不同降温方式对单晶石墨烯氢气刻蚀的改善

以化学气相沉积（CVD）的方法在铜衬底上制备了大尺寸的单晶石墨烯。研究了在3种不同降温方式下，石墨烯受氢气刻蚀程度的变化，以及在降温过程中通入甲烷后，对刻蚀的影响与改善，并对刻蚀机理进行了探讨。结果表明：经开盖降温的石墨烯受刻蚀最轻，随炉降温的样品受刻蚀次之，缓慢降温的样品受刻蚀最为严重。在降温过程中通入甲烷之后，3种样品的刻蚀都得到了进一步的改善，且开盖降温样品的结晶质量有大幅提升；随炉降温样品的结晶质量有小幅提升；缓慢降温样品的结晶质量有所下降。     

光电化学刻蚀方法去除SiC衬底外延石墨烯缓冲层及其表征

高温条件下裂解碳化硅（SiC）单晶,在直径5 cm的4H-SiC（0001）面制备出单层石墨烯。利用光电化学刻蚀方法,使KOH刻蚀液与SiC发生反应,降低石墨烯与衬底之间的相互作用力,去掉原位生长过程中SiC衬底与石墨烯之间存在的缓冲层,获得准自由的双层石墨烯。首先通过对比不同的电流密度和光照强度,总结出电流密度为6 mA·cm^-2、紫外灯与样品间距为3 cm时,石墨烯缓冲层的去除效率以及石墨烯质量皆为最佳。采用此优化后工艺处理的样品,拉曼光谱表明原位生长的缓冲层与衬底脱离,表现出准自由石墨烯的特性。X射线光电子能谱（XPS）C1s谱图中代表上层石墨烯与衬底Si悬键结合的S1、S2特征峰消失,即石墨烯缓冲层消失。通过分析刻蚀过程中的电化学曲线,提出了刻蚀过程的化学反应过程中的动态特性。     

光电化学刻蚀方法去除SiC衬底外延石墨烯缓冲层及其表征

高温条件下裂解碳化硅(SiC)单晶,在直径5cm的4H-SiC(0001)面制备出单层石墨烯。利用光电化学刻蚀方法,使KOH刻蚀液与SiC发生反应,降低石墨烯与衬底之间的相互作用力,去掉原位生长过程中SiC衬底与石墨烯之间存在的缓冲层,获得准自由的双层石墨烯。首先通过对比不同的电流密度和光照强度,总结出电流密度为6mA·cm-2、紫外灯与样品间距为3cm时,石墨烯缓冲层的去除效率以及石墨烯质量皆为最佳。采用此优化后工艺处理的样品,拉曼光谱表明原位生长的缓冲层与衬底脱离,表现出准自由石墨烯的特性。X射线光电子能谱(XPS)C1s谱图中代表上层石墨烯与衬底Si悬键结合的S1、S2特征峰消失,即石墨烯缓冲层消失。通过分析刻蚀过程中的电化学曲线,提出了刻蚀过程的化学反应过程中的动态特性。     

降温模式对甲烷水合物形成的影响

在定容条件下,以两种不同的降温模式(缓慢降温和快速降温)进行甲烷水合物在沉积物中的形成实验. 结果表明,甲烷水合物在沉积物中的形成过程包括气液溶解、核化、生长、稳定4个阶段. 在相同的初始条件下,降温模式对水合物生成的热力平衡影响较小,但对水合物生成动力学有显著改变. 快速降温下水合物生长速度明显快于缓慢降温,随着水合物初始条件不同,缓慢降温比快速降温水合物形成时间约增加21.4%~28.8%.     

局部低温诱发过冷三水醋酸钠释能特性实验研究

利用半导体制冷局部低温诱发稳定过冷的三水醋酸钠溶液凝固,实验研究不同含水量、样品质量、输入功率等条件下过冷溶液结晶诱导期及释热特性。结果表明:随样品含水量增加,整体呈现结晶诱导期增加,释热温度下降的趋势,含水量44%作为较理想的体系配比,结晶诱导期为2 min,稳定放热温度达52.8℃;诱发过程中制冷装置输入功率越大,容器壁面降温越快,较容易触发,功率为280 W的结晶诱导期是功率为70 W的1/3;样品质量越大,结晶诱导期越短,稳定放热温度相对较高,放热时间趋长。实验结果为稳定过冷水合盐局部低温诱发凝固释能系统设计提供依据。     

局部低温诱发过冷三水醋酸钠释能特性实验研究

利用半导体制冷局部低温诱发稳定过冷的三水醋酸钠溶液凝固,实验研究不同含水量、样品质量、输入功率等条件下过冷溶液结晶诱导期及释热特性。结果表明：随样品含水量增加,整体呈现结晶诱导期增加,释热温度下降的趋势,含水量44%作为较理想的体系配比,结晶诱导期为2 min,稳定放热温度达52.8℃;诱发过程中制冷装置输入功率越大,容器壁面降温越快,较容易触发,功率为280 W的结晶诱导期是功率为70 W的 1/3;样品质量越大,结晶诱导期越短,稳定放热温度相对较高,放热时间趋长。实验结果为稳定过冷水合盐局部低温诱发凝固释能系统设计提供依据。     

聚丙烯/共聚酯/蒙脱土复合材料结晶行为的研究

采用热台偏光显微镜研究了聚丙烯(PP)/共聚酯(COPET)以及PP/COPET/蒙脱土(MMT)复合材料等温结晶时的结晶形态,结果表明:两样品均呈现清晰的球晶所特有的黑十字消光图像,PP/COPET/MMT复合材料的球晶尺寸比PP/COPET样品的球晶尺寸大大减小。采用差示扫描量热法对PP/COPET以及PP/COPET/MMT复合材料的非等温结晶行为进行了研究,结果表明:随着MMT含量的增加,复合材料样品的结晶初始温度和结晶峰温基本呈现逐渐降低趋势,结晶放热焓随MMT含量增加先增加后减小;在不同的降温速率下结晶,两种样品结晶峰温均随降温速率的增大而降低,结晶放热焓也随着结晶速率的增大而降低。采用Jeniorny法处理了PP/COPET和PP/COPET/MMT样品的非等温结晶过程,得出了两体系的结晶速率总体上随着冷却速率的增加而加快,为多维结晶生长体系。     

用Avrami-Ozawa模型研究6-叔丁基间甲酚非等温结晶动力学

主要研究了6-叔丁基间甲酚（3M6TB）的静态熔融结晶动力学。通过差示扫描量热仪（DSC）在不同的降温速率下测定降温结晶过程中的放热曲线,然后对数据进行分析得到相对转化度随温度变化的关系。用Avrami-Ozawa模型处理试验数据得到3M6TB静态熔融结晶过程的力学参数F_T（达到给定结晶度所需要的冷却速率的值）以及θ（Avrami常数对Ozawa常数的比值）,F_T和θ均随着降温速率的增大而增大,导致在本研究试验条件下一定结晶时间内3M6TB的相对结晶度随降温速率的增加而提高。     

PET/PTT合金非等温结晶行为的研究

采用差示扫描量热仪对熔融共混制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）/聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）合金的非等温结晶行为进行研究。结果表明,在相同的降温速率时, 随着PTT含量的增加,PET/PTT合金结晶峰温度向低温方向移动,而且当合金中PET与PTT含量接近时,合金样品出现了双重结晶峰;在降温结晶的过程中,随着降温速率的增大,各合金样品结晶峰温度均降低,其结晶峰均宽化;采用Jeziorny法对上述非等温结晶过程进行了分析,分析结果表明,随着降温速率的增大,各合金样品非等温结晶速率常数增加,其Avrami指数在1~5之间,并且逐渐减小。     

测试速率对PEG/GO定型相变材料熔融和结晶性能的影响

以聚乙二醇/氧化石墨烯(PEG/GO)定型相变材料为测试样品,采用差示扫描量热法(DSC)对其熔融、结晶性能进行了表征,研究了测试速率(即升/降温速率)对该相变材料熔融、结晶温度和热焓的影响。结果表明:随着降温速率的增加,PEG/GO相变材料的结晶温度逐渐降低;随着升温速率的增加,材料的熔融温度逐渐提升;测试速率越高,焓值越小;随着GO加入量的增加,升降温时的焓值均呈现降低的趋势;相同GO含量的PEG/GO定型相变材料,其熔融焓总是大于同等测试速率下得到的结晶焓,而且测试速率越快,差值越大;在相同测试速率下,GO的添加量基本不会对PEG/GO相变材料的熔融、结晶温度产生影响。     

青霉胺结晶热力学及拆分工艺研究

实验测定了DL-及D-青霉胺在273.15~333.15 K、不同质量比乙醇-水混合溶剂中的溶解度,以此确定了合适的结晶溶剂比例。绘制了273.15、283.15、293.15、303.15、313.15和323.15 K下青霉胺溶解度曲线。测定了D-和DL-青霉胺以及ee值为87%溶液的介稳区宽度。研究了不同ee值饱和溶液（饱和温度为313.15 K）在不同初始过冷度下起始成核情况及ee值为87%的饱和溶液在不同初始过冷度和晶种量下的等温结晶过程。最后考察了不同降温速率、晶种量对ee值为87%原料的结晶拆分情况。结果表明,对于等温结晶过程,随着结晶进行,产品ee值下降,且初始过冷度越大、晶种加入量越多,ee>99%的产品收率越高;对于降温结晶过程,产品ee值随收率增大而减小,且降温速率越慢、晶种加入量越多,ee>99%的产品收率越高。     

层熔融结晶法制备高纯度磷酸

动态层熔融结晶技术净化磷酸,具有分离效率高、能耗低、无污染等优点,绿色环保。采用程序冷冻法研究了动态层熔融结晶净化磷酸过程中的传质、传热、结晶动力学和杂质分布。研究表明,磷酸晶层生长速率随磷酸熔体起始浓度和冷端降温速率的增加而增加,达结晶平衡态时,晶层平均厚度随磷酸熔体起始浓度的增加和降温终点温度的降低而增加,研究建立了晶层的增长速率和平均厚度与过程操作参数的关联模型;晶层传热能力和杂质的分离效率随着磷酸熔体起始浓度和降温终点温度的降低而增加;采用优化的工艺条件,通过一次结晶纯化,可将质量分数为86.79%的磷酸溶液纯度提高至90.8%,杂质氟离子的质量分数由3×10~(-5)下降到4.5×10~(-6),杂质去除率达85%。     

碳化物衍生碳的制备及其在气体存储与超级电容器领域的应用研究进展

介绍了二元碳化物与三元碳化物作为前体制备碳化物衍生碳,概述了碳化物衍生碳的几种常见命名,详细阐述了管式炉中氯气高温刻蚀碳化物、多孔化碳材料的制备工艺过程和原理,总结了碳化物衍生碳孔径结构及应用,并着重介绍了在储氢储甲烷和超级电容器电极材料两方面的应用研究。碳化物衍生碳材料的甲烷吸附存储量可以达到18.5%（质量分数）,氢的吸附存储量达到6.2%（质量分数）,作为超级电容器电极材料,它的质量比电容是120F/g,且具有非常高的体积比电容（90F/cm3）,在MEMS等小型化微电子器件中有重要的应用。最后展望了这种新型碳材料通过调控微观结构与改善性能在更多领域的重要应用。     

连续微氧导入沼气发酵过程H2S原位脱除研究

建立微氧连续通入沼气厌氧发酵中试装置,实现H_2S原位脱除的目的。以水稻秸秆为原料进行高温(55℃)发酵,探究沼气微氧发酵过程中通氧量对H_2S原位脱除及微生物群落特征的影响。结果表明,微量O_2的通入使得发酵平稳期沼气产气量、甲烷产量及甲烷体积分数明显增加,但与O_2通入量不成正比;通氧量以150 mL·L~(-1)·d~(-1)为宜,此时沼气产气量高出对照组约23%,甲烷产量也最大,并高出对照组约27%。H_2S的去除率随通氧量的增加而提高,通氧量为150 mL·L~(-1)·d~(-1)时,H_2S脱除效率达98.0%,且沼气中残留的O_2体积分数可控制在0.5%以下;微量O_2的通入可明显促进挥发性脂肪酸的降解,pH可维持在7.0～8.5,有效提高了沼液中化学需氧量及总固体的降解率。微氧条件下发酵液中微生物多样性仅有轻微变化,古菌和细菌的群落结构也未受明显影响。     

MXene材料的制备及其对液体石蜡润滑性能的研究

本文以TiH2/2TiC/1.1Al的混合粉末为原料,在管式炉中通入氩气作为保护气氛,在1450℃保温2h制备出高纯Ti3AlC2.在室温下,将Ti3AlC2粉末浸入浓度为40％与50％的氢氟酸溶液中磁力搅拌24 h,选择性刻蚀掉Ti3AlC2结构中的Al元素,利用XRD和SEM来表征剥离产物,结果表明,Ti3AlC2的层状结构明显分离开来,成功制备出了类石墨烯的二维晶体材料MXene.利用万能摩擦磨损试验机测试了添加不同含量MXene的液体石蜡的润滑性能,结果表明,添加适量的MXene对液体石蜡的润滑性能有所改善.     

酒石酸钾钠结晶工艺的优化

通过控制降温速率和添加晶种优化了酒石酸钾钠结晶工艺,采用简化的降温程序,添加质量分数为8%的晶种时,酒石酸钾钠晶体的结晶形态良好,产品中粒度16~20目的晶体质量分数可达到80%以上。工业实验表明,优化的结晶工艺能有效地改善酒石酸钾钠晶体的粒度分布。     

高氯酸铵的球形化结晶工艺和性能表征

为获得球形化高氯酸铵(AP),利用重力法测试了AP在水中的溶解度,采用Vant′t Hoff方程和Apelblat方程对溶解度数据进行拟合,建立溶解度模型;采用冷却结晶法制备了球形化AP晶体,分析了结晶液初始质量分数、搅拌速率、降温速率及养晶时间对产品形貌及粒度分布的影响;分别对非球形AP原料和球形化AP样品进行了吸湿性能、松散堆积密度、流散性、热稳定性的表征。结果表明,AP在水中的溶解度随着温度的升高而增加,Apelblat方程和Vant′t Hoff方程的R²接近于1,且MAPD均小于3%;最佳冷却结晶工艺为:搅拌速率为230r/min,结晶液初始质量分数为35%,降温速率为0.5℃/min,养晶时间为3h;球形化AP样品的吸湿性能、松散堆积密度、流散性、热稳定性相比于非球形AP原料有明显改善。     

还原氧化石墨烯对PP结晶和力学性能的影响

采用硼氢化钠对氧化石墨烯(GO)进行还原制备了还原氧化石墨烯(GE),通过熔融共混法制备了还原氧化石墨烯/聚丙烯(GE/PP)复合材料。研究了不同的GE用量对GE/PP复合材料的结晶性能和力学性能的影响。结果表明:随着GE含量增加,GE在PP中的分散性得到改善;GE质量分数增加到2.0%时,复合材料的结晶温度提高了4.4℃,结晶能力提高,拉伸强度提高了12.9 MPa。     

不同熔融指数聚丙烯的非等温结晶动力学

为改善聚丙烯(PP)的结晶性能,以β-成核剂作为添加剂,通过差示扫描量热法对不同熔融指数的PP样品在相同降温速率下的非等温结晶动力学进行了研究,通过Avrami方程以及Jeziorny方法对测试结果进行结晶动力学分析,结果表明：加入β-成核剂提高了PP在降温时的结晶温度,减小了结晶的温度区间,加快了结晶速率。     

成核剂对聚乳酸挤出流延膜结晶性能的影响

聚乳酸作为一种优异的可降解塑料近年来发展迅速,受PLA结晶性速度慢,脆性高的影响,改善PLA结晶性能的研究日益受到关注。本文研究了两种成核剂对挤出流延PLA结晶性能的影响。实验结果显示,挤出流延的PLA薄膜的结晶度仍然很低,在升温过程有明显的冷结晶行为,成核剂对PLA结晶的贡献远低于冷却速度的影响。相较于TMC300,使用滑石粉(Talc)作为成核剂,能更快提升PLA的结晶速率,提升结晶完善性。挤出流延的PLA膜还需要经过退火处理使结晶完善,释放加工过程的取向内应力。使用两种成核剂的样品大约经过20分钟的热处理即可完成结晶,在退火过程,Talc显示出更为优越的结晶加速行为。因此相较而言,Talc更适合在PLA挤出流延制膜中应用。