磁性Fe3O4@SiO2@介孔SiO2空心微球的制备及漆酶固定化

磁性介孔二氧化硅复合材料作为酶固定化载体具有优异的酶固定化性能和良好的磁分离性能,受到国内外学术界广泛关注。本文在自制的β-FeOOH空心微球表面上包覆致密的SiO₂保护层,在酸性条件下以P123为模板剂,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为辅助导向剂成功制备出了磁性β-FeOOH@SiO₂@介孔SiO₂空心复合微球,最后在还原气氛下煅烧得到Fe₃O₄@SiO₂@介孔SiO₂空心微球。结果表明,所制备的Fe₃O₄@SiO₂@介孔SiO₂微球空心结构未坍塌,具有规整的球形结构,介孔SiO₂壳层（平均厚度约为11nm）均匀地包覆在β-FeOOH@SiO₂中空微球表面。伴随着CTAB量的增加,微球的最可几孔径由4.30nm减小到3.19nm,比表面积从376m²/g升高到640m²/g,孔容从0.36cm³/g升高到0.56cm³/g。复合微球的饱和磁化强度为11.3emu/g,矫顽力为111.5Oe,外加磁场作用下可以实现样品的快速分离,且样品的再分散性良好。当介孔孔径为4.30nm时,Fe₃O₄@SiO₂@介孔SiO₂空心复合微球漆酶固定量高达234mg/g。固定化漆酶在不同pH、温度下的活性显著优于游离酶。     

K2CO3和CaCO3对低温制备SiC多孔陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备SiC多孔陶瓷,通过添加二元复合烧结助剂K₂CO₃和CaCO₃与SiC在空气气氛下氧化生成的SiO₂在较低温度下生成低共融相,促进SiC多孔陶瓷在1100℃-1200℃温度下烧成。研究烧成温度、K₂CO₃和CaCO₃添加量对SiC多孔陶瓷的抗弯强度、显气孔率、气体渗透率、相组成和显微结构的影响。结果表明：当K₂CO₃和CaCO₃添加量分别为1wt%和1wt%,在空气气氛下1100℃保温3h制备的样品综合性能较佳,抗弯强度为33.6MPa,显气孔率为36.3%,气体渗透率为728m³/(m²·h·KPa)。     

Zn2+掺加的包覆型Fe2O3/SiO2颜料的制备及其呈色性能

包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料由于包覆完整性并不理想,该颜料高于800 ℃时呈色会产生变黑、变暗的问题。采用溶胶-凝胶法制备包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料,研究催化剂浓度、反应温度、硅/铁质量比等因素对包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料呈色性能的影响。在此基础上,通过掺加Zn²⁺,进行了Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色性能研究。研究表明,当催化剂(氨水)浓度为0.75 mol/L,反应温度为40 ℃,硅/铁质量比m(SiO₂)/m(Fe₂O₃)为0.20,铁/锌摩尔比n(Fe)/n(Zn)为4时,制备得到的Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色耐热性能获得明显提升,样品在850 ℃煅烧后仍然呈现出明亮的红橙色色调。     

硅酸钠模数对SiO2气凝胶结构和表面改性机制的影响

以粉煤灰为原料制备五种不同浓度的硅酸钠溶液,采用溶胶-凝胶法对硅酸钠溶液进行处理,在常压干燥条件下获得了疏水性SiO₂气凝胶。通过测试气凝胶的密度、比表面积和接触角,研究了硅酸钠溶液模数m对气凝胶结构的影响,阐述了气凝胶表面疏水改性的亲核取代S_N1化学反应机制。研究结果表明,气凝胶的疏水性能与其表面连接的硅甲基—Si—(CH₃)₃数目有直接关系,当硅酸钠模数m=2.50时,气凝胶的疏水性能最佳。气凝胶的密度和比表面积均随硅酸钠模数的增大而增大,当硅酸钠模数m=0.75时,气凝胶的密度和比表面积最小,其值分别为0.073 9 g/cm³和588.5 m²/g。     

磷石膏氨化制备硫酸铵溶液工艺研究

以磷石膏为原料制备(NH₄)₂SO₄溶液与CaCO₃，可将磷石膏中的钙、硫资源循环利用。考察氨化反应的温度、时间、物料比、液固质量比对CaSO₄转化率的影响，得到最佳工艺参数：反应温度40℃，反应时间1.5 h,m(磷石膏):m(碳酸氢铵):m(氨水)为1.00∶0.78∶1.33，液固质量比0.75，此时CaSO₄转化率超过99%。同时进行(NH₄)₂SO₄及CaCO₃分离实验，基本实现(NH₄)₂SO₄与CaCO₃完全分离，得到w((NH₄)₂SO₄)8.32%的溶液，为后续加工奠定基础。     

磷石膏快速干法稳定化的矿物特征研究

新鲜磷石膏中的主要污染物种类为氟化物和磷化物,添加石灰能有效降低氟和磷的浸出水平,并且添加状态和比例对稳定化效果影响较大。通过添加不同石灰比例来稳定磷石膏的处理方式,研究其污染物的浸出水平,并采用扫描电镜及能谱对其进行表征。研究发现石灰与磷石膏拌混比例是污染物浸出水平的重要影响因素,在m（生石灰）∶m（新鲜磷石膏）为1∶50~1∶100时稳定化效果最好。由扫描电镜和能谱表征发现新鲜磷石膏为片层状结构堆叠,随着石灰添加量增多,表面微观结构也相应增多。在m（生石灰）∶m（新鲜磷石膏）为1∶100时,磷石膏的片层状结构表面会形成棒状结构,棒状间隙存在微球状颗粒。根据表征结果推测片层状结构除CaSO₄外,还含有一定量的Ca₃（PO₄）₂,棒状结构为Al₂O₃和AlPO₄,微球颗粒为CaF₂。在新鲜磷石膏表面形成的这类微观结构,使得含氟和磷的污染物稳定化从而降低了浸出水平。     

利用废岩棉制备高性能泡沫玻璃陶瓷的实验研究

以工业垃圾废岩棉和废玻璃为原料，以CaCO₃为发泡剂制备出高强度泡沫玻璃陶瓷。研究了废岩棉和废玻璃的添加量及烧结温度对泡沫玻璃陶瓷材料性能的影响。结果表明：随着废岩棉添加量的增加和烧结温度的提高，熔体黏度会降低，不利于气泡结构的稳定；在废岩棉添加量为40%、750℃烧结温度下得到的样品容重为0.54 g/cm³、孔隙率为62.5%、抗压强度为4.76 MPa；样品主晶相为亚硅酸钙和石英晶相，加入TiO₂作为晶核剂后主晶相改变为榍石；TiO₂掺量为10%时，在750℃烧结20 min更经济，所得样品容重为0.82 g/cm³、孔隙率为50%、抗压强度为7.76 MPa。     

壳聚糖/聚羟基丁酸戊酸共聚酯生物降解复合膜的制备

以冰乙酸为溶剂,将壳聚糖（CS）与聚3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯（PHBV）采用共混流延法制备成CS/PHBV生物降解复合膜。采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱对复合膜进行了表征,并研究了不同质量比CS/PHBV复合膜的力学性能、透氧性能、热稳定性以及生物降解性能。结果表明：随着壳聚糖含量的增加,复合膜断面密实,蜂窝状结构消失,复合膜中羟基和酯基增多;当m_CS∶m_PHBV为3∶1时,CS/PHBV生物降解复合膜的拉伸强度与弹性模量达到最大值,分别为3.57和26.84 MPa;当m_CS∶m_PHBV为4∶1时,复合膜的透氧系数最小,为27.7×10^-15 cm³·cm/（cm²·s·Pa）;同时,壳聚糖的加入,提高了CS/PHBV复合膜的生物降解性。     

镁热反应制备介孔非均质SiO2@SiC@C微球的吸波性能研究

以改良St9ber法合成的介孔SiO₂为前驱体,通过自组装技术在SiO₂表面包覆酚醛树脂,碳化后形成SiO₂@C,再经800℃镁热反应得到形貌均匀的介孔非均相SiO₂@SiC@C微球,并利用XRD、XPS、Raman、BET、SEM和TEM对SiO₂@SiC@C进行表征/分析。结果表明,SiO₂@SiC@C微球由SiC、非晶SiO₂、非晶C和SiO_xC_y相组成,且表面存在大量介孔结构。介孔非均相SiO₂@SiC@C微球展现出优异的吸波性能,当模拟匹配厚度为2 mm时,最小反射损耗在17.74 GHz处达到-36.83 dB,当模拟匹配厚度为2.5 mm时,最大吸收带宽达到了6.63 GHz,完全覆盖了Ku段,表现出强吸收、宽频段的性能,这是介孔结构优化阻抗匹配和非均质界面增强界面极化协同作用的结果。本文制备的介孔非均相SiO₂@SiC@C微球可满足...     

SiO2/TiO2核壳结构微球的制备及其光散射特性研究

采用液相沉积法成功制备了SiO₂/TiO₂核壳结构微球,研究反应温度、（NH₄）₂TiF₆溶液浓度对微球形貌、晶型以及壳层厚度的影响,并测试其光散射特性。研究发现:随着反应温度的升高,SiO₂/TiO₂核壳结构微球的表面包覆程度、壳层TiO₂结晶程度逐渐提高;改变（NH₄）₂TiF₆溶液浓度,可制备出不同壳层厚度的核壳结构微球;SiO₂/TiO₂核壳结构微球和SiO₂微球相比,其光散射能力显著增强,且光散射能力随着壳层厚度的增加而逐渐加强。     

聚醚砜超临界CO2发泡行为研究

以超临界CO₂为发泡剂,采用间歇发泡法制备了聚醚砜（PES）泡沫。采用旋转流变仪和扫描电子显微镜分析表征了PES发泡的均相成核行为,继而分别以滑石粉和二氧化硅（SiO₂）作为异相成核剂,探究了PES发泡过程中的异相成核行为。结果表明,间歇发泡法制备PES泡沫的发泡区间为200~230 ℃;最佳浸泡压力为20 MPa;最佳浸泡时间为3 h;未改性PES的泡孔直径均可在10 μm以下,泡孔密度在10⁹~10¹⁰ 个/cm³之间,但泡孔壁较厚;SiO₂相对于Talc,表现出更显著的异相成核作用;在210 ℃、3 h、20 MPa的发泡条件下,添加0.9 %（质量分数,下同）的SiO₂,可得到泡孔直径为0.77 μm,泡孔密度为7.14×10¹¹ 个/cm³的PES微孔泡沫。     

Preparation of hollow alumina microspheres by microwave-induced plasma pyrolysis of atomized precursor solution

Hollow alumina microspheres have been prepared by microwave-induced (MI) plasma pyrolysis of atomized aerosols of precursor solutions and subsequent calcination at 1300 °C for 2 h. When an aqueous solution of 0.5 mol dm⁻³ Al(NO₃)₃ without any additives was used as a precursor, hollow -Al₂O₃ microspheres with a thick shell wall were prepared after post-calcination at 1300 °C. The addition of a polypropylene (PO)–polyethylene(EO) blockcopolymer (molecular weight: 2900–6500) to the precursor solution was effective for increasing the yield of hollow microspheres, but resulted in the formation of many cracks and holes in the thinned shell wall. Hollow alumina microspheres with a thin, but strong, shell layer could be prepared by the simultaneous addition of tetraethylorthosilicate.     

衣康酸共聚物合成工艺的优化及其阻垢性能研究

以衣康酸(IA)、烯丙氧基羟丙基磺酸钠(AHPS)、烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)为单体,通过自由基聚合的方式,合成出IA-AHPS-APEG三元共聚物。利用中心复合设计法建立了数学模型,结合静态阻碳酸钙垢测试,对聚合反应的引发剂用量、反应温度和反应时间进行了优化。通过FT-IR技术分析了聚合物IA-AHPS-APEG的分子结构,利用TG、SEM和XRD等技术分析了碳酸钙垢和硫酸钙垢的形貌和晶体结构变化,探究了聚合物IA-AHPS-APEG的阻垢机理。结果表明,优化后的IA-AHPS-APEG可以抑制碳酸钙和硫酸钙晶体的正常生长,并使碳酸钙晶体发生晶格畸变,其对碳酸钙的阻垢率最高可达93.2%,对硫酸钙的阻垢率接近100%。     

TiO2促进CaAl4O7材料烧结规律及其机理

为了适应材料轻量化、经济化以及功能化的发展需要,以Al₂O₃和CaCO₃粉末为主要原料,TiO₂为添加剂,采用固相烧结法,经1200℃预烧2h-1600℃烧结1h后,制备了CA₂材料,并考察了TiO₂促进该材料烧结规律及其机理。结果表明,添加TiO₂中的Ti⁴⁺离子在烧结过程中通过取代Al³⁺离子固溶入了CA₂相中,有效地促进了CA₂相的晶格畸变,增加了Al³⁺离子空位,提高了CA₂相的活性,加速了离子混淆与扩散,从而有效地促进了CA₂相的烧结,同时超过固溶极限过量的TiO₂与脱溶的Al₂O₃反应生成Al₂TiO₅新相,填塞气孔,进一步促进了烧结致密化。综上因素,CA₂材料的致密化被有效促进。当TiO₂的添加量为1%时,显气孔率已由未添加时的12.7%下降到4.7%,体积密度已由未添加时的2.51g/cm³上升到2.65g/cm³,可制得显微结构交织分布的致密CA₂材料。     

密度和黏结性可控的PE/POE/CaCO3体系颗粒流道调整剂的制备

采用聚乙烯（PE）、聚烯烃弹性体（POE）和碳酸钙（CaCO₃）共混制备了聚合物类颗粒流道调整剂,考察了不同CaCO₃含量和PE与POE比例条件下的PE/CaCO₃、POE/CaCO₃、PE/POE/CaCO₃三类颗粒流道调整剂的密度、熔点熔程、黏结性能、力学性能差异。结果表明,颗粒流道调整剂的密度随CaCO₃含量增加而增大,实现了1.05~1.20 g/cm³范围内可调;结合PE的熔融特性和POE的黏结性能,实现了黏结性能由PE/CaCO₃共混物熔融黏结转为POE/CaCO₃、PE/POE/CaCO₃体系软化黏结的可控调节;通过调节CaCO₃含量、PE与POE比例可以改变流道调整剂颗粒的熔点熔程和拉伸强度,相同CaCO₃含量时PE/POE/CaCO₃体系颗粒的拉伸强度随PE含量升高而增大。     

用于选择性激光烧结成型的聚酰胺6/硫酸钙复合粉体的制备及性能研究

采用溶液沉淀法制备了聚酰胺6/硫酸钙（PA6/CaSO₄）复合粉体,通过扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）、激光粒度分布仪和Ｘ射线衍射仪（XRD）对复合粉体的微观形貌、热性能、粒度分布、晶体结构和流动性进行了表征。结果表明,随着CaSO₄的加入,PA6/CaSO₄复合粉体由松散的球形结构转变为密实的球形结构;CaSO₄的加入能够提高PA6/CaSO₄复合粉体的结晶度并拓宽其烧结温度窗口,在CaSO₄含量为5 %（质量分数,下同）时,结晶度和烧结温度窗口均达到最大值,分别为61.84 %和18.95 ℃;PA6/CaSO₄复合粉体的粒径随CaSO₄含量的增加呈现先减后增的趋势,休止角先减后增,堆积密度先增后减;当CaSO₄含量为3 %~5 %时,PA6/CaSO₄复合粉体的流动性能最佳,最适用于选择性激光烧结。     

Formation of CaCO3 hollow microspheres in carbonated distiller waste from Solvay soda ash plants

For decades, distiller waste and CO₂ were not the first choice for production of high valued products. Here, CaCO₃ hollow microspheres, a high-value product was synthesized from such a reaction system. The synthetic methods, the formation mechanism and operational cost were discussed. When 2.5 L·min^–1·L^–1 CO₂ was flowed into distiller waste (pH = 11.4), spheres with 4–13 μm diameters and about 2 μm shell thickness were obtained. It is found that there is a transformation of CaCO₃ particles from solid-cubic nuclei to hollow spheres. Firstly, the Ca(OH)₂ in the distiller waste stimulated the nucleation of calcite with a non-template effect and further maintained the calcite form and prevented the formation of vaterite. Therefore, in absence of auxiliaries, the formation of hollow structures mainly depended on the growth and aging of CaCO₃. Studies on the crystal morphology and its changes during the growth process point to the inside–out Ostwald effect in the formation of hollow spheres. Change in chemical properties of the bulk solution caused changes in interfacial tension and interfacial energy, which promoted the morphological transformation of CaCO₃ particles from cubic calcite to spherical clusters. Finally, the flow process for absorption of CO₂ by distiller waste was designed and found profitable.     

Fluxing reactions of sulphate and carbonates in cement clinkering. I. Systems CaSO4-K2SO4 and K2SO4-CaCO3

Phase equilibria and thermodynamics have been used to determine compatabilities in the systems CaSO₄-K₂SO₄ and K₂SO₄-CaCO₃. In the CaSO₄-K₂SO₄ system, a polymorphic inversion at 200°C is encountered in K₂Ca₂(SO₄)₃. Thermodynamic calculation of the reciprocal salt system K₂SO₄-CaCO₃-CaSO₄-K₂CO₃ discloses that the join K₂SO₄-CaCO₃ constitutes a stable binary: experiments in flowing CO₂ at 1 bar pressure confirm this. A noteworthy feature of the system is the solid solution of CaCO₃ in K₂SO₄, reaching 20% mol % CaCO₃. The eutectic, located at 880°C and 43 mol % CaCO₃, is attainable without significant decomposition. The possible consequences to clinkering reactions are discussed.     

L-赖氨酸改性聚天冬氨酸的阻垢缓蚀性能与生物降解性

L-赖氨酸经过氨解反应合成一种改性聚天冬氨酸衍生物（Lys-PASP）,用FTIR红外谱图证明了Lys-PASP分子中同时含有羧基和酰胺基等基团。扫描电子显微镜（SEM）的分析结果可知：Lys-PASP的加入使溶液中CaCO₃和CaSO₄的钙垢晶体的生长过程和形态发生变化,使得钙垢疏松、细小,抑制了它们长成致密结构的钙垢,从而达到很好的阻垢效果;Lys-PASP的加入使钙垢晶型变化,减缓了试片表面点蚀的发生;另外通过化学和物理的吸附作用在试片表面形成一层吸附膜而达到较好的缓蚀效果。探讨了Lys-PASP接枝聚合物对CaCO₃和CaSO₄垢的阻垢能力与Lys-PASP的投加量、Ca²⁺的浓度和测试体系的温度之间的密切联系。当Lys-PASP的投加量为10 mg·L^-1时,对CaCO₃的阻垢率为98.7%,对CaSO₄阻垢率接近于100%,而在温度达到80℃、Ca²⁺分别达到500 mg·L^-1和7000 mg·L^-1的浓度时,Lys-PASP也表现出很好的阻垢效果。另外,用失重法研究了当Lys-PASP和PASP均为150 mg·L^-1时,Lys-PASP的缓蚀率比PASP高13%;用摇床实验法证明了Lys-PASP属于易生物降解的物质。