添加纳米SiO2对四元溴化盐相变热物性的影响

熔点、熔化潜热和分解温度是熔盐传热蓄热材料的重要热物性参数。以分析纯NaBr、KBr、CaBr₂和LiBr配制四元溴化盐,分别将颗粒平均直径为10、20、50 nm的纳米SiO₂颗粒按一定含量分散入所配制四元溴化盐中配制得到25种不同含量和粒径的纳米SiO₂溴化盐,利用DSC法研究添加纳米SiO₂含量和粒径对四元溴化盐熔点、熔化潜热及分解温度的影响。结果表明,随着纳米SiO₂含量的增大,溴化盐的熔点先降低后升高,但变化范围较小;熔化潜热先升高后逐步降低,变化较大。添加10 nm SiO₂颗粒含量为质量分数1.5%时,最大熔化潜热为47.06 J·g^-1,提高89.6%;添加10 nm SiO₂颗粒含量为质量分数0.7%时,最高分解温度为876.3℃。     

添加纳米SiO_2对单组分及二元硝酸盐热物性的影响

熔盐作为相变材料,可以用作聚热太阳能电站中的储热介质,通过向基盐中添加不同比例的纳米材料可以显著增强熔盐的热物性。将20 nm的SiO_2纳米颗粒分别分散到硝酸钾、硝酸钠和solar salt (60%NaNO_3, 40%KNO_3,均为质量分数)中制备成稳定的纳米流体,制备的每一种纳米流体都经过溶解、超生、干燥蒸发等过程。采用差式扫描量热法测量熔盐的比热容、熔化潜热、熔点等热物理性质,并采用激光闪射法对基盐和纳米熔盐的热扩散系数进行测量和分析。结果表明,SiO_2颗粒的添加对硝酸钠、硝酸钾和solar salt的熔化潜热、比热容和热导率等热物理性质有显著的影响。与基盐相比,solar salt、硝酸钾和硝酸钠在液态的比热容值分别增加了4.7%~15.89%、3.9%~33.5%、1.9%~11.86%;测得的热导率分别最大增加了17.16%、39.7%、9.5%。     

添加纳米SiO2对单组分及二元硝酸盐热物性的影响

熔盐作为相变材料,可以用作聚热太阳能电站中的储热介质,通过向基盐中添加不同比例的纳米材料可以显著增强熔盐的热物性。将20 nm的SiO₂纳米颗粒分别分散到硝酸钾、硝酸钠和solar salt （60% NaNO₃,40% KNO₃,均为质量分数）中制备成稳定的纳米流体,制备的每一种纳米流体都经过溶解、超生、干燥蒸发等过程。采用差式扫描量热法测量熔盐的比热容、熔化潜热、熔点等热物理性质,并采用激光闪射法对基盐和纳米熔盐的热扩散系数进行测量和分析。结果表明,SiO₂颗粒的添加对硝酸钠、硝酸钾和solar salt的熔化潜热、比热容和热导率等热物理性质有显著的影响。与基盐相比,solar salt、硝酸钾和硝酸钠在液态的比热容值分别增加了4.7%～15.89%、3.9%～33.5%、1.9%～11.86%;测得的热导率分别最大增加了17.16%、39.7%、9.5%。     

纳米SiO_2颗粒表面疏水化改性与调控

以原硅酸四乙酯(TEOS)作为硅源,使用St?ber法,制备出分布均匀、粒径大小可控的纳米SiO_2颗粒,探讨了氨水用量、改性剂用量、反应温度以及反应时间对其粒径的影响。以二氯二甲基硅烷作为纳米SiO_2的修饰改性剂,采用激光粒度仪和接触角测量仪对纳米SiO_2颗粒粒径和接触角进行了表征。结果表明,St?ber法制备的纳米SiO_2颗粒粒径平均在40 nm,当氨水用量逐渐增加时,纳米SiO_2颗粒粒径逐渐增大;当反应温度逐渐升高时,纳米SiO_2颗粒粒径逐渐减小;当反应时间逐渐增加时,纳米SiO_2颗粒粒径呈现逐渐增大的趋势,后趋于稳定。改性实验结果表明,纳米SiO_2接触角随改性剂二氯二甲基硅烷用量的增加而变大,其接触角在40.9～146.1°范围内可调。当二氯二甲基硅烷的用量为7.5%时,接触角达到最大值146.1°。修饰改性后纳米SiO_2颗粒可减少其团聚,颗粒更加分散均匀,由此实现了通过改性剂加量对纳米SiO_2颗粒表面润湿性的调控。     

纳米SiO_2颗粒表面疏水化改性与调控

以原硅酸四乙酯(TEOS)作为硅源,使用St?ber法,制备出分布均匀、粒径大小可控的纳米SiO_2颗粒,探讨了氨水用量、改性剂用量、反应温度以及反应时间对其粒径的影响。以二氯二甲基硅烷作为纳米SiO_2的修饰改性剂,采用激光粒度仪和接触角测量仪对纳米SiO_2颗粒粒径和接触角进行了表征。结果表明,St?ber法制备的纳米SiO_2颗粒粒径平均在40 nm,当氨水用量逐渐增加时,纳米SiO_2颗粒粒径逐渐增大;当反应温度逐渐升高时,纳米SiO_2颗粒粒径逐渐减小;当反应时间逐渐增加时,纳米SiO_2颗粒粒径呈现逐渐增大的趋势,后趋于稳定。改性实验结果表明,纳米SiO_2接触角随改性剂二氯二甲基硅烷用量的增加而变大,其接触角在40.9～146.1°范围内可调。当二氯二甲基硅烷的用量为7.5%时,接触角达到最大值146.1°。修饰改性后纳米SiO_2颗粒可减少其团聚,颗粒更加分散均匀,由此实现了通过改性剂加量对纳米SiO_2颗粒表面润湿性的调控。     

含氟两亲纳米颗粒的制备与表征

采用Stber方法合成SiO_2纳米颗粒,通过Pickering乳液模板法制备含氟两亲纳米颗粒(SiO_2/APTES/HFBA),并对其表面活性进行评价。利用粒径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和表面张力仪对含氟两亲纳米颗粒的粒径分布、化学组成和界面活性进行分析表征。结果表明,实验合成的SiO_2纳米颗粒粒径分布狭窄,平均粒径为192 nm。制备的含氟两亲纳米颗粒(SiO_2/APTES/HFBA)在质量分数达到0. 6%时,其在界面上的吸附达到饱和,此时,表面张力为35. 2 m N/m,具有较优异的界面活性。     

纳米颗粒对氨水鼓泡吸收CO_2影响的实验研究

为探究纳米颗粒对氨水吸收CO_2的影响,采用两步法配制了不同基液质量分数、不同纳米颗粒添加量的纳米流体,搭建了氨水鼓泡吸收CO_2的实验装置。分别测试了CO_2在纳米颗粒质量分数为1—8 g/L的TiO_2,CuO,SiO_2的纳米流体中尾气中CO_2吸收情况,并与空白吸收溶液进行对比,得出纳米颗粒的添加量、纳米颗粒种类、基液质量浓度等因素对脱除效率、脱除速率的影响。实验结果表明:添加TiO_2纳米颗粒能够增大脱除效率和脱除速率,脱除效率和脱除速率都随着颗粒添加量的增加先增大后减小,存在一个最佳固含量;SiO_2纳米流体更多地表现出的是对反应的抑制作用;CuO纳米流体其增强因子始终在1附近,未表现明显的增强或抑制作用;最佳固含量随着基液质量分数的增大而逐渐减小。结合实验结果对其机理进行了分析。     

纳米颗粒强化TETA溶液富液解吸CO2的实验研究

为探究纳米颗粒对TETA溶液富液解吸CO_2的影响,采用两步法配制了相同基液质量分数、不同纳米颗粒的纳米流体,以电热套和鼓泡床为解吸实验装置,分别检测了在富液中加入不同纳米颗粒及分散剂后,不同反应时刻,富液中CO_2的残余量,并与空白富液解吸结果作对比,得出纳米颗粒的种类、固含量和粒径及分散剂对解吸转化率、解吸增强因子和解吸能耗的影响。实验结果表明:添加TiO_2和Al_2O_3纳米颗粒可以显著地加快解吸的传质速率,解吸增强因子随固含量及粒径的增加先增大后变小,即存在最佳固含量和最佳粒径;SiO_2纳米颗粒对解吸过程的促进作用并不明显;纳米流体中加入分散剂后,促进传质能力增强,且解吸能耗降低,具有较好的经济性。结合纳米流体促进传质机理对实验结果做出了解释和分析。     

冷藏运输用Al_2O_3-H_2O纳米流体蓄冷相变时间分析

利用恒温浴槽分别对质量分数为5%,Al2O3粒径分别为10,20,50,100,500 nm和粒径为10 nm,质量分数分别为5%,10%,12%,15%,20%的两组Al2O3-H2O纳米流体进行冻结,分析了纳米流体和去离子水在冻结过程中的温度变化,讨论了Al2O3粒径和浓度对冻结过程的影响。结果表明,在去离子水基液中加入Al2O3纳米颗粒,减少了凝固相变时间,且当质量分数为5%时,相变时间随粒径增大而增加,粒径为10 nm时,相变时间最短;当粒径为10 nm,质量分数小于10%或大于12%时,相变时间均随质量分数的增大而增加,但质量分数为12%时,相变时间最短。相对于冰作为蓄冷材料,纳米蓄冷材料可节省蓄冷时间,有效提高能源利用效率。     

纳米复合相变蓄冷材料黏度特性的影响因素分析

测量了Cu-H_2O纳米复合相变蓄冷材料的黏度,研究了纳米颗粒质量分数、温度、纳米颗粒粒径及颗粒团聚对纳米复合材料黏度的影响。结果表明在最佳pH值和分散剂加入量条件下,纳米颗粒质量分数和温度对黏度的影响较大,纳米颗粒粒径和颗粒团聚是影响纳米复合材料黏度的重要因素。添加了Cu颗粒的纳米复合材料(质量分数5%),其行为属于牛顿流体。     

球状氧化铝纳米颗粒的制备与表征

采用液相法制备纳米氧化铝,通过改变反应温度、表面活性剂添加量、铝离子和尿素物质的量比等条件,研究了不同反应条件对生成纳米氧化铝的粒径、形貌等性质的影响。结果表明:纳米氧化铝制备的最佳反应温度是60℃,CTAB的最优含量为0.5%,得到的纳米氧化铝分散性能较好,粒径最小。随着尿素量的增加,制备出的颗粒粒径呈现先减少后增加的趋势,在Al³⁺和尿素物质的量比为1∶1时得到的产物粒度分布最好。最优条件下制得的产物为γ-Al₂O₃,平均粒径约35 nm,组成相均一,微观形貌为球形,粒径分布窄而且分散性较好,在导热填料领域应用前景广阔。     

超增溶自组装原位合成ZSM-5纳米分子筛

采用超增溶胶团法制备纳米ZSM-5分子筛。考察体系水含量、乳化剂用量、晶化温度和焙烧温度等因素对合成分子筛产品的粒径、晶体形貌、孔径、孔容和比表面积等的影响,并采用BET、XRD和TEM等手段对其进行表征。结果表明,制备纳米ZSM-5分子筛的最佳条件：n（H₂O）∶n（SiO₂）=90,乳化剂（RHP）质量分数为10%,晶化温度180 ℃,焙烧温度500 ℃。制得的粒子平均粒径（50～70） nm,大多数粒子为球形,粒径分布较窄,呈单分散且微粒不易团聚。     

两亲二氧化硅纳米颗粒的制备及性能研究

通过Pickering乳液模板法对硅烷化的SiO_2纳米颗粒的部分表面进行氟化改性,制备出两亲SiO_2纳米颗粒,并研究其在气/液表面上的自组装行为和泡沫性能。采用粒径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、表面张力仪、扫描电镜(SEM)和动态泡沫分析仪对两亲SiO_2纳米颗粒的粒径分布、化学组成、界面活性、石蜡乳滴的表面形貌和泡沫性能进行分析表征。结果表明:采用Stber方法合成的SiO_2纳米颗粒的平均粒径为104 nm;氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)处理后的SiO_2纳米颗粒在石蜡乳滴上排列的更加紧密有序,提高了改性效率;当两亲SiO_2纳米颗粒浓度达到0.6%时,两亲SiO_2纳米颗粒在界面上的吸附达到饱和,此时表面张力平衡值下降到32.7 m N/m,展现出良好的界面活性;泡沫性能测试结果表明,两亲颗粒有效地抑制了气泡合并、歧化作用和液膜排液,制备的泡沫具有良好的稳定性。     

纳米SiO_2改性磺/羧酸混合型水性聚氨酯杂化乳液的制备与研究

用自制的新型纳米SiO_2聚酯二醇分散体,制备了一系列纳米SiO_2改性的磺/羧酸混合型水性聚氨酯(WPU)杂化乳液;以傅里叶红外光谱(FT-IR)、粒径分析仪、电子拉力机、热重分析仪等仪器分析进行表征。研究发现,随着纳米SiO_2分散体含量的增加,乳液由乳白变为浑浊,涂膜的硬度增加,吸水率明显降低;当纳米SiO_2质量占预聚体总量的2%时,涂膜铅笔硬度达到了H,吸水率降低至7.9%,拉伸强度达到20 MPa;硬段的分解温度达到330℃,软段的分解温度为400℃,涂膜热稳定性相对较好。     

纳米SiO2中添加大粒径组分的流化性能

以平均原生粒径为10nm的SiO2为原料，采用添加较大球形玻璃珠颗粒的方法，在内径为60nm的有机玻璃流化床中，考察了在不同添加量和不同添加颗粒粒径的情况下，纳米颗粒SiO2在流化性能。实验表明，纳米颗粒SiO2的流化经历了沟流、节涌破碎和聚团4个阶段，但当添加玻璃珠的量大于10：1或添加玻璃珠粒径不大于0．13mm时，SiO2的流化质量较好，并可采用床层压降曲线来表示其流化性能。     

环境友好型溴虫腈纳米农药的制备及其光降解活性

采用硬脂酸对纳米Ag/TiO2颗粒表面进行亲脂性改性,将溴虫腈原药、改性后的Ag/TiO2和适当的添加剂经高速剪切制成颗粒分布均匀、平均粒径约为100 nm的纳米农药制剂。光降解实验表明,该制剂在黑暗15 d内,分解率低于0.5%,而在室内(不受太阳光直射)放置15 d时,溴虫腈纳米制剂分解率达到12.3%,在太阳光直射下放置3 d的分解率为67.5%,紫外光照22.5 h时,纳米制剂分解率是常规制剂的7.9倍。纳米溴虫腈制剂有较高的光降解活性。     

碳纳米管/石蜡复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的碳纳米管,通过两步法制备碳纳米管/石蜡复合相变材料,并对复合相变材料的热物性参数和相变性能进行了测试和表征。搭建试验台对复合相变材料进行蓄放热实验。结果表明,复合相变材料的相变温度与纯石蜡基本一致,相变潜热随纳米颗粒的添加量增大而减小;复合相变材料的凝固强化效果随碳纳米管添加量的增大而增强,添加量为体积分数2%时,凝固速率可以提升16.3%;对于熔化过程,导热和对流换热共同作用着复合相变材料的熔化速率能否被强化。     

碳纳米管/石蜡复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的碳纳米管,通过两步法制备碳纳米管/石蜡复合相变材料,并对复合相变材料的热物性参数和相变性能进行了测试和表征。搭建试验台对复合相变材料进行蓄放热实验。结果表明,复合相变材料的相变温度与纯石蜡基本一致,相变潜热随纳米颗粒的添加量增大而减小;复合相变材料的凝固强化效果随碳纳米管添加量的增大而增强,添加量为体积分数2%时,凝固速率可以提升16.3%;对于熔化过程,导热和对流换热共同作用着复合相变材料的熔化速率能否被强化。     

基于纳米氢氧化铝颗粒的Pickering乳液制备

以异丙醇铝为原料,采用醇盐水解?水热法制备勃姆石型纳米氢氧化铝颗粒,优化制备条件;以所制颗粒为稳定剂、角鲨烯为油相,通过超声破碎法制备Pickering乳液,考察了颗粒浓度、水相成分、超声时间及功率对Pickering乳液粒径及稳定性的影响。结果表明,水热温度200℃、水热时间2 h条件下,可制得结晶度高且均一的勃姆石型纳米氢氧化铝颗粒,平均粒径为55.70?9.20 nm,多分散性指数(PDI)为0.187?0.011;所制Pickering乳液平均粒径为1870?55 nm,PDI=0.120?0.010,可在室温下稳定储存120 d以上,且生物相容性良好,有望应用于生物医药领域。     

新型水性有机-无机杂化材料

合成了一种聚氨酯脲-聚丙烯酸酯/改性纳米氧化硅水性杂化材料,固体物质量分数为30%,电镜和红外光谱表明有粒径8～10nm的无机粒子包围在粒径50～200nm的聚合物颗粒之外,两者之间存在氢键。杂化材料水分散液的热、机械、冻融稳定性好。成膜后的强度、耐水、耐溶剂和粘附性能均随无机纳米粒子含量的增加而改善。