加到一个最大的值，并且导热系数随纳米粒子体积分数增加而增大。实验结果表明纳米流体的稳定性和导热性与pH有密切的关系，此结论与文献[6]和[13]中的结论一致。     

多孔介质中二氧化碳水合物生成的实验研究

以多孔介质为载体,将CO2以水合物的形式固定于海底,可以减缓温室效应。CO2水合物在多孔介质中与在纯水溶液中的生成条件有很大的不同,研究了在小型CO2气体水合物实验系统中,多孔介质中CO2水合物的生成特性,探讨了温度和压力对多孔介质中CO2水合物生成特性的影响。     

封闭腔内纳米流体自然对流换热的数值模拟

采用数值模拟方式研究充满了纳米流体的封闭腔内的稳态自然对流。重点分析了纳米颗粒的体积分数,Ra数以及不同类型纳米颗粒对自然对流换热特性的影响。数值模拟结果表明:在纯水中加入纳米颗粒可以显著提高基液的自然对流换热特性;对于给定的Ra数下,随着纳米流体的体积分数增大,纳米流体换热效果显著增强;对于给定的体积分数下,随着Ra数增大,纳米流体的换热强度也随之增大,并且换热机理由热传导为主变为热对流为主;通过Ag,Cu,CuO和Al2O3四种纳米颗粒的对流换热效果比较分析得出,金属Ag和Cu纳米颗粒比金属氧化物CuO和Al2O3的纳米颗粒制备的纳米流体的对流换热效果更好。     

海洋环境二氧化碳水合物生成的实验研究

温室气体CO2的海洋封存是CO2处理的重要设想,对减缓全球气候变化有着深远的意义。CO2水合物在海洋环境中与在纯水溶液中的生成条件有很大的不同。为了研究海洋环境中CO2水合物的生成特性,设计了一套CO2气体水合物实验装置和一套实验流程,利用这套实验装置模拟海洋深度500 m处海水环境,在海水—CO2体系中合成CO2水合物,探讨了温度、压力和盐度等对海洋环境中CO2水合物生成特性的影响。     

采用超临界CO2流体清除硅芯片上的纳米粒子

分析了Cu和Au纳米粒子在硅芯片表面的各种黏结机理,表明金属及其氧化物纳米粒子与硅芯片表面的主要黏结力为范德瓦耳斯力、静电双层吸引力和毛细吸附力．建立了高速流体清除纳米粒子的动力学模型,表明超临界CO2流体清除纳米粒子的机制是以滚动清除为主．与高压CO2气体相比,超临界CO2流体的密度高,有效增加了作用在纳米粒子上的拖拉力,同时消除了毛细吸附力,所以可以显著提高纳米粒子的清除效率．当超临界CO2流体的速度达到10．4m／s时,即可将直径为30nm的金属铜污染粒子清除掉;随着流体速度的增加,可清除更加微小的粒子．     

直接吸收式太阳能集热纳米流体光热特性研究

采用两步法配制了Co-H2O纳米流体,针对不同粒径、不同质量分数、不同pH值的纳米流体,与去离子水一起同步测试了其光热转换特性。实验结果表明:纳米流体的温升速率及集热量明显优于去离子水的。纳米流体质量分数有一最佳值,实验中质量分数为0.1%时效果最好,其最高温度要比纯水高出30.3%。30 nm Co-H2O纳米流体的光吸收能力要强于50 nm Co-H2O纳米流体的。pH值对光热特性有较大影响,实验中p H=8效果最佳。Co-H2O纳米流体优异的光吸收性能表明其有望运用在直接吸收式太阳能系统中。     

导电涂料中纳米铜粉抗氧化性的研究

为了提高纳米铜粉的抗氧化能力及其在聚合物基体中的分散性,在钠米铜粉表面包覆一层导电性和抗氧化性均佳的银.以水合肼为还原剂、PVP(聚乙稀吡咯烷酮)和硅烷偶联剂(KH-550)为分散剂,采用二月桂酸二丁基锡对纳米铜颗粒表面进行活化处理,然后采用置换反应法制备得到了与原纳米铜粉粒径和形貌大致相同的核壳型铜-银双金属粉末.采用X射线衍射(XRD)、XRF、TGA等手段分析了核壳铜-银双金属粉的抗氧化性能,并用透射电子显微镜(TEM)对粉末形貌进行表征.结果表明,经表面活化处理后得到的核壳铜-银双金属粉,在镀银质量分数较低(37.68%)时也能形成完全包覆型结构.包覆后的铜纳米颗粒在700℃以下没有任何氧化现象.     

进气方式影响CO2水合物喷雾合成的实验研究

为探讨进气方式对二氧化碳水合物生成特性的影响,利用自行设计的喷雾强化水合物制备实验系统,分析和比较连续式进气和振荡进气两种进气方式下喷雾合成水合物的耗气量和反应釜内温度的变化,研究其生成特性。实验结果表明:采用振荡进气方式,相对连续进气方式,单位时间内耗气量更多,生成的水合物速率更快。该方式下可以产生较大的驱动力,这种气体间变化性的扰动,使得水合物快速生长。在前期溶解阶段,适当调节进气阀门,加大进气速率,利于水合物生长。     

Rayleigh-instability-induced metal nanoparticle chains encapsulated in nanotubes produced by atomic layer deposition

Cu nanoparticle chains encapsulated in Al2O3 nanotubes were successfully generated in a controlled manner by reduction of CuO nanowires embedded in Al2O3 at a sufficiently high temperature. The Al2O3 coating was deposited by atomic layer deposition (ALD). The particles mainly show a rodlike shape and are regularly distributed. The particle diameters and chain lengths corresponding to the inner diameters and lengths of the tubes, respectively, are controlled by the size of the CuO nanowire templates. Rayleigh instability, assisted by the uniform volume shrinkage created by the reduction of oxide to metal, is proposed to induce the formation of the nanochains. This method may potentially be extended to the synthesis of nanochains of other metals by reducing corresponding oxide nanowires embedded in ALD shells.     

低浓度Al2O3-水纳米悬浮液粘度的研究

分别对粒径为40nm和65nm的Al2O3-水纳米悬浮液的粘度在不同浓度、温度下进行了实验研究.结果表明,Al2O3-水纳米悬浮液的粘度随浓度的增加而增加,随温度的升高而降低;在相同体积分数下,随颗粒尺寸的减小而增加.当Al2O3纳米颗粒体积分数为0.1%时,粒径为40nm和65nm的Al2O3-水纳米悬浮液的粘度比水分别提高了11.03%和0.83%;当Al2O3纳米颗粒体积分数为0.5%时,粘度比水分别提高了28.28%和17.50%.与粘度理论值比较发现,测量值远大于理论值,且测量值与体积分数呈非线性关系,而理论值与体积分数呈线性关系.     

n-Al2O3/Ni复合镀层的组织与滑动磨损性能研究

用电刷镀技术制得了镍基n-Al2O3复合镀层，并对镀层的滑动磨损性能进行了试验研究。纳米复合镀层的表面形貌比较细腻，镀层中纳米粒子分布均匀，与基质金属结合紧密。镀层显微硬度达到HV700，比快速镍镀层提高约40％。滑动磨损试验结果表明，随着纳米粒子含量的增大，镀层的耐磨性提高，摩擦系数也呈增大趋势；但当镀层中n-Al2O3粒子的超过2.56%(质量分数）时，镀层的耐磨性显著下降。纳米复合镀层的磨损机制以疲劳磨损为主，而快速镍底层以粘着磨损为主。     

金属表面活性剂相转移制表面覆盖式纳米催化剂──影响粒子大小因素的研究

制备了具有不同组成及结构的表面覆盖式催化剂，研究了制备条件、载体物质的溶解度、灼烧升温速度及表面活性剂用量对粒子大小的影响，研究结果表明：表面活性剂对胶体粒子的保护能力因其金属元素的种类而变．制备表面覆盖式纳米粒子的特殊条件对产物粒子的大小并无不利影响，载体粒子的溶解度越大，产物粒子也越大，最佳时灼烧升温速度为2℃／min，金属表面活性剂的最佳用量是其在总的金属元素中的摩尔分数为0．25。     

雾流强化CO_2水合物形成特性实验研究

基于雾流强化技术,在喷雾反应器中进行了CO_2水合物生成特性的实验研究,探讨了反应釜内温度、压力和夹套内冷却液温度以及缓冲气罐的使用等对CO_2水合物生成特性的影响。研究发现,与在静态条件下生成CO_2水合物相比,雾流强化过程中的压降幅度更大,CO_2水合物生成速率更快。喷雾法将水以喷雾的形式送入气体,使水颗粒与气体的接触程度明显提高。实验结果表明,在相同工况下,增置缓冲气罐时,CO_2水合物生成结束时间是20 min左右,而未使用缓冲气罐的是40 min左右。缓冲气罐的稳流稳压作用使CO_2气体均匀、稳定地进入雾化系统,增强雾化效果,使水合物生成速率提高一倍。研究结果为CO_2水合物的生成特性分析和工程应用提供了重要参考依据。     

Synthesis and characterization of copper nanoparticles

Reduction of copper salt by sodium citrate/SFS and myristic acid/SFS leads to phase pure Cu nanoparticles. However, a similar reaction with hydrazine hydrate (HH) and sodium formaldehyde sulfoxylate (SFS) in polymer afforded only a mixture of Cu₂O and Cu. Copper nanoparticles so-prepared were characterized by UV-Visible spectroscopy, X-ray diffraction measurements (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Freshly prepared solutions showed an absorption band at about 600 nm due to surface plasmon resonance (SPR). XRD analysis revealed all relevant Bragg's reflection for fcc crystal structure of copper metal. The particle size by use of Scherrer's equation is calculated to be about 30 nm. TEM showed nearly uniform distribution of the particles in PVA.     

Investigation into the stabilization/solidification performance of Portland cement through cement clinker phases

This research studied the influence of individual heavy metal on the hydration reactions of major cement clinker phases in order to investigate the performance of cement based stabilization/solidification (S/S) system. Tricalcium silicate (C3S) and tricalcium aluminate (C3A) had been mixed with individual heavy metal hydroxide including Zn(OH)2, Pb(OH)2 and Cu(OH)2, respectively. The influences of these heavy metal hydroxides on the hydration of C3S and C3A have been characterized by X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry-thermogravimetry (DSC-TG). A mixture of Zn(OH)2, Pb(OH)2 and Cu(OH)2 was blended with Portland cement (PC) and evaluated through compressive strength and dynamic leach test. XRD and DSC-TG data show that all the heavy metal hydroxides (Zn(OH)2, Pb(OH)2 and Cu(OH)2) have detrimental effects on the hydration of C3A, but only Zn(OH)2 does to the C3S at early curing ages which can completely inhibit the hydration of C3S due to the formation of CaO(Zn(OH)2).2H2O. Cu6Al2O8CO(3).12H2O, Pb2Al4O4(CO3)(4).7H2O and Zn6Al2O8CO(3).12H2O are formed in all the samples containing C3A in the presence of metal hydroxides. After adding CaSO4 into C3A, the detrimental effect of heavy metals increases due to the coating effect of both calcium aluminate sulphates and heavy metal aluminate carbonates. The influence of heavy metal hydroxide on the hydration of C3S and C3A can be used to predict the S/S performance of Portland cement.