MoS_2/Bi_2S_3/Ni_3S_4黑暗下热催化降解低密度聚乙烯膜

以硫代乙酰胺、硝酸铋、硝酸镍、钼酸铵为主要原料,采用回流法合成了热敏催化剂MoS_2/Bi_2S_3/Ni_3S_4,将其与低密度聚乙烯(LDPE)熔融共混制得复合薄膜,并置于黑暗烘箱中热催化降解。通过SEM、EDS、AFM、TG、GPC、FTIR及力学性能测试,对热敏催化剂的结构和复合薄膜的热降解性能进行了考察。结果表明:纯聚乙烯薄膜在黑暗条件、55℃下热降解60 d后,热分解温度仅降低2.3℃,相对分子质量减小了17 451;而复合薄膜的降解效果明显优于纯聚乙烯薄膜,添加质量分数4%热敏催化剂的复合薄膜的热分解温度下降了20.5℃,相对分子质量减小了92 408,断裂伸长保留率低于5%,拉伸强度保留率低于20%,表面粗糙度明显增加且周围出现了不同程度的褶皱与鳞片状结构,甚至于剥落现象。此外,添加热敏催化剂的聚乙烯膜在降解过程中会出现大量的活性基团(·OH和HOO·等),可使聚乙烯发生链段降解,从而导致其分解温度降低。     

自支撑石墨烯炭膜的制备及气体分离性能

通过溶剂蒸发法得到聚酰胺酸（PAA）与氧化石墨烯（GO）的复合石墨烯膜,并经600℃炭化制备了具有良好柔韧性的仿贝壳珍珠层结构的自支撑石墨烯炭膜。通过X射线衍射和场发射扫描电镜对薄膜微观结构进行表征,并测试不同PAA固含量制备的石墨烯炭膜对CO₂和CH₄的分离性能。结果表明,炭化后,GO被还原成石墨烯,呈层状堆叠,堆叠的层间填充了空穴和残炭;石墨烯炭膜的CO₂渗透通量和CO₂/CH₄分离理想选择性随PAA加入量增加,CO₂通量最高可达824 barrer,此时CO₂/CH₄理想选择性达38.9。石墨烯层骨架和碳分子筛构成石墨烯炭膜的气体传输通道,本研究成果为柔性自支撑气体分离炭膜的制备开辟了新思路。     

城市污泥与秸秆共水热炭化产物的燃烧特性与动力学研究

采用热重分析法研究了城市污泥（SS）与小麦秸秆（WS）在220℃下共水热炭化（Co-HTC）产物水热炭（Hydrochar）的燃烧特性与反应动力学。对比分析水热炭从室温升至1 000℃的燃烧特性,采用KAS法计算燃烧过程中样品的活化能。结果表明,水热炭化后,污泥和秸秆的着火温度升高、失重率下降。随着混合物中WS质量分数从30%增加到70%,共炭化产物的综合燃烧特性指数从3.47增加到11.35,燃烧性能显著增强,且T_i和T_f之间的温度区间变窄。城市污泥与秸秆混合水热制备的生物质炭燃烧过程中存在协同作用,在320℃时协同作用最强。WS质量分数为50%时,水热炭燃烧的平均活化能达到最小值,为22.55 kJ/mol。     

煤沥青基微晶炭的制备及其储锂性能

以工业副产物煤沥青（coal tar pitch, CTP）为原料,采用高温炭化法制备煤沥青基微晶炭,利用XRD、Raman光谱、SEM、TEM和XPS等手段对其微观结构和表面化学性质进行表征,并探究微晶炭用作锂离子电池负极材料的储锂特性。结果表明,煤沥青经不同温度（800~1100℃）炭化处理后可制备出石墨微晶和无定形炭共存的微晶炭。炭化温度是影响煤沥青基微晶炭的微晶片层、纳米孔道和结构缺陷等微观结构特征和表面化学性质的重要因素。当炭化温度为800℃时,煤沥青基微晶炭CTP-800具有较为有序的石墨微晶片层和丰富的纳米孔道、结构缺陷等无定形炭,且两者有机结合,相互镶嵌,构筑成三维网络结构,同时炭基体表面含有适量氧/氮官能团。该微晶炭用作锂离子电池负极材料时具有优异的储锂特性,在50mA/g电流密度下可逆容量可达305mA·h/g,1000mA/g大电流密度下仍可维持在174mA·h/g,经100次循环后可逆容量保持率超过99.0%,显示出良好的倍率性能和优异的循环稳定性,是一种较为理想的锂离子电池负极材料。煤沥青基微晶炭 CTP-800优异的储锂特性与其炭基体中含有石墨微晶片层与纳米孔道、结构缺陷等无定形炭和炭表面富含氧/氮官能团等因素密切相关。     

废旧塑料薄膜分离方法的实验研究

以水作为浮选剂对含聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）的废旧塑料薄膜进行分离,以实现对PVC的回收。考察了浮选液密度、分离温度、固液比、润湿剂含量、搅拌速度及分离时间等因素对PVC回收率的影响。结果表明,最佳分离条件为：浮选液密度1.04 g/cm3,分离温度30 ℃,固液比1：50,润湿剂含量0.2 %（质量分数,下同）,搅拌速度50 r/min ,分离时间8 s;PVC的最大回收率可达98 %。     

自支撑石墨烯炭膜的制备及气体分离性能

通过溶剂蒸发法得到聚酰胺酸(PAA)与氧化石墨烯(GO)的复合石墨烯膜,并经600℃炭化制备了具有良好柔韧性的仿贝壳珍珠层结构的自支撑石墨烯炭膜。通过X射线衍射和场发射扫描电镜对薄膜微观结构进行表征,并测试不同PAA固含量制备的石墨烯炭膜对CO2和CH_4的分离性能。结果表明,炭化后,GO被还原成石墨烯,呈层状堆叠,堆叠的层间填充了空穴和残炭;石墨烯炭膜的CO2渗透通量和CO2/CH4分离理想选择性随PAA加入量增加,CO_2通量最高可达824 barrer,此时CO2/CH4理想选择性达38.9。石墨烯层骨架和碳分子筛构成石墨烯炭膜的气体传输通道,本研究成果为柔性自支撑气体分离炭膜的制备开辟了新思路。     

POD基炭薄膜形成过程的研究

制备出了ＰＯＤ（聚恶二唑）薄膜，测定了ＰＯＤ薄膜试样在热解炭化期间的化学结构和重量变化，研究了ＰＯＤ薄膜的炭行为。随着热解温度的提高，ＰＯＤ大分子在氧二氮茂环处发生断裂，形成具有共轭腈基苯的化合物。新生成的〉Ｃ＝Ｎ－和－Ｎ＝Ｃ＝Ｏ基团继续进行反应，其中－Ｎ＝Ｃ＝Ｏ基团通过耦合反应生成炭化二亚胺（－Ｎ＝Ｃ＝Ｎ－）；再经分子链环化转变成具有吡啶型大共轭结构的多环化合物，继而稠环芳构化生成类石墨芳香族六     

炭化条件对聚丙烯腈炭膜性能的影响

采用浸渍法在煤基炭管上制备出聚丙烯腈基复合炭膜,考察了炭化条件对聚丙烯腈基炭膜性能的影响.结果表明,炭化温度和升温速率对炭膜的孔结构及分离性能的影响较大,而惰性气体流率和恒温时间的影响则相对较小.通过优化这些实验参数可以制备出复合效果好、表面光滑无缺陷的聚丙烯腈炭膜.     

高化学需氧量工业废盐炭化除杂及精制工艺研究

研究了炭化处理消除高化学需氧量（COD）工业废盐中的有机污染物，并实现废盐的精制。主要考察了炭化气氛、炭化反应温度、反应时间、料层厚度和废盐含水率等因素对炭化过程有机物脱除效果和炭化盐形态的影响。当原始废盐水溶性COD含量为6 680 mg/kg、含水率为0.85%（质量分数）时，正交实验结果表明，炭化温度相比炭化反应时间、炭化气氛和料层厚度对炭化过程有机物的脱除效果具有更高的显著值。单因素实验结果表明，采用空气气氛下炭化、炭化反应温度为575℃、料层厚度为25 mm、炭化时间为1 h时，其水溶性COD的残留量平均值为87.36 mg/kg，去除率可达到98%以上；质量分数为20%的盐溶液色度值由975.4降至13.5，经净化精制所得的硫酸钠产品满足GB/T 6009—2014《工业无水硫酸钠》Ⅰ类一等品标准要求。     

磷-硼杂化预聚物嵌段水性聚氨酯纸张施胶剂的制备和性能

以甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚乙二醇（PEG）为单体,二羟甲基丙酸（DMPA）和磷-硼杂化预聚物PBHP为扩链剂,通过逐步加聚制备不同组分的含磷、硼元素的阻燃水性聚氨酯（FRWPU）。FRWPU与聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）、三聚氰胺（MEL）膨胀阻燃体系复配制备阻燃纸张施胶剂。采用红外光谱（FTIR）、核磁共振波谱（NMR）、热重分析（TGA）、扫描电镜（SEM）、接触角测定、X射线光电子能谱（XPS）和垂直燃烧测试对FRWPU分散体、FRWPU薄膜、未施胶纸样和施胶纸样进行了表征。研究表明,随着PBHP加入量的提高,薄膜的疏水性增强,FRWPU40的接触角为85.4°,较FRWPU0提高了35.3%;同时,薄膜的最大热分解速率下降,800℃的残留质量从0上升到7.80%;施胶纸样的最大热分解速率下降,残留质量提高,平均炭化长度减小。当PBHP含量为50%时,残炭量为27.84%,较FPU0/IFR提高了30.6%;平均炭化长度为5.9cm,较FPU0/IFR降低了30%。SEM结果表明,施胶纸样燃烧后表面生成更加致密的炭层,阻燃性能提高。     

规模化连续生物质炭化设备的评价及产品分析

针对目前国内生物质废弃物热解炭化设备规模化生产中存在着生产设备运行不稳定、秸秆炭化产率低、副产品回收利用难等问题,采用稻壳和玉米秸秆成型颗粒为原料,研究其在该套规模化连续生物质炭化设备中长时间连续炭化情况,从而系统分析了该生物质炭化设备的适用性和稳定性。该设备由炭化单元、气体分离单元和出炭单元组成,炭化单元采用双层套筒结构,内层为炭化室,外层为燃气加热室,将生物质炭化产生的高热值生物质气回收后燃烧加热实现热解炭化过程的连续运行。实验结果表明：该生物质炭化设备设计合理,可满足不同原料炭化,可实现稻壳和玉米秸秆颗粒的长时间连续稳定炭化,炭化产能可达到490 kg/h,炭化温度控制在500℃左右,生物质炭的得率在37%以上,热解后固、液、气三相分离完全,气体得到循环利用。     

废聚乙烯薄膜固相氯化制备氯化聚乙烯的研究

本文研究了以废聚乙烯薄膜(WPE)为原料,固相氯化法制备氯化聚乙烯(CWPE)的工艺。研究了氯化温度、氯含量、引发剂、分散剂等因素对CWPE性能的影响。并通过红外光谱的研究阐述了CWPE结构与性能的关系。对CWPE的开发应用作了简要的介绍。以固相法对废聚乙烯薄膜进行氯化制备氯化聚乙烯的研究,国内外至今尚未见报道。     

废农用聚乙烯薄膜固相氯化制备氯化聚乙烯的研究

本文研究了以废农用聚乙烯薄膜(WPE)为原料,固相氯化法制备氯化聚乙烯(CWPE)的工艺。研究了氯化温度、氯含量、引发剂、分散剂等因素对CWPE性能的影响。并通过红外光谱的研究阐述了CWPE结构与性能的关系。对CWPE的开发应用泎了简要的介绍。以固相法对废聚乙烯薄膜进行氯化制备氯化聚乙烯的研究,国内外至今尚未见报道。     

炭化温度对掺杂改性树脂炭结构及其抗氧化性能的影响

研究了炭化温度对掺杂改性树脂炭结构及其抗氧化性能的影响。借助于X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热仪对掺杂改性树脂炭化后的炭结构及其抗氧化性能进行了表征。结果表明:在埋炭条件下,炭化温度对掺杂改性树脂炭化后的炭结构有显著影响:随炭化温度升高,掺杂改性树脂炭化后的炭结构逐渐向石墨化碳结构方向演化;当炭化温度为600℃时,掺杂物表面开始有大量碳晶须生成,晶须的直径约为50~100nm,长度约为几百纳米,随炭化温度升高,碳晶须长径比提高,但碳晶须的产量逐渐下降;当炭化温度为1 000℃时,掺杂物表面生成大量的碳微球,碳微球的直径约为100~500nm。与树脂炭相比,掺杂改性树脂炭化后碳产物的氧化峰值温度提高了约80℃。     

PPS与二乙基次膦酸铝协同阻燃GF增强PBT研究

采用聚苯硫醚(PPS)与二乙基次膦酸铝复配(ALDP),对玻璃纤维(GF)增强聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)进行无卤阻燃改性,研究了复配阻燃体系对GF增强PBT阻燃性能和力学性能等的影响。结果表明,ALDP与PPS复配具有明显的协同阻燃效果,且随PPS含量的增加,阻燃GF增强PBT的力学性能呈现先降低后增加的趋势,而热变形温度、热分解温度和高温残留率逐渐提高,最大热分解速率逐渐降低。当添加PPS与ALDP的质量分数分别为10%,15%时,阻燃GF增强PBT的阻燃性能可达到UL94 V–0级(1.6 mm),拉伸强度为97.6 MPa,弯曲强度为149.1 MPa,缺口冲击强度为7.3 k J/m2,热变形温度为210.2℃,失重50%时的热分解温度(T50%)为513.5℃,700℃时的残留率为42.08%,最大热分解速率为9.53%/min。扫描电子显微镜测试表明,PPS的加入可以促进阻燃材料成炭,且对燃烧中形成的炭化层有加固作用,有效阻隔氧气和热量的传递,从而提高阻燃材料的阻燃性能。     

煤层气变压吸附用炭分子筛的制备研究

为解决煤层抽放气中CH4/N2的分离问题,以椰壳炭化料为原料,采用炭化、活化和炭沉积相结合的方法,以苯为沉积剂,改变工艺条件,制备了不同性能的炭分子筛,研究了炭分子筛前驱体的种类、苯流量对炭分子筛分离效果的影响,结果表明,在炭化温度450℃,炭化时间40 min,活化温度850℃,活化时间120 min时制备的炭分子筛前驱体,进一步制成炭分子筛对CH4/N2的分离效果最好;在750℃,沉积时间30 min,苯流量0.45 m L/min时制备的炭分子筛对CH4/N2的分离效果最好。     

高炭树脂芳基乙炔聚合物炭化过程研究(Ⅱ)

通过XRD、FTIR和DTA等分析方法研究了芳基乙炔聚合物的炭化过程,结果表明:芳基乙炔聚合物的炭化过程可大致分为3个阶段;炭化温度在350～500℃时,聚合物结构变化较小;炭化温度在500～600℃时,聚合物主链结构被完全破坏,并转变为玻璃炭结构;炭化温度在600～900℃时,随炭化温度的增加,炭化物由玻璃炭结构逐渐向乱层石墨结构转变。     

复合成型生物炭制备工艺研究

以家具厂废弃锯木屑与竹屑的混合物为原料,研究了复合成型生物炭的制备工艺条件。结果表明,复合成型最佳炭化条件为:锯木屑∶竹屑比例为75%∶25%,最终炭化温度500℃,升温速率15℃/min,氮气为氛围气,保温时间60 min。在最优条件下制备的复合成型生物炭固定碳含量84.57%,炭得率31.27%,灰分2.78%,挥发分11.95%,热值29 991 J/g。这为农林废弃物的综合利用提供理论依据。     

复合成型生物炭制备工艺研究

以家具厂废弃锯木屑与竹屑的混合物为原料,研究了复合成型生物炭的制备工艺条件。结果表明,复合成型最佳炭化条件为:锯木屑∶竹屑比例为75%∶25%,最终炭化温度500℃,升温速率15℃/min,氮气为氛围气,保温时间60 min。在最优条件下制备的复合成型生物炭固定碳含量84.57%,炭得率31.27%,灰分2.78%,挥发分11.95%,热值29 991 J/g。这为农林废弃物的综合利用提供理论依据。     

热解温度对竹粉炭理化结构及燃烧性能的影响

利用自行设计搭建的流化床-回转炉两级连续式热解装置对竹粉进行热解炭化,考察流化床一级热解温度（300～800℃）对竹粉热解炭理化结构及燃烧性能的影响规律。结果表明,由于回转炉二次热解过程的存在,使得流化床热解温度对竹粉炭元素组成的影响减弱,碳元素质量分数介于71.19%～78.41%间,随热解温度增加,竹粉炭中挥发分含量降低,灰分呈现增加趋势,固定碳含量相对稳定;扫描电镜结果显示热解温度在300～500℃时,热解炭呈现规则的孔隙结构,同时可保持原料的骨架结构,随着热解温度继续升高,竹粉炭骨架结构被破坏,产生断裂坍塌的现象,比表面积和总孔孔容在700℃热解温度时达到最大,分别为2.53m²/g和0.012cm³/g。利用拉曼光谱和X射线光电子能谱法对热解炭表面化学结构分析,表明较高的热解温度促进了小芳环体系聚合转变为大的芳环结构,有利于脱氢脱羧及芳构化进程。热重-红外联用分析表明竹粉热解过程中气体释放相对含量较多的三类物质分别是CO₂,烷烃、酚类、醇类,以及醛、酮、酸类等有机成分。热解炭样品的燃烧基本仅呈现出固定碳燃烧阶段,热解温度为600℃左右时,所得竹炭综合燃烧特性较好。