水化硅酸钙的晶型调控及其对吸/放湿性能的影响

为改善水化硅酸钙的孔隙结构、改善其湿度调节性能,以硅灰、氢氧化钙和水为原料,采用水热反应方法合成出预期类型的水化硅酸钙晶体,并对反应产物的微观结构和吸/放湿性能进行细致表征.研究结果表明,200℃合成样品的吸/放湿率随反应时间的延长呈现先升后降的趋势,在4 h时达到最大值,原因在于CSH(B)型水化硅酸钙的形成及其向托贝莫来石的晶型转化;90℃下CSH(B)晶型在较长时间内保持稳定,样品吸/放湿率受水热时间的影响不明显.微观结构对比分析认为,CSH(B)与托贝莫来石均以片状晶体形式存在,而托贝莫来石晶体更为完整、粗大;细小晶体所构成的堆聚结构中存在较大量的介孔,最可几孔径峰位于16 nm附近,但其含量随CSH(B)向托贝莫来石的晶型转变过程而明显减小,表现为CSH(B)型水化硅酸钙的吸/放湿能力明显高于托贝莫来石.研究成果对于水化硅酸钙基建筑功能材料的研发具有一定理论指导意义和工艺价值.     

硅藻土合成片状托贝莫来石及其机理研究

以硅藻土为硅质原料,采用动态水热法合成了具有良好片状结构的托贝莫来石,并研究了原料中铝组分及十二烷基硫酸钠（SDS）对产物形貌的影响及其机理。结果表明：在合成温度为200 ℃、时间为6 h、液固比为20 mL/g、SDS添加量为2.4%、搅拌转速为160 r/min条件下,可以合成出片状结构良好的托贝莫来石产物;以纯二氧化硅为硅源作为对比,当硅藻土作为硅源时,硅藻土中的含铝组分是片状托贝莫来石生成的主要因素之一;铝原子可通过对桥联四面体中硅原子的取代阻碍硅氧四面体双链的生成,进而促使晶体向片状的晶形生长;此外,十二烷基硫酸钠作为一种阴离子型表面活性剂,可与托贝莫来石（001）晶面的H—O发生键合,阻碍晶体在（001）晶面的生长,对片状晶形的生长同样具有促进作用。     

硅酸钠溶液合成托贝莫来石晶须

以硅酸钠为硅质原料,研究了动态水热法合成托贝莫来石的条件及其对产物纯度和形貌的影响。结果表明:硅酸钠和石灰乳直接反应合成的产物主要为针钠钙石;而在苛性碱溶液中反应时,针钠钙石向生成托贝莫来石的方向转化,随苛性碱浓度提高,托贝莫来石生成量增加;加入铝离子且其含量达到钙铝摩尔比为5时,可获得纯的1.1 nm托贝莫来石;溶液中的氯离子可促进晶须生长,当钙氯摩尔比为5时,托贝莫来石晶须的长度为2～13μm,直径为0.2～0.5μm。在优化的合成条件下,以实际含硅碱液为原料,合成出长度为2～10μm、直径为0.2～1.0μm的托贝莫来石晶须。在合成托贝莫来石过程中,苛性碱改变了水化硅酸钙的生成环境,铝离子使硅氧四面体双链无法形成而得到四面体单链,最终合成出纯的1.1 nm托贝莫来石;而氯离子所产生的盐效应促进了托贝莫来石结晶长大,有助于制备组分单一、结晶晶面完整的托贝莫来石晶须。     

托贝莫来石改性及其对亚甲基蓝的吸附性能EI北大核心CSCD

对托贝莫来石(TOB)进行加热与酸化复合改性,成功制备出比表面积为570 m^(2)/g的酸化改性托贝莫来石(AHTOB),并用X射线衍射、N2吸附-脱附对改性托贝莫来石进行了结构表征和表面积及孔径分析。通过静态吸附实验探讨了3种吸附剂对亚甲基蓝溶液(MB)的吸附性能,分析改性TOB对MB的吸附机制。考察了不同吸附剂及其加入量、溶液p H值、MB初始浓度、吸附时间及温度对吸附行为的影响,研究了AHTOB对MB溶液吸附的热力学和动力学行为。结果表明:对50 m L,浓度为10 mg/L的MB进行吸附,未改性TOB、热改性HTOB以及酸化改性AHTOB对MB的吸附率分别达到50、53.72%和97.35%。对于不同初始浓度的MB,TOB和HTOB的最大吸附量可达102.36 mg/g和113.80 mg/g,AHTOB的吸附量达到248.01 mg/g,经过加热与酸化复合改性的AHTOB对MB的吸附效率有了明显的提升,得到了吸附MB溶液的最佳外界条件:p H值为5~7,震荡时间为30 min,温度为20~25℃。     

水分在托贝莫来石中运动特性的分子动力学模拟研究

水和离子会通过水泥基材料的孔隙进入基体内部,导致一系列有害反应的发生.分子动力学方法(Molecular Dynamics,MD)可以模拟水分和托贝莫来石界面的相互作用,研究水泥基材料内部水分的运动特性.通过计算均方位移函数(Mean Squared Displacement,MSD)发现,托贝莫来石层间水分子的运动速率远小于溶液水分子的.此外,通过径向分布函数(Radial Distribution Function,RDF)和氢键数量计算发现水分子会和托贝莫来石表面形成大量氢键,使水化硅酸钙凝胶层间的水分子排列十分有序.     

蒸压养护下硅酸盐制品中硫酸盐存在形态的理论分析

根据蒸压养护对固硫灰渣中水化过程和水化产物的影响研究,借助化学计算手段对加入So42-的托贝莫来石体系进行结构优化和能量计算,并探讨了蒸压石膏(硫酸盐)在CaO-SiO2-Al2O3-CaSO4-H2O五元体系中的存在形态及对五元体系性能的影响.结果表明:蒸压养护后,固硫灰渣中每个托贝莫来石晶胞可进入4个SO42-,晶胞参数发生变化,结构经过优化后达到稳定;SO42-进入晶胞前后的体系能量差AE=-1619.87 keal/mol,有利于托贝莫来石生成.试验结果为蒸压养护下石膏促使CSH(B)转换为托贝莫来石的研究提供了参考.     

托贝莫来石改性及其对亚甲基蓝的吸附性能

对托贝莫来石(TOB)进行加热与酸化复合改性,成功制备出比表面积为570 m~2/g的酸化改性托贝莫来石(AHTOB),并用X射线衍射、N_2吸附-脱附对改性托贝莫来石进行了结构表征和表面积及孔径分析。通过静态吸附实验探讨了3种吸附剂对亚甲基蓝溶液(MB)的吸附性能,分析改性TOB对MB的吸附机制。考察了不同吸附剂及其加入量、溶液p H值、MB初始浓度、吸附时间及温度对吸附行为的影响,研究了AHTOB对MB溶液吸附的热力学和动力学行为。结果表明:对50 m L,浓度为10 mg/L的MB进行吸附,未改性TOB、热改性HTOB以及酸化改性AHTOB对MB的吸附率分别达到50、53.72%和97.35%。对于不同初始浓度的MB,TOB和HTOB的最大吸附量可达102.36 mg/g和113.80 mg/g,AHTOB的吸附量达到248.01 mg/g,经过加热与酸化复合改性的AHTOB对MB的吸附效率有了明显的提升,得到了吸附MB溶液的最佳外界条件:p H值为5～7,震荡时间为30 min,温度为20～25℃。     

氧化锆-莫来石复合材料的机械性能和热性能

以ZrO2和电熔莫来石为主要原料,制备出了氧化锆-莫来石复合材料.研究了不同温度下ZrO2添加量对莫来石陶瓷的抗弯强度(σ)、断裂韧性(KIC)和热膨胀系数(CTE)的影响.结果发现,ZrO2的加入促进了莫来石陶瓷的烧结.1550℃下添加20wt%ZrO2的试样的σ和KIC最高分别达到268.23MPa和4.05MPa·m1/2,针状莫来石晶体交错排布以及亚微米级ZrO2颗粒的钉扎作用是材料强度和韧性提高的主要原因.材料的线性热膨胀系数随着ZrO2添加量的增加而增大.     

新型托贝莫来石在塑料中的应用

介绍了13?托贝莫来石在改性塑料、回收塑料、阻燃材料和薄膜中的应用。实验结果表明,该新型托贝莫来石对挥发性有机化合物气体的吸附性能强,可以降低材料的总挥发性有机化合物,并且在阻燃材料中具有阻燃增效的作用,在防雾滴膜中具有延长流滴失效时间的作用。     

铝质原料对多孔针状莫来石合成的影响

采用铝质原料和粘土为主要原料,通过原位固相反应烧结制备多孔针状莫来石陶瓷材料。利用XRD、SEM、EDS能谱分析等研究了Al(OH)3、γ-Al2O3、α-Al2O3等三种不同铝质原料对制备的针状莫来石多孔材料物相组成、微观结构和微区元素分布的影响。结果表明:不同铝质原料对针状莫来石的形成有着明显影响。在1400℃保温2h烧成后,以Al(OH)3为铝质原料制备的多孔材料中莫来石晶相含量可达88.77%,而采用α-Al2O3和γ-Al2O3时,莫来石晶相含量分别仅为55.65%,76.78%。采用三种不同铝质原料合成的针状莫来石长径比相近,但以Al(OH)3为铝质原料合成的莫来石晶体发育得更充分,且更有利于提高制备的针状莫来石多孔陶瓷的孔隙率和抗弯强度。     

粉煤灰动态水热合成纳米复合托贝莫来石晶须及其表征

以山西某地普通粉煤灰为原料,采用动态水热法合成纳米复合托贝莫来石晶须,考察了CaO/SiO2摩尔比、反应温度、液固比、反应时间的影响. 结果表明,以预活化的普通粉煤灰为原料,控制CaO/SiO2摩尔比为1.0、液固比为25 mL/g,在220℃下水热反应10 h,可制备出晶须长/径比大于20的纳米复合托贝莫来石晶须,优化条件下晶须可相互缠绕成中空球形颗粒,纯度达80%以上.     

制备矾土基莫来石均质料加热过程变化的研究

研究了矾土为原料,部分配以适量煤矸石及加入少量Al2O3,制备矾土基莫来石均质料的加热过程线收缩率、显气孔率、相组成和显微结构的变化。结果表明,其加热过程一般分为三个阶段:(1)1000℃～1200℃,一次莫来石已经形成,试样收缩、气孔率降低。(2)1200℃～1500℃,二次莫来石化阶段,液相已经出现。其中,1300℃～1400℃,二次莫来石大量生成,试样膨胀、气孔率增加。(3)1500℃～1700℃,液相烧结阶段,试样收缩和气孔率下降较快。根据XRD图谱可判断低温阶段(<1400℃)形成的莫来石的结晶度,而对高温阶段则较困难,原因为高温形成的莫来石衍射峰变化很小;显微结构观察表明,随温度升高,莫来石晶体发育不断完善,从片状晶体(1200℃)到发育较差的柱状(1500℃),直至发育完善长大柱状晶体(1700℃),并由其构成交错连续的网络结构。     

低硅含量钨尾矿制备蒸压加气混凝土的研究

探索了使用低硅含量钨尾矿替代石英砂生产蒸压加气混凝土的可行性，得出了钨尾矿生产蒸压加气混凝土的最佳配合比。所制得的蒸压加气混凝土平均密度为643 kg/m3，平均抗压强度为4.5 MPa，符合标准GB/T 11968—2020中A3.5，B06级蒸压加气混凝土合格品的要求。同时，对钨尾矿蒸压加气混凝土的微观结构分析表明，当铝含量较高时，会形成铝代托贝莫来石晶体，起到补强作用。     

PHC管桩蒸压养护混凝土的力学性能与界面亚微观结构

对掺不同矿物掺合料的PHC管桩混凝土进行力学性能测试,采用环境扫描电子显微镜和压汞等测试方法,对混凝土界面亚微观结构进行形态观察以及孔隙率特征分析.结果表明:经过常压-蒸压二次养护的混凝土力学性能明显提高,强度增幅从19.2％到65.3％不等;掺20％磨细硅砂粉和30％矿粉的PHC管桩混凝土经过蒸压养护后抗压强度达80 MPa以上;通过ESEM观察到蒸压混凝土浆-集料界面富集托贝莫来石晶体C5S6H5.孔结构测试结果可以解释宏观力学性能测试结果.掺30％矿粉的PHC管桩蒸压混凝土力学性能最佳.     

亚熔盐法粉煤灰脱铝渣水热处理后碱含量的影响因素

以亚熔盐法处理粉煤灰的脱铝渣为原料,采用动态水热法分解脱碱,研究了不同A/S(Al2O3/SiO2质量比)、C/S(CaO/SiO2质量比)和不同脱铝溶出工艺对硅渣碱含量的影响. 结果表明,随脱铝渣A/S增加,碱含量先降低后升高,脱铝渣A/S为0.11,硅渣Na2O含量降至1.18%,适当的A/S有利于提高硅渣中含铝托贝莫来石的晶化程度;脱铝渣C/S为0.98,硅渣Na2O含量仅有1.31%,随脱铝渣C/S增加,硅渣碱含量增加,C/S过高会降低硅酸钠钙(NaCaHSiO4)的分解率,不利于生成含铝托贝莫来石相;溶出时间和停留时间较长的脱铝渣在脱碱过程中不易生成含铝托贝莫来石.     

氧化铝-莫来石复合粉对莫来石烧结行为的影响

将莫来石先驱体溶胶预先引入到硫酸铝水溶液中 ,干燥后经 12 0 0℃煅烧获得氧化铝 -莫来石复合粉料。研究了该粉料与硅溶胶混合获得的混合粉的烧结行为 ,并与氧化铝、莫来石晶种和硅溶胶三相混合获得的混合粉的烧结行为进行了分析比较。其中 ,两种混合粉料均是以理论莫来石组分进行配比 (Al2 O3∶SiO2 =72∶2 8) ,并且两种混合粉中莫来石晶种的质量分数均为 5%。实验结果表明 :前者在 1450℃烧结 2 0min即实现完全莫来石化 ,其显微结构为晶须状莫来石 ;后者在 150 0℃烧结 2 0min实现完全莫来石化 ,其显微结构为针状莫来石     

煅烧温度对莫来石质多孔陶瓷材料结构与性能的影响

以粉煤灰漂珠和α-Al2O3粉为原料,AlF3和V2O5作为添加剂,采用挤制成型工艺与无压烧结技术制备了莫来石质多孔陶瓷材料,研究了煅烧温度(分别为1100℃、1200℃、1300℃、1350℃)对试样的物相组成、莫来石质多孔陶瓷的显微结构以及性能的影响,并阐述了粉煤灰漂珠球体表面形成莫来石的机理过程。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测定等手段表征了制备的莫来石质多孔陶瓷材料。结果表明:煅烧温度的提高有助于针状莫来石晶体的形成,莫来石晶体依托漂珠球壳生长;当煅烧温度从1100℃增加至1350℃,试样中的气孔率先增大后减小,而体积密度和抗压强度则先减小后增大;经1300℃烧制的试样综合性能较佳,气孔率为72.8%,体积密度为0.83 g·cm-3,抗压强度为15.4 MPa。这为固体废弃物粉煤灰漂珠的资源化应用以及多孔隙的莫来石质陶瓷材料的制备提供了新的研究思路。     

粉煤灰对碱激发矿渣/粉煤灰体系的作用机理研究

碱激发胶凝材料是以工业固体废弃物为原料制备的一种绿色无机胶凝材料,具有良好的力学性能与耐久性能。粉煤灰因其独特的球体微观结构与其他固废微粉存在本质区别,因此粉煤灰在碱激发胶凝材料体系中的作用机理亟待研究。以矿渣与粉煤灰为原料,利用碱激发剂制备胶凝材料,并对材料进行抗压强度测试,最后采用XRD、FTIR和SEM探究碱激发矿渣/粉煤灰体系的水化反应机理,研究粉煤灰对矿渣/粉煤灰体系的作用机理。结果表明:外掺3%(质量分数)NaOH作为碱激发剂,水固比为0.4时,随粉煤灰掺量减少,抗压强度呈现先上升后下降的趋势;m(矿渣):m(粉煤灰)为4:1时,28 d抗压强度达到峰值(37.1 MPa)。粉煤灰颗粒在不同龄期形成具有不同反应程度与尺寸的嵌入式微观结构,对材料力学性能起到不利影响;但粉煤灰的活化程度随龄期延长逐渐变大,对后期强度发展有持续贡献。碱激发矿渣/粉煤灰体系水化产物中含有Friedel盐、托贝莫来石、钙矾石、C-S-H/C-A-S-H凝胶,以及粉煤灰中残留的α石英相。随粉煤灰掺量增加,托贝莫来石生成量减少,钙矾石向Friedel盐转变,钙矾石生成量减少,Friedel盐生成量增多。     

针状莫来石材料的应用研究进展

针状莫来石具有广阔的应用前景,可用于陶瓷增韧补强剂、高效能多孔陶瓷等.以其应用为线索,对国内外制备针状莫来石晶体的方法进行了综述,提出今后的研究方向应该是氧化物掺杂对针状晶体生长的影响以及针状莫来石多孔材料的产业化研究.     

锆莫来石材料反应烧结过程的研究

本文利用XRD、SEM和EDAX等方法系统研究了含ZrO_2约33%的ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2系耐火材料,从生坯煅烧至1600℃所发生的结晶相变化,显微结构变化及烧结过程中ZrSiO_4的分解温度.结果表胆:ZrSiO_4的分解比莫来石的形成要快,莫来石是由ZrSiO_4分解的非晶SiO_2与Al_2O_3反应形成的.1450～1550℃是锆莫来石耐火材料煅烧过程中物相变化最激烈的温度范围,该反应对致密化产生不利影响.要使结构致密,烧成温度必须大干1600℃.