立方相白榴石的合成与稳定

采用固相法合成了室温下稳定的立方相白榴石。探讨了Cs_2O的添加量、热处理温度及保温时间对立方相白榴石的形成及稳定的影响,用扫描电子显微镜分析了合成的白榴石粉体的显微形貌,热膨胀仪测定了立方相白榴石粉体的热膨胀系数。研究表明:按照白榴石的化学计量比,通过适当添加CsNO_3和热处理,当部分K_2O被Cs_2O取代后,可以获得室温下稳定的立方相白榴石。该立方相白榴石在30~700℃范围内的平均热膨胀系数约为17.3×10~(-6)/℃,明显低于常温下稳定的四方相白榴石的热膨胀系数。     

铯榴石玻璃陶瓷体的制备及固铯研究

核能的安全利用是我国目前高度关注的重点,但核废料中含有的强放射性元素Cs及其同位素由于产率较高、半衰期较长且溶解性高而难以处理,如何对其进行安全处置亟待解决.铯榴石因其类似方沸石的结构而具有浸出率低、热稳定性好等优点,被认为是一种理想的固化放射性Cs的陶瓷材料.但是,传统的固相烧结工艺由于合成温度高而容易造成部分Cs的挥发造成二次污染,限制了铯榴石的应用.近年来,基于地聚物前驱体技术可以实现较低温度下铯榴石陶瓷的合成,但是所得陶瓷材料的力学性能及化学稳定性不佳.针对铯榴石在陶瓷制备中的问题,引入玻璃粉降低铯榴石陶瓷体的合成温度(＜1000℃),同时实现对铯榴石中铯的二次保护.采用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜、硬度和密度测量以及电感耦合等离子体质谱等现代分析测试技术对系列样品的结构、微结构及化学稳定性进行了表征.结果 表明:采用地聚物前驱体为原料,并加入适量的玻璃粉作为粘结剂,可以有效地降低铯榴石的合成温度,并改善微结构,增加致密度.经过浸出测试,玻璃粉的引入提高了铯榴石陶瓷的稳定性,实现了对铯榴石中铯的双重保护.     

水热法合成白榴石粉体

以硅溶胶,九水合硝酸铝和硝酸钾为原料,采用水热法制备了白榴石前驱体.将前驱体经过热处理后合成了白榴石粉体,并与低温熔块混合制备了烤瓷粉.采用X射线衍射分析(XRD)、差热-热重(DTA-TG)、扫描电镜(SEM)和万能材料试验机对样品进行了表征.结果表明,将前驱体在1100℃煅烧后可以直接合成高纯白榴石粉体.合成的白榴石与低温熔块混合后,经烧成得到了具有白榴石均匀分布、颗粒较小的显微结构(平均粒径为1.3μm),加入了白榴石的烤瓷材料的平均强度和Weibull模数与低温熔块相比都有显著提高.     

以焙烧膨润土为原料合成白榴石工艺研究

以焙烧膨润土为原料,添加一定量的硫酸钾和硫酸铝,利用熔盐法合成了白榴石晶体。采用正交试验分析法,研究了钾硅物质的量比、煅烧温度和保温时间对白榴石合成过程的影响,并确定了合成白榴石的优化工艺条件。采用热重-差示扫描量热分析（TG-DSC）、X射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品进行了表征,进而提出白榴石合成机理。     

ICP-OES测定铯榴石中铯的含量

建立了ICP-OES测定铯榴石中铯含量的方法,采用酸溶加热消解法处理铯榴石样品,对酸溶解和分析谱线的选择进行了讨论,优化了仪器工作条件。结果表明:Cs在特征波长894.347nm基体干扰小,标准曲线拟合佳,相关线性系数R≥0.9998,检出限低,精密度好RSD(n=11)≤0.5%,加标回收率在97.4%～101.2%之间。该方法可用于铯榴石进口的准确、快速检验。     

硫酸钾熔盐中合成莫来石晶须的形态和生长机理

以SiO2和Al2(SO4)3.18H2O为原料,在K2SO4熔盐介质中,分别于800℃、900℃、1000℃、1100℃和1200℃下保温3h,经溶解、分离、烘干后得到莫来石粉体,利用XRD和SEM对合成粉体的相组成和形貌进行了表征。研究结果表明:合成的莫来石粉体由纳米尺度的束状莫来石晶须组成;在900℃时开始形成莫来石,但仍有石英相存在;在1000℃时石英相完全消失,合成了高纯的莫来石粉体;当温度超过1100℃时,合成的莫来石开始分解。由此得出合理的合成反应温度为1000℃左右。同时,还根据液-固体系中晶体生长的基本理论,对束状莫来石晶须的形成机理进行了探讨。     

聚(丙烯酸-共聚-苯并-18-冠醚-6-丙烯酰胺)的铯离子响应特性及其铯离子检测性能

制备了一种聚(丙烯酸-共聚-苯并-18-冠醚-6-丙烯酰胺)（PAB）线形共聚物,并系统研究了不同丙烯酸含量的PAB线形共聚物对铯离子的响应特性及其用于铯离子浓度检测的性能。结果表明,在不同浓度的铯离子溶液中,PAB线形共聚物的低临界溶解温度（LCST）会随着铯离子浓度增加向低温迁移;在实验范围内,当PAB线形共聚物中的丙烯酸质量分数为30%时,其铯离子响应特性最有利于水溶液中铯离子浓度的检测。通过系统实验研究,确立了PAB共聚物的LCST与水溶液中铯离子浓度的关系函数;利用该关系函数,可简单地通过测定未知铯离子浓度的PAB溶液LCST,即可推断出该溶液中的铯离子浓度。该研究为铯离子的便捷检测提供了新手段。     

纳米氧化镍制备及表征

以六水硝酸镍和氨水为原料,采用配位均匀沉淀法制备了纳米氧化镍。探讨了制备条件对氧化镍前驱体产率和纳米氧化镍平均粒径的影响,得出最佳工艺条件：镍离子浓度为0.8 mol/L,反应物配比［n（氨水）/n（硝酸镍）］为3∶1,沉淀反应温度为80 ℃,反应时间为90 min,焙烧温度为400 ℃,焙烧时间为1 h。同时,利用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）等分析方法对产品组成和形貌进行了表征,结果显示,实验制得的氧化镍纳米晶属标准面心立方晶系结构,晶粒呈球形,平均粒径约为12 nm。     

离子色谱法在碱性离子液体合成中的应用

利用离子色谱法对阴离子为乙酸根的碱性离子液体合成过程进行跟踪,探讨了离子液体前驱体、溶剂种类及所用的交换试剂等对交换过程的影响。结果发现,以甲醇为溶剂,利用乙酸钾与烷基咪唑氯化物离子液体前驱体进行离子交换,可获得目标阴离子含量为96mol％（摩尔分数）的产物。     

电渗析法浓缩低浓度含铜废水

对低浓度含铜废水（10～50 mg/L）进行了电渗析浓缩实验研究。实验在自制电渗析装置中进行,电渗析反应槽内置交替排列的阴、阳离子交换膜,从而将反应槽分隔成阴、阳极极室、清室和浓室。废水中的铜离子由于电场力的作用透过离子交换膜被富集浓缩。实验分别考察了直流电压、极板间距、通电时间等因素对铜离子去除效率和浓缩倍数的影响,并分析其原因。结果显示,温度20 ℃、电压8 V、pH=7,极板间距360 mm、通电时间1 h时,铜离子去除效率可达90.4%,浓缩倍数为3.5,清室铜离子浓度为1.44 mg/L。     

Disorder and Dynamics in Pollucite from 133Cs and 27Al NMR

Pollucite, CsAlSi₂O₆, a Cs polymorph of leucite (KAlSi₂O₆), has been proposed for ceramic immobilization of ¹³⁵Cs and ¹³⁷Cs fission products. ¹³³Cs NMR of both low- (tetragonal) and high-temperature (cubic) forms of pollucite exhibit a considerable distribution of local Cs environments. ²⁹Si and ²⁷Al NMR data from directly prepared pollucite show greater Al/Si disorder than either leucite, or pollucite produced by ion exchange. Little evidence for Cs motion is observed in tetragonal or cubic pollucite, and only at high temperatures (∼850°C) is any substantial dynamic behavior detected. Dynamic NMR lineshape calculations allow a determination of the frequency of Cs motion and diffusivity.     

Multi-component ion exchange kinetics with PAN-KCoFC composite ion exchanger

An ion exchange kinetic study was performed using PAN-KCoFC for removal of cesium ion from mixed solution of Cs, Sr, Ni and Ba ions. Uptake curves were obtained for a multi-component ion exchange system as well as binary system. A PAN-KCoFC composite ion exchanger showed higher selectivity for Cs ion over the Sr, Ba, Ni ions. A homogeneous model could predict accurately the uptake curve for both the binary and multi-component systems. Solid phase effective pore diffusivities obtained by modeling ranged between 10⁻⁵ cm₂/min and 10⁻⁶ cm₂/min.     

纳米α-Al_2O_3的湿化学法制备

以硝酸铝和碳酸氢铵为主要原料,采用湿化学法,在1 135℃煅烧2 h,制备了平均晶粒尺寸为31.6 nm的α-Al2O3纳米粉末。研究了表面活性剂及水与乙醇的体积比的溶剂以及前驱体的煅烧温度和时间对合成粉末的相组成及晶粒大小的影响。结果表明,制备前驱体的最佳滴定速度为将Al(NO3)3溶液一次性全部加入NH4HCO3溶液中,水和无水乙醇的最佳体积比为1∶1,分散效果最好的分散剂是PEG6000;前驱体的最佳煅烧温度为1 135℃,时间为2 h。     

Trapping characteristics of cesium in off-gas stream using fly ash filter

The cesium trapping characteristics with changing reaction temperature, carrier gas and gas velocity by the fly ash filter were analyzed. The SEM (Scanning electron microscope) on the pore structure of the fly ash filter showed that pores up to 0.1 mm in diameter were widely interconnected with each other throughout the whole structure of the filter. According to the XRD (X-ray diffraction) analysis for the cesium compound trapped on the fly ash filter, the thermally stable pollucite phase was formed. The cesium trapping quantity of the fly ash filter was increased with increasing reaction temperature, whereas it was decreased with increasing gas velocity. SEM showed that the fly ash filter after trapping gaseous cesium had mullite phase of needle-like crystals and pollucite phase of bulky crystals with rough surface. Presented at the Int’l Symp. on Chem. Eng. (Cheju, Feb. 8-10, 2001), dedicated to Prof. H. S. Chun on the occasion of his retirement from Korea University.     

Hydrothermal Synthesis of Pollucite (CsAlSi2O6) Powders

Pollucite (CsAlSi₂O₆) powders were produced by hydrothermal synthesis from relatively inexpensive precursors. The pollucite powders were comprised of polycrystalline particles with dimensions of hundreds of nanometers consisting of 25-75 nm crystallites. The polycrystalline particles were near stoichiometric composition. The pollucite powders were mixed with a poly(ethylene glycol) binder, pressed into disks, and sintered at temperatures from 1450° to 1550°C for 10 h. The resulting sintered ceramics had densities >80% of theoretical density and, in the best case, >97% of theoretical density.     

航空煤油在不同孔径的Ag基介孔材料吸附剂上深度吸附脱硫的研究

以3种不同孔径的介孔材料MCM-41,SBA-15,大孔SBA-15(SBA-15-L)为载体,采用离子交换法制备了Ag/Al-MCM-41,Ag/Al-SBA-15和Ag/Al-SBA-15-L介孔材料吸附剂。利用XRD,N2吸附,SEM-EDS,ICP-MS等手段对所制备的吸附剂进行了表征,并在固定床上对航空煤油进行了吸附脱硫研究。结果表明,交换Ag+所制备的吸附剂依然保持介孔材料的特性,并可将含S量为150×10-6的航空煤油中的硫化物,选择性的吸附脱除到S含量低于1.0×10-6。其中,在Ag/Al-MCM-41,Ag/Al-SBA-15和Ag/Al-SBA-15-L吸附剂上,可分别得到8.0,9.0和17.0mL的清洁航空煤油(含硫量小于1.0×10-6)。实验结果也表明,所制备的吸附剂吸附脱硫性能主要取决于介孔材料载体的孔径大小,载体的孔径越大,Ag+的利用率越高,吸附剂的吸附脱硫性能越强。将吸附饱和的Ag/Al-SBA-15-L吸附剂,于空气中在350℃进行再生5h,吸附剂的吸附性能可以100%的恢复。     

铌酸钾的合成及其光催化性能

以草酸铌和醋酸钾为原料,加水研磨干燥后得到前驱体,前驱体分别在500℃和800℃焙烧3 h合成高纯相和高结晶度的铌酸钾粉末。红外光谱分析表明,草酸铌和醋酸钾发生离子交换反应生成前驱体K[NbO(C_2O_4)_2]·xH_2O。500℃合成的铌酸钾颗粒粒径约50 nm,800℃合成的颗粒粒径在100 nm以上。以制备的铌酸钾粉末为光催化剂,在高压汞灯照射下,对亚甲基蓝溶液进行光催化降解。实验表明,500℃焙烧合成的铌酸钾粉末具有光催化性能,而800℃焙烧合成的不具有催化性能。催化动力学分析表明,亚甲基蓝溶液的光催化降解反应符合一级动力学方程。     

Thermal evolution of lithium ion substituted cesium-based geopolymer under high temperature treatment,Part I: Effects of holding temperature

In this paper, a high temperature treatment procedure was designed to evaluate the effect of holding temperature on thermal evolution process of Li⁺ substituted Cs-based geopolymer (Cs_0.7Li_0.3GP), including the thermal analysis, phase composition and microstructure evolution. With rising of holding temperature, amorphous unheated Cs_0.7Li_0.3GP gradually transformed into a multiphase system during the high temperature treatment process, which consisted of pollucite (CsAlSi₂O₆), spodumene (LiAlSi₂O₆) and amorphous glass phase. In the multiphase system, Cs⁺ ions were in the form of pollucite grains, while Li⁺ ions were in the form of spodumene nanocrystallines distributed in amorphous matrix. The pollucite grains gradually coarsened with rise in holding temperature, and the densification of the resulting products were also improved synchronously, which were related to the presence of amorphous glass phases. The amorphous glass phase would be in a molten state when holding temperature over 800?°C. And the presence of molten amorphous phase would make the mass transfer process easier, which could contribute to the growth of the crystal grains and the elimination of the pores.     

HY分子筛催化合成油酸乙酯

采用NaY分子筛催化剂,经离子交换和高温焙烧制得HY分子筛,以油酸和乙醇为原料,在间歇反应釜进行酯化反应研究。考察反应温度、原料配比、催化剂用量和反应时间等条件对酯化反应的影响。结果表明,在反应温度180 ℃、n(油酸)∶n(乙醇)＝1∶2.5、催化剂用量为原料总质量的1.0%和反应时间4 h条件下,油酸转化率可达81.18%。实验中的HY分子筛表现出较高的活性和良好的稳定性。