有机羧酸改性氧化铝纳米颗粒在聚丙烯中的成核效果研究

利用正庚酸、硬脂酸、环己基甲酸和苯甲酸对氧化铝纳米粒子表面进行化学改性,研究了改性粒子表面的基团结构以及接枝量对其在聚丙烯(iPP)基体中成核效果的影响。结果表明：与直链烷基和环烷基羧酸相比,苯甲酸改性颗粒(BA-Al₂O₃)具有优异的成核效果,当BA-Al₂O₃的添加量为0.1%(质量)时,成核聚丙烯的结晶温度和弯曲模量相对于纯iPP分别提高了9.4℃和21.9%。改性纳米颗粒BA-Al₂O₃的苯甲酸接枝量对复合材料的结晶温度和力学性能也有重要影响,接枝量小于1.3 mmol/(g Al₂O₃)时,BA-Al₂O₃的成核效果随接枝量增加而显著增加;接枝量大于1.3 mmol/(g Al₂O₃)时,成核效果略微增加。所以,通过调控改性颗粒的表面结构,可以有效提升iPP复合材料的结晶和力学性能。     

液相法制备棒状Al2O3及Al2O3-ZrO2陶瓷复合粉体

采用二乙三胺五乙酸（DTPA）为配合剂,以简易的液相法合成出微纳米纤维状Al和Al-Zr前体,煅烧处理制备了棒状α-Al₂O₃和Al₂O₃-ZrO₂复合陶瓷粉体。同时研究了DPTA∶Al³⁺质量比、反应温度与时间对陶瓷粉体形态的影响。利用X射线衍射（XRD）、热分析（TG/DSC）以及扫描电子显微镜（SEM）对粉体进行了表征。结果表明：较高的DTPA∶Al³⁺质量比以及较长的反应时间有利于制备高长径比的纤维棒状Al和Al-Zr配合物前体。合成纳米纤维状α-Al₂O₃和Al₂O₃-ZrO₂前体的最优条件是反应温度60℃,反应时间5.5h,DTPA∶Al³⁺比例为1.2∶1。相应地,该前体煅烧后可以制备出棒状α-Al₂O₃和Al₂O₃-ZrO₂复合陶瓷粉体。     

爆轰法制备纳米氧化铈的提纯工艺参数研究

通过正交试验研究爆轰法制备氧化铈粉末的提纯工艺,并对影响氧化铈纯度的各种因素进行详细的研究。研究表明,适当的降低氧化铈的质量浓度可以有效的提升氧化铈粉体的纯度;同时酸洗的时间、酸洗的反应温度、硝酸浓度均对氧化铈粉末的纯度有较大影响,得出了氧化铈粉体提纯的最佳工艺条件为:酸洗时间12 h,氧化铈质量浓度66.7 g/L,硝酸浓度0.6 mol/L,酸洗反应温度90℃。按此提纯工艺可以得到纯度为99.95%的氧化铈粉末。     

机械和超声波分散对纳米Al2O3颗粒在聚酯树脂中的分散及涂层性能的影响

将纳米Al₂O₃颗粒分别通过机械和超声波分散工艺分散到聚酯树脂中，研究了机械分散转速和分散方式对纳米Al₂O₃/聚酯树脂复合涂层性能及纳米Al₂O₃在聚酯树脂中的分散性的影响；通过研究复合涂层的耐盐雾性、硬度、耐磨性等，确定了最佳分散工艺。结果表明：纳米Al₂O₃颗粒可在1 500 r/min的机械分散下形成均匀分散体系，再用超声波分散可进一步提升分散效果和涂料的稳定性，有效减少纳米Al₂O₃在水性聚酯树脂中的团聚，在提高所得复合涂层硬度、耐磨性的同时，增强其耐腐蚀性。     

基于响应曲面法的纳米颗粒增强水泥浆体制备研究

基于响应曲面法,考虑纳米颗粒掺量、减水剂掺量、水胶比三个关键影响因素,以水泥硬化浆体抗压强度为响应,利用中心复合设计法设计试验,建立纳米SiO₂、纳米CaCO₃、纳米Al₂O₃增强水泥浆体的强度模型,并以纳米CaCO₃增强水泥浆体强度模型为例,分析各因素对强度的影响规律,对强度模型进行验证。结果表明,当纳米颗粒与水泥质量比为0.027 0、减水剂与水泥质量比为0.017 5、水胶比为0.25时,三种纳米颗粒增强水泥浆体具有较高强度。纳米SiO₂、CaCO₃、Al₂O₃增强水泥浆体的强度模型具有较高的精度和可靠性。纳米CaCO₃增强水泥浆体的抗压强度响应值随着纳米颗粒掺量、减水剂掺量的增大先增大后减小,随着水胶比的增大逐渐减小。     

盐酸酸洗废液制备α-纳米Fe2O3的工艺优化

以氧化铁皮作为除酸剂,与盐酸酸洗废液反应制得FeCl₂溶液,再采用空气-双氧水双重氧化和沉淀法从中制得α-Fe₂O₃纳米颗粒。分析了FeCl₂质量浓度、氨水质量浓度、超声时间和煅烧温度对产物的的粒径和纯度的影响。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对产物的形貌和结构进行了表征。优化实验结果表明,FeCl₂质量浓度为16 g/L,氨水质量浓度为7.5 g/L,超声时间为50 min,煅烧温度为750℃时,制得了分散性虽然一般,但纯度较高的α-Fe₂O₃,其含量高达95.3%,平均晶粒尺寸约为38.2 nm。这为盐酸酸洗废液的资源化利用提供了实验基础。     

金属铝粉和纳米Al2O3粉对陶瓷结合剂性能的影响

将金属铝粉、纳米Al₂O₃粉引入基础陶瓷结合剂,通过红外光谱分析陶瓷结合剂玻璃结构,X射线衍射表征其物相变化,并测试其耐火度,利用扫描电镜分析陶瓷结合剂立方氮化硼(CBN)复合材料的微观结构,并测试抗折强度,系统分析了金属铝粉、纳米Al₂O₃粉的单掺及复掺对陶瓷结合剂性能的影响。结果表明,金属铝粉使陶瓷结合剂耐火度升高,玻璃结构没有明显改变,部分铝粉转变为Al₂O₃,添加金属铝粉的陶瓷结合剂CBN复合材料抗折强度随烧结温度升高而提高。纳米Al₂O₃粉使陶瓷结合剂耐火度降低,呈玻璃相,但有少量Al₂SiO₅晶体和Li_xAl_xSi_3-xO₆晶体析出,添加纳米Al₂O₃粉的陶瓷结合剂CBN复合材料烧结温度720 ℃时出现较高抗折强度,达93.7 MPa。金属铝粉和纳米Al₂O₃粉的复掺有利于玻璃网络结构的键合,陶瓷结合剂以玻璃相为主,也有少量晶体析出,二者复掺对提高陶瓷结合剂CBN复合材料抗折强度更有优势,但烧结温度也相应升高,烧结温度740 ℃时抗折强度达最高值,为97.4 MPa。     

原子层沉积技术在钛改性多孔氧化铝上的应用

采用原子层沉积技术进行Al₂O₃表面钛改性,利用N2吸附-脱附、X射线衍射、X射线荧光分析、透射电镜和热重-微分热重-差示扫描量热等表征手段对改性前后的Al₂O₃载体进行表征。结果表明,钛分散到Al₂O₃表面,Al₂O₃载体表面氧化钛为锐钛矿结构,改性后的载体具有良好的热稳定性。钛分散性与Al₂O₃表面化学环境有关,钛对多孔Al₂O₃表面改性可以通过原子层沉积技术实现。     

Al2O3掺杂对γ-C2S碳化性能的影响

本文研究了Al₂O₃掺杂对γ-C₂S熟料粒径、微观结构和力学性能的影响。试验结果表明:Al₂O₃掺杂不会改变γ-C₂S的晶型,但显著改变了其形貌;纯相γ-C₂S颗粒表面褶皱较多,颗粒尺寸较大,掺杂Al₂O₃后γ-C₂S颗粒表面褶皱消失而变得光滑;γ-C₂S碳化体的抗压强度与碳化程度随着Al₂O₃掺量的提高逐渐增加。通过碳化反应温升并结合碳酸钙衍射峰的半峰宽和X射线衍射仪(XRD)定量分析表明,Al₂O₃掺杂延缓了碳化放热,有利于碳化反应的持久进行,同时促进了碳酸钙晶粒的生长和数量的增加,从而使碳化程度更高,基体结构更加密实,因而抗压强度更高。     

纳米Al2O3/SBR复合改性沥青高温性能研究

本文为研究纳米Al₂O₃的掺入对纳米Al₂O₃/SBR(丁苯橡胶)复合改性沥青高温性能的作用，通过针入度、延度、软化点三大基本指标与动态剪切流变(DSR)试验进行分析，试验结果表明：纳米Al₂O₃的掺入改变了沥青的三大指标，DSR试验中，相同高温下纳米Al₂O₃/SBR复合改性沥青较基质沥青及SBR改性沥青的车辙因子有明显的提升。所以，通过掺入纳米Al₂O₃改善沥青高温性能是可行的。     

化学链燃烧过程Fe2O3/Al2O3载氧体表面CH4反应：ReaxFF-MD模拟

借助ReaxFF-MD方法,对化学链燃烧过程Al₂O₃负载Fe₂O₃载氧体（Fe₂O₃/Al₂O₃）表面CH₄反应过程模拟,探究Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃-CH₄体系燃烧过程的调控机制。研究发现添加Al₂O₃惰性载体改变了化学链燃烧过程中Fe₂O₃载氧体反应性和Fe₂O₃/Al₂O₃-CH₄反应体系的热力学和动力学行为。主要是促进了Fe₂O₃载氧体表面CH₄氧化,并对CH₄反应过程、中间体、产物及其反应速率和放热量等均具有显著促进和调控作用。原因在于Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃活性相中晶格氧的活化作用促进了晶格氧的迁移-扩散-释放。添加惰性载体增强了Fe₂O₃载氧体在化学链燃烧过程晶格氧释放速率和释放量,有利于CH₄氧化燃烧向合成气的高效、清洁转化,强化了化学链燃烧过程,满足当前能源高效转化和碳减排目标。     

化学链燃烧过程Fe2O3/Al2O3载氧体表面CH4反应：ReaxFF-MD模拟

借助ReaxFF-MD方法,对化学链燃烧过程Al₂O₃负载Fe₂O₃载氧体（Fe₂O₃/Al₂O₃）表面CH₄反应过程模拟,探究Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃-CH₄体系燃烧过程的调控机制。研究发现添加Al₂O₃惰性载体改变了化学链燃烧过程中Fe₂O₃载氧体反应性和Fe₂O₃/Al₂O₃-CH₄反应体系的热力学和动力学行为。主要是促进了Fe₂O₃载氧体表面CH₄氧化,并对CH₄反应过程、中间体、产物及其反应速率和放热量等均具有显著促进和调控作用。原因在于Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃活性相中晶格氧的活化作用促进了晶格氧的迁移-扩散-释放。添加惰性载体增强了Fe₂O₃载氧体在化学链燃烧过程晶格氧释放速率和释放量,有利于CH₄氧化燃烧向合成气的高效、清洁转化,强化了化学链燃烧过程,满足当前能源高效转化和碳减排目标。     

Oxides of copper, ceria promoted copper, manganese and copper manganese on Al2O3 for the combustion of CO, ethyl acetate and ethanol

Combustion of CO, ethyl acetate and ethanol was studied over CuO_x/Al₂O₃, CuO_x–CeO₂/Al₂O₃, CuMn₂O₄/Al₂O₃ and Mn₂O₃/Al₂O₃ catalysts. It was found that modification of the alumina with ceria before subsequent copper oxide deposition increases the activity for combustion of CO substantially, but the effect of ceria was small on the combustion of ethyl acetate and ethanol. The activity increases with the CuO_x loading until crystalline CuO particles are formed, which contribute little to the total active surface. The CuO_x–CeO₂/Al₂O₃ catalyst is more active than the CuMn₂O₄/Al₂O₃ catalyst for the oxidation of CO but the CuMn₂O₄/Al₂O₃ catalyst is more active for the combustion of ethyl acetate and ethanol.

Thermal ageing and water vapour in the feed caused a modest decrease in activity and did not affect the CuO_x–CeO₂/Al₂O₃ and CuMn₂O₄/Al₂O₃ catalysts differently. In addition, no difference in intermediates formed over the two catalysts was observed.

Characterisation with XRD, FT-Raman and TPR indicates that the copper oxide is present as a copper aluminate surface phase on alumina at low loading. At high loading, bulk CuO crystallites are present as well. Modification of the alumina with ceria before the copper oxide deposition gives well dispersed copper oxide species and bulk CuO crystallites associated to the ceria, in addition to the two copper oxide species on the bare alumina. The distribution of copper species depends on the ceria and copper oxide loading. The alumina supported copper manganese oxide and manganese oxide catalysts consist mainly of crystalline CuMn₂O₄ and Mn₂O₃, respectively, on Al₂O₃.     

基于铁基载氧体的无烟煤化学链燃烧过程中硫分布特性

在间歇式固定床反应器上,基于Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体,研究了还原阶段反应温度和Fe₂O₃负载量对无烟煤化学链燃烧产物及S元素分布的影响。研究结果表明,含碳气体释放量随反应温度升高而增加,随Fe₂O₃负载量先增加后减少。产物中CO₂比例随反应温度升高先增加后减少,在850℃时达到最高（37.6%）。在实验条件下,未检测到SO₂生成。反应2 h时,载氧体中S元素的富集程度随温度和Fe₂O₃负载量升高而增加;5.5 h时,载氧体中S元素分布比例随温度升高而显著降低。利用SEM分析了载氧体表面微观形态结构。分析表明,Fe₂O₃负载量大于40%会导致载氧体轻微烧结。     

空调用纳米有机复合相变蓄冷材料制备与热物性

针对目前空调用有机相变蓄冷材料热导率低的问题,将具有高导热性的纳米材料(MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃)添加到所开发制备的二元复合有机蓄冷材料(质量比73.7:26.3的辛酸/肉豆蔻醇)中,从纳米材料的种类和浓度两方面,研究其对复合有机蓄冷材料热物性的影响。实验发现:对于MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃ 3种纳米材料,当其质量分数分别小于0.3%、0.4%、0.8%时,对应纳米复合材料热导率随纳米材料浓度的增加幅度较为明显;与原二元复合有机相变蓄冷材料相比,添加0.3%的MWNTs,热导率提高26.3%;添加0.4%的Al₂O₃,热导率提高13.1%;添加0.8%的Fe₂O₃,热导率提高32.1%;当在一定纳米材料质量分数(如0.7%)下,加入纳米颗粒的复合材料导热性能效果依次为Fe₂O₃>MWNTs>Al₂O₃。不同纳米粒子的添加对原蓄冷材料的相变温度和相变潜热影响很小,相变温度变化波动最大为0.4℃,相变潜热变化波动范围最大为1.4%。     

Structural and chemical promoter effects of alkali (earth) and cerium oxides in CO oxidation on supported gold

Nanostructured Au/Al₂O₃ catalysts prepared by deposition–precipitation with urea were characterized by X-ray diffraction (XRD) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and tested for low temperature CO oxidation. The paper is focused on the effect of two different kinds of additives on the structure and reactivity of Au/Al₂O₃ for CO oxidation: (1) alkali (earth) metal oxides and (2) ceria. The structural properties of nanosized Au particles are drastically affected by the presence of additives. The main role of the alkali (earth) metal oxides is to stabilize the small Au particles against sintering, such that when BaO is added to Au/Al₂O₃, full CO conversion is already achieved at room temperature. For this reaction ceria addition does not result in a higher activity. However, when both BaO and CeO_x are added to Au/Al₂O₃, the catalytic performance of the multicomponent catalyst resembles that of Au/BaO/Al₂O₃.     

不同金属氧化物对重质生物油再裂解的比较性研究

通过TG-FTIR、GC/MS和XRD等分析手段,研究了Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO和TiO₂四种金属氧化物催化下重质生物油的热解特性及产物差异。结果表明：应用上述四种催化剂的再裂解实验均促进了重质生物油的脱氧,其中CaO催化下脱氧效果最好,Al₂O₃能够有效降低反应温度,Fe₂O₃有效促进了重质生物油成炭前的解聚、固相产物质量降幅达21.23%,TiO₂对CO₂的生成有最明显的抑制效果、同时可以降低反应结束温度;在低温下,除CaO外的三种催化剂均对有效产物的生成有促进作用,但对不同种类的物质各有侧重,而CaO则会使反应所需温度升高且对愈创木酚的富集有很强的选择性;在中温下,CaO和TiO₂表现出较好的催化效果。上述催化热解过程有效促进了酚类的富集,效果最好的是Al₂O₃,酚类相对含量增幅达31.10%。除Fe₂O₃外的三种金属氧化物均降低了生物炭的有序度,添加CaO制备的生物炭具有最无序的炭结构和最高的固相产率。     

Fe-Al2O3金属陶瓷选择性还原制备工艺研究

本文以Fe₂O₃、l₂O₃粉体为原料,在室温进行高能球磨,然后热压烧结制备（Fe,Al）₂O₃单相固溶体。对单相固溶体在H₂气氛下进行热处理,使固溶的Fe选择性还原析出为分散于Al₂O_基体中的金属颗粒。利用XRD、TEM分析还原产物,研究还原产物的物相,并观察还原后铁在氧化铝基体中的分布情况。     

一种新γ相氧化铝负载的铁铝双金属催化剂用于反向水煤气转化反应(英文)

In reverse water gas shift (RWGS) reaction CO₂ is converted to CO which in turn can be used to produce beneficial chemicals such as methanol. In the present study, Mo/Al₂O₃, Fe/Al₂O₃ and Fe-Mo/Al₂O₃ catalysts were synthesised using impregnation method. The structures of catalysts were studied using X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) method, inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES), temperature programmed reduction (H₂-TPR), CO chemisorption, energy dispersive X-ray (EDX) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. Kinetic properties of all catalysts were investigated in a batch reactor for RWGS reaction. The results indicated that Mo existence in structure of Fe-Mo/Al₂O₃ catalyst enhances its activity as compared to Fe/Al₂O₃. This enhancement is probably due to better Fe dispersion and smaller particle size of Fe species. Stability test of Fe-Mo/Al₂O₃ catalyst was carried out in a fixed bed reactor and a high CO yield for 60 h of time on stream was demonstrated. Fe₂(MoO₄)₃ phase was found in the structures of fresh and used catalysts. TPR results also indicate that Fe₂(MoO₄)₃ phase has low reducibility, therefore the Fe₂(MoO₄)₃ phase signifificantly inhibits the reduction of the remaining Fe oxides in the catalyst, resulted in high stability of Fe-Mo/Al₂O₃ catalyst. Overall, this study introduces Fe-Mo/Al₂O₃ as a novel catalyst with high CO yield, almost no by-products and fairly stable for RWGS reaction.