Nafion-SiO_2-PWA复合膜甲醇扩散系数

将无机物制备成溶胶,再与Nation膜液混合制备复合膜,利用自制的扩散池对膜的甲醇扩散系数进行了测定.实验发现,选用不同浓度的甲醇溶液进行扩散时,Nafion-115 膜的扩散系数基本不变;向Nation膜液中加入少量无机物SiO2(3%)和SiO2-PWA(4.5%)后,膜的甲醇扩散系数显著降低,分别从2.29×10-6cm2/s降至1.76×10-6cm2/s和1.82X10-6cm2/s,即甲醇扩散系数分别降低了23%和21%.     

燃烧法合成花状、四针状氧化锌及其气敏性能研究

研究了以锌粉为原料,活性炭为催化剂,高温气相氧化反应制备花状、四针状和无定形氧化锌的合成条件及形貌.X射线衍射结果表明该晶体属六方晶系纤锌矿结构.扫描电镜研究结果表明活性炭催化剂用量、反应温度对产物氧化锌晶须的形态影响很大,对所有样品的气敏元件在浓度范围为5×10(-6)～2×10(-4)的甲醇、乙醇、丙酮和正丙醇气体...     

Pd掺杂纳米ZnO的燃烧法制备及性能研究

以酒石酸为燃料,硝酸锌为氧化剂,采用溶液燃烧法制备了Pd(0~7%(原子分数))掺杂纳米Zn O。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对产物了进行表征,重点讨论了掺杂对Zn O气敏性能的影响。结果表明,在330℃测试条件下,纯Zn O和7%(原子分数)Pd掺杂Zn O气敏元件对体积分数为5.0×10-5的乙醇气体灵敏度分别为21.4和11.2;元件对5.0×10-5丙酮气体的灵敏度分别为2.0和8.8。Pd掺杂显著提高了元件对乙醇和丙酮气体的选择性。     

Ni原子在纳米晶Fe中的扩散行为研究

采用高能喷丸法在工业纯铁表面制备一定厚度的纳米晶铁,在Gleeble-1500D型热模拟机上对纳米晶铁和常规粗晶铁扩散偶施加10MPa的恒定压力,在650~850℃进行Ni原子扩散实验,并利用能谱仪(EDS)对Ni原子的扩散距离和扩散浓度进行测定。计算结果表明,同样的扩散条件下,Ni原子在纳米晶铁中的扩散距离和扩散浓度均高于常规粗晶。650℃时,镍在纳米晶铁中的扩散系数为5.79×10-15 m2·s-1;850℃时,镍在纳米晶铁中的扩散系数为8.48×10-15 m2·s-1。     

丙烯酸酯-乙烯基三乙氧基硅烷共聚物膜的制备及乙醇/水中的溶胀吸附性能研究

采用乳液聚合法制备了丙烯酸酯-乙烯基三乙氧基硅烷共聚乳液.用全反射-傅立叶红外光谱仪( ATR- FTIR)对共聚物膜结构进行了表征.考察了VTES与丙烯酸酯用量比对共聚乳液的绝对黏度、共聚物膜的交联度及亲水性、溶胀吸附性能的影响,最后计算了共聚物膜在乙醇和水中的扩散系数.实验结果表明:VTES与丙烯酸酯发生自由基聚合;随着VTES与丙烯酸酯用量比的增大,共聚乳液的绝对黏度逐渐增加,共聚物膜的交联度及接触角逐渐增大.提高乙醇浓度或者增加温度,都可以提高共聚物膜在乙醇/水体系中的溶胀度;VTES与丙烯酸酯用量比为0.15的共聚物膜在乙醇中的扩散系数最大,为0.023 09×10-4 m2/s;VTES与丙烯酸酯用量比为0.02的共聚物膜在水中的扩散系数最大,为0.023 57×10-4 m2/s.     

反相气相色谱法测定PTFEP中有机硫的无限稀释活度系数和扩散系数

反相气相色谱法可以快速、准确测定高分子与溶剂间的相互作用.利用反相气相色谱法测定了353.15~373.15K温度范围内正庚烷、噻吩、2-甲基噻吩、2,5-二甲基噻吩、乙硫醚等溶剂在聚三氟乙氧基磷腈(PTFEP)中的无限稀释活度系数和无限稀释扩散系数.计算了PTFEP对有机硫/正庚烷体系的无限稀释选择性,利用Arrhenius方程确定了上述溶剂在PTFEP中的扩散活化能和扩散常数.实验结果表明:在测定温度范围内,升高温度有利于小分子在PTFEP中的溶解和扩散.小分子在聚合物内的扩散,受分子尺寸和小分子、聚合物间相互作用的共同影响.本研究取得的参数将为渗透汽化传质模型的建立提供必要的理论基础.     

方钠石分子筛膜的氢/氦及氢/氮分离性能研究

研究了温度范围25～150℃下,单组分气体H_2、He、N_2在厚度为20μm方钠石(sodalite,SOD)分子筛膜上的渗透性能.实验结果表明,在25℃和40kPa的条件下,SOD分子筛膜对H_2、He、N_2的渗透率分别为4.749×10-6、2.190×10-6和1.128×10-6 mol/(m2·s·Pa),从而计算出膜对H_2/He和H_2/N_2气体的理想分离因子分别为2.17和4.21,均高于努森扩散值.在25～150℃的温度区间内,随着温度的升高,膜对H_2、He和N_2的渗透速率增加,且H_2/He和H_2/N_2的理想分离因子增大,分别从2.17增大到3.18,从4.21增大到5.46.     

基于分子蒸馏原理的高纯铯制备研究

为了进一步提高原子钟用金属铯的纯度,以99.5%的精铯为原料,采用分子蒸馏的方法提纯金属铯。通过实验研究了蒸馏温度、刮膜器转速、进料速率对金属铯提纯效果的影响,得到最佳的实验条件如下:蒸馏温度控制在490~510 K之间,刮膜器转速设定在180~210 r/min之间,进料速率在3~5 g/min之间。在上述条件下进行实验,结果表明:蒸馏产品中所有的杂质含量均有显著下降,其中钾(K)的含量从690×10~(-6)下降至10~6×10~(-6),铷(Rb)的含量从840×10~(-6)下降至123×10~(-6),该方法能够制得纯度为99.95%的高纯金属铯,满足了铯原子钟对金属铯原料的要求。此外,与普通的真空蒸馏相比,分子蒸馏的蒸馏温度更低,蒸馏时间更短。     

氧气在 PVDF 片材中扩散的分子动力学模拟

目的研究气体在PVDF片材中的扩散。方法采用分子动力学模拟方法研究了氧气在其片材中的扩散行为,得到氧气在PVDF片材中的扩散系数,并讨论了时间、聚合度、温度及残余压力对扩散系数的影响。结果模拟时间太短对模拟结果不利,应以大于1000 fs为宜。当聚合度由400增加到800时,扩散系数由4.77×10-6cm2/s下降到1.78×10-6cm2/s;当温度从298 K提高到303 K时,扩散系数由1.06×10-6cm2/s增加到1.42×10-6cm2/s;当残余压力由60 kPa增大到100 kPa时,扩散系数由7.07×10-6cm2/s下降到3.06×10-6cm2/s。结论氧气在PVDF片层中的扩散系数随聚合度和残余压力的增大而变小,随温度的提高而变大。     

含氟聚酰亚胺的气体渗透性研究

在玻璃态聚合物中引入立体侧基,能够降低主链堆叠,增加自由体积,提高聚合物的气体渗透性.提出利用立体结构的六氟三苯二胺(BABTFMM),同六氟二酐(6FDA)进行缩聚制备具有高气体渗透性的含氟聚酰亚胺,采用巨正则蒙特卡罗(GCMC)和分子动力学(MD)方法预测了其气体渗透分离性能.分子模拟结果表明,二胺单体中的六氟二甲苯侧基通过空间位阻和主链构型限制,增加了含氟聚酰亚胺的主链间距,降低了堆积密度,增加了自由体积,可以提高含氟聚酰亚胺的气体渗透性.制备了6FDA-BABTFMM和6FDA-ODA两种含氟聚酰亚胺的均质膜进行气体渗透性能测试.结果表明,气体渗透性能测试结果同分子模拟结果一致,6FDA-BABTFMM较6FDA-ODA型聚酰亚胺的渗透性大幅增加,O_2、N_2、CH_4和CO_2渗透速率分别为25.1×10~(-9)、6.8×10~(-9)、5.7×10~(-9)、103.8×10~(-9 )mol/(m~2·s·Pa).     

四价钒离子VO2+在几种阳离子交换膜中的自扩散行为

研究了VO2 在3种阳离子交换膜PE01,NF120以及Nafion1135中的自扩散行为,采用UV-3802可见-紫外分光光度仪测定VO2 浓度,建立浓度与时间的关系,用Ct=Ct∞(1-exp(-αt))经验方程拟合实验数据,得到VO2 在3种膜PE01,NF120以及Nafion1135中的自扩散方程.结合Fick扩散理论,推导出了VO2 在膜中的扩散系数D与方程中经验常数α的关系,计算出了VO2 在3种阳离子交换器Nafion1135,PE01以及NF120中的扩散系数分别为2.66×10-13,2.09×10-13和3.26×10-13m2/s.在所研究的阳离子交换膜中,PE01膜对VO2 具有最好的阻隔作用.     

HNTs填充PDMS膜的制备及其分离ABE-水体系的研究

埃洛石纳米管(Halloysite nanotube,HNTs)是一种天然的管状材料,鉴于其独特的一维内腔管道,且管道两端为开孔结构,在膜分离领域具有应用前景.本文首次通过物理共混法,将HNTs填充到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中制备混合基质膜(MMMs),用于渗透汽化分离水溶液中丙酮-丁醇-乙醇(ABE)组分,并对膜化学组成及其微结构进行系统表征,重点考察了HNTs填充量、料液温度及操作时间对膜渗透汽化性能的影响.研究表明:HNTs可均匀分散在PDMS基质中,与PDMS之间具有良好的相容性.该纳米管的引入,使得膜的水接触角从110°提高到131°,而其表面自由能显著降低,增强了HNTs/PDMS膜对ABE组分的选择性.同时,HNTs具有开孔的一维内腔(直径为15～25 nm),可在膜内构筑低能垒的快速扩散通道,以实现ABE组分在膜内高效传递.当分离ABE溶液及操作温度为55℃时,所制膜总渗透通量达到1 368 g/(m~2·h),且其丁醇分离因子为38.2.值得注意的是,在从水溶液中回收ABE组分连续操作100 h过程中,所制膜具有良好的分离性和稳定性.     

Al_2O_3掺杂ZnO微米花对丙酮超高灵敏度和优异选择性

利用水热合成技术,成功制备具有孔道的纯ZnO微米花和Al_2O_3掺杂的ZnO(Al_2O_3-ZnO)微米花。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)对样品的形貌和结构进行表征。利用所得的纯ZnO和Al_2O_3-ZnO样品制备气敏元件,并对其气敏特性进行研究。结果表明:在工作温度为260℃时,基于Al_2O_3-ZnO的气敏元件对100×10~(-6)的丙酮气体的灵敏度约为82.8,约为同条件下基于纯ZnO的气敏元件对丙酮气体灵敏度(18.0)的4.6倍,其响应时间和恢复时间分别为3s和8s,是同条件下干扰气体中灵敏度最高的乙醇气体的灵敏度(26.2)的3.16倍,该元件具有优异的选择性,能成功区分具有相似性质的丙酮和乙醇。此外,Al_2O_3-ZnO器件可检测到0.25×10-6的丙酮气体,其灵敏度约为3.1。     

rGO/ZnSnO_3复合材料的制备及其气敏性能研究

甲醛是一种典型的室内污染气体,严重危害人的身体健康。ZnSnO_3是一种钙钛矿结构的三元金属氧化物,在气敏材料中有广泛应用。通过一步水热法成功合成了不同rGO掺杂的ZnSnO_3复合材料,应用X射线衍射、红外光谱分析仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、X射线光电子能谱分析仪和比表面积分析仪对复合材料的结构形貌,热稳定性,化学组成及比表面积等进行了表征,并对目标气体(乙醇、丙酮、氨气、苯以及甲醛)进行气敏性能研究。实验结果表明,rGO掺杂ZnSnO_3可以有效的改善ZnSnO_3的气敏性能,其中4%rGO/ZnSnO_3复合材料对30×10~(-6)甲醛气体具有最高的灵敏度(38.9),快速的响应恢复时间(112 s,15 s),及良好的选择性和稳定性。     

核壳结构α-Fe_2O_3的制备及其气敏性能的增强

采用水热法制备得到了核壳结构的α-Fe_2O_3,并研究了反应温度对产物形貌和结构的影响。使用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品进行了表征,发现反应温度对产物的最终形貌起到决定性作用。气敏性能研究结果表明样品对甲醛和乙醇的选择性良好;响应/恢复时间短;响应灵敏度高,在100×10-6乙醇气氛下核壳结构体的响应值约为体材料的6倍。     

热泵干燥条件下刺参有效扩散系数的研究

有效扩散系数D_(eff)是干燥传质研究的重要基础数据之一,现有D_(eff)研究大多侧重于考虑干燥温度t而忽视干基含水率X、收缩变形的影响。本文建立了刺参干燥有限元模型和D_(eff)计算模型,以X数据的模拟值与实验值之差最小为优化目标,计算得到D_(eff),对比分析了收缩变形、t和X对刺参D_(eff)的影响。研究表明:收缩变形、t及X均对D_(eff)影响较大,同时考虑上述3个影响因素得到的D_(eff)比仅考虑t及X影响时小3.9%～14.6%,而考虑收缩变形和t影响得到的D_(eff)比仅考虑t影响时小8.7%～14.5%,且刺参D_(eff)均随t和X的升高而增加。考虑收缩变形、t和X等对D_(eff)的影响后,刺参干燥模型模拟得到的X与实验值吻合最好,相关系数高于0.994。模拟得到的刺参内部D_(eff)按由内向外逐渐降低的规律分布,干燥从1 h进行至15 h,内外D_(eff)差值由6.4×10~(-10) m~2/s降至0.9×10~(-10) m~2/s,中心处D_(eff)则由14.6×10~(-10) m~2/s降至8.9×10~(-10) m~2/s。     

溶剂自扩散法制备聚L-乳酸/β-磷酸三钙复合多孔支架材料

采用溶剂自扩散原理从聚L-乳酸(PLLA)/β-磷酸三钙(β-TCP)氯仿液中沉积得到PLLA/β-TCP复合颗粒,研究了不同扩散介质对该过程的影响.研究表明制备复合颗粒以丙酮/无水乙醇混合液为扩散介质效果最佳,以其为扩散介质沉积速率快、沉积充分,且得到的复合颗粒可以经模压成型、粒子沥滤工艺制备PLLA/β-TCP多孔复合支架.对多孔支架进行了SEM、孔隙率、力学性能及有机溶剂残留量测试,结果表明制备的多孔支架孔结构三维贯通,孔隙率60.3%,抗压强度4.40MPa,氯仿、丙酮、无水乙醇残留量分别为3.630×10-5、2.07 × 10-6、2.517×10-5,满足组织工程支架材料要求.     

用基团贡献法计算高分子中用于溶剂扩散的自由体积

以自由体积理论为基础,利用基于基团贡献法的格子-流体(GCLF)状态方程计算高分子供溶剂扩散的有效自由体积,进而提出改进的高分子-溶剂体系扩散系数模型。模型中与高分子相关的参数均可由基团贡献法确定,可用于预测已知分子结构的高分子中的溶剂扩散系数。计算了8种有机溶剂和6种高分子组成的体系的无限稀释扩散系数和溶剂自扩散系数,与实验值保持良好一致。基于空穴自由体积在高分子总自由体积中所占比例在微观和宏观上应相等的观点,用正电子湮没(PALS)实验结果验证改进方法的合理性。     

Nd~(3+):LiBi(MoO_4)_2晶体的生长、热与光谱性能

研究了Nd(3+)LiBi(MoO_4)_2晶体的生长、热学与光谱性能.用提拉法生长出尺寸为φ15mm×25mm Nd~(3+):LiBi(MoO_4)_2晶体.在330K时该晶体的比热容为0.32 J/(g·K).热膨胀实验结果显示该晶体沿c和a轴方向的热膨胀系数分别为2.767×10~(-5)/K和1.521×10~(-5)/K.在806 nm附近σ-和π-偏振谱带的最大吸收截面分别为5.04×10~(-20)cm~2和8.35×10~(-20)cm~2,半高宽为15 nm.σ-偏振1062nm和π-偏振1068 nm处的发射截面分别为1.325×10~(-19)cm~2和1.937×10~(-19)cm~2.应用Judd-Ofelt理论,获得了一些光谱参数.振子强度参数为Ω_2=25.40×10~(-20)cm~2,Ω_4=7.79×10~(-20)cm~2,Ω_6=6.37×10~(-20) cm~2测量获得的荧光寿命和计算辐射寿命分别为128μs和198μs.量子效率为64.64%.     

试样表面粗糙度和表面清洗方式对M50NiL钢氧含量测定的影响

研究了试样表面粗糙度和清洗方式对M50NiL钢中微量氧含量测定结果的影响。研究结果表明,试样表面粗糙度由Ra3.2降低至Ra0.8,再降低至Ra0.2时,氧含量测定值逐步降低并趋于稳定。其中,乙醇擦洗加丙酮超声波清洗是有效的表面清洗方式,经其处理后,表面粗糙度Ra3.2,Ra0.8,Ra0.2的氧含量测定值分别为6.65×10-6,5.95×10-6,5.55×10-6,氧含量测定值均稳定在(6±1)×10-6范围内,且不同表面粗糙度的氧含量测定值基本一致。而只用乙醚浸泡的试样,氧含量测定值较高;酸洗过的试样,氧含量测定值偏高,且随表面粗糙度的波动较大。