Fe3O4纳米颗粒对玉米秸秆光发酵产氢的影响

以HAU-M1光合菌群作为发酵细菌,以玉米秸秆为发酵底物,研究Fe₃O₄纳米颗粒对光发酵产氢过程的影响。结果表明:粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,比产氢量达到(46.68±1.00)mL/g VSS,与对照组的(35.07±0.56)mL/g VSS相比提升(33.11±0.01)%,此时的能量转化率也提高33.10%。产氢动力学分析结果也表明Fe₃O₄纳米颗粒对反应体系有明显的影响,粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率分别为46.97 mL/g VSS和1.06 mL/(g VSS·h)。适宜的Fe₃O₄纳米颗粒的粒径和浓度能显著促进光发酵产氢能力,而浓度过高则会产生抑制作用。     

纳米Fe2O3/硬脂酸/十八醇纳米复合相变蓄热材料的性能研究

针对有机相变材料热导率低的问题,将高热导率的纳米Fe₂O₃添加到硬脂酸/十八醇二元有机复合蓄热相变材料中,制备纳米复合蓄热相变材料。从分散剂的种类、分散剂与纳米材料的添加量以及超声时间4个方面研究其对纳米复合相变蓄热材料的稳定性及热物性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂的分散效果优于阳离子和非离子表面活性剂。复合相变材料中添加质量分数为0.8%,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和质量分数为0.4%Fe₂O₃的体系,超声时间为80 min时,纳米Fe₂O₃在相变材料中的分散效果最好。添加纳米Fe₂O₃后复合蓄热相变材料的相变潜热及相变温度有所下降,热导率提高34.9%。300次热循环复合相变材料的相变温度波动区间不超过0.41℃,相变潜热波动区间不超过4.0%,热稳定性良好。     

新型铁素体耐热钢抗蒸汽氧化性能对比研究

研究了新型铁素体钢G115钢及对比材料T92钢在650℃/27 MPa的超临界蒸汽中的氧化行为。氧化2 000 h后,用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析氧化膜表面及横截面形貌、微观结构和元素分布,用电子背散射衍射(EBSD)对氧化膜结构和物相进行表征。结果表明：G115钢的抗蒸汽氧化性能较T92钢优;2种铁素体钢氧化后生成的氧化膜结构类似,氧化膜可以分为3部分,氧化膜外层为粗大的柱状Fe₃O₄,氧化膜内层为Fe-Cr尖晶石和少量的Fe₃O₄,内氧化物区为FeO+Cr₂O₃混合物;氧化到2 000 h, 2种铁素体钢氧化膜外层中的孔洞增多,氧化膜中产生了贯穿性裂纹等缺陷,氧化膜的剥落倾向增大。     

微量元素Fe2+、Co2+、Ni2+对麦秸与鸡粪混合厌氧发酵的影响

以麦秸与鸡粪为原料,采用批次式中温厌氧发酵方式,探究微量元素Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺对混合厌氧发酵的影响。实验结果表明:Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺最佳浓度分别为210、32、32 mg/L,当Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺的添加浓度在适宜范围内时,可显著(p<0.05)提高发酵系统产CH₄潜力及CODs去除率;当Fe²⁺浓度为210 mg/L、Co²⁺浓度为32 mg/L、Ni²⁺浓度为32 mg/L时,其CH₄累积产量分别为322.21、331.19、357.10 mL/(g VS),相比于对照组为245.35 mL/(g VS)显著(p<0.05)提高31.33%、34.99%、45.54%,CODs去除率依次为61.83%、57.01%、63.63%,提高CH<...     

双金属NiFe/γ-Al2O3催化月桂酸甲酯脱氧的研究

采用浸渍法制备Ni10/γ-Al₂O₃、Ni₅-Fe₅/γ-Al₂O₃和Fe₁₀/γ-Al₂O₃催化剂,研究各催化剂对月桂酸甲酯的加氢脱氧(HDO)性能。通过H₂程序升温还原(H₂-TPR)、X射线衍射(XRD)和H₂程序升温脱附(H₂-TPD)对制得的催化剂和前驱体进行表征,证实双金属催化剂中形成NiFe合金且其有助于提高催化性能,阐明Ni与Fe之间的相互协同作用。Fe物种对Ni催化剂的月桂酸甲酯加氢性能和产物选择性具有显著影响,在低反应温度下表现出明显优于单金属催化剂的催化性能。在反应温度为340℃时,Ni₅-Fe₅/γ-Al₂O₃催化剂的月桂酸甲酯转化率为86.79%,烷烃化合物选择性达90%以上。     

上转换材料TiO2∶Er3+/Yb3+/Li+的制备及其在玻璃盖板中的应用

采用溶胶凝胶法和旋转镀膜法制备Er³⁺/Yb³⁺/Li⁺掺杂TiO₂胶体和薄膜,确定上转换材料最优制备方案为n(乙酰丙酮)∶n(C₁₆H₃₆O₄Ti∶H₂O)∶n(异丙醇)∶n(Er(NO₃)₃·5H₂O)∶n(Yb(NO₃)₃·5H₂O)∶n(LiNO₃)=1∶3∶9∶70∶0.12∶0.60∶0.15(物质的量之比),水的滴加速率为10 s/滴,溶液pH值为2～3,溶胶呈透明均匀淡黄色。吸收光谱在近红外区峰值明显。可见光透光率最高可达94.42%,较普通玻璃提高1%～2%。光伏组件通过光电转换效率测量系统进行检测,玻璃盖板镀膜后光伏组件的光电转换效率从16.5%升至17.2%,增加约0.7%。研究结果表明,该薄膜可提高玻璃盖板透光率,扩大光伏组件光谱吸收范围...     

生物质气化工艺废水特征及预处理实验研究

对生物质气化中试现场产生的废水进行了水质及水量特征分析,针对生物质气化工艺废水固体颗粒含量高、有机物浓度高、难生化降解、废水增量少的特点,采取减压蒸馏及芬顿氧化对生物质气化废水进行预处理。实验结果表明,在85 ~ 90℃、真空度 -0.07 ~ -0.095 MPa减压蒸馏条件下,废水COD、NH₄-N脱除率分别为74.38%、94.46%;在Fe²⁺-H₂O₂体系中,考察了H₂O₂与废水质量比、H₂O₂与Fe²⁺摩尔比、反应时间、H₂O₂浓度对COD、NH₄-N、TOC、TN等的影响,当H₂O₂与废水质量比为8.40%时,可将减压蒸馏蒸出液COD从2.05 × 10⁴ mg/L降至4.11 × 10³ mg/L,NH₄⁺-N从143 mg/L降至11.1 mg/L。     

Ag/Al2O3(Li2O)/g-C3N4光催化乙醇制取环氧乙烷

本文制备了一系列Ag/Al₂O₃(Li₂O)/g-C₃N₄复合催化剂,考察了其可见光催化乙醇制取环氧乙烷的性能。Li₂O可调变Al₂O₃表面的酸性,从而降低了主要副产物乙醛的选择性。Ag/Al₂O₃(Li₂O) 在g-C₃N₄上的负载量对产物环氧乙烷的选择性有较大影响,当Ag/Al₂O₃(Li₂O) 负载量为5wt%时,乙醇具有较高的转换率,且环氧乙烷的选择性高达100%。     

联合CO2捕集的生物质化学链气化制备合成气系统分析

本文提出以Fe₂O₃为载氧体、以CaO捕集CO₂的生物质化学链气化系统,利用Aspen Plus软件对该系统进行了模拟,以合成气组成（干基）、合成气氢碳比、含碳产物的碳摩尔分布、冷气效率及收率等为系统性能评价指标,重点分析了燃料反应器温度（T_FR）、载氧体Fe₂O₃与生物质碳摩尔比（Fe₂O₃/C）、水蒸气与生物质碳摩尔比（Steam/C）、CaO与生物质碳摩尔比（CaO/C）等系统参数对固体生物质化学链气化系统的影响。结果表明,在T_FR = 825℃、Fe₂O₃/C = 0.5、Steam/C = 0.71和CaO/C = 0.26条件下,合成气制备系统性能较优,合成气中H₂和CO₂含量分别为55.2%和15.4%,氢碳比为1.93,冷气效率为78.2%,被CaCO₃捕集的生物质碳为18.2%,收率（湿气基）为1.95 Nm³/kg_biomass,其中合成气中H₂和CO收率为1.24 Nm³/kg_biomass。     

铁酸铜尖晶石催化甲醛氧化的性能研究

通过溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法制备了系列Cu_xFe_3-xO₄尖晶石催化剂。采用XRD和XPS表征方法对催化剂晶相结构及表面元素价态进行了分析,考察了Cu_xFe_3-xO₄催化甲醛的氧化效率。采用密度泛函理论探究了甲醛吸附在CuFe₂O₄表面的最稳定构型和吸附机理。结果表明,Cu_xFe_3-xO₄催化剂主要由Cu-Fe尖晶石相和部分CuO、Fe₂O₃相组成。Cu_0.5Fe_2.5O₄催化甲醛氧化效率最佳,在温度高于250℃时氧化效率达到90%以上。甲醛在CuFe₂O₄(100)表面的吸附属于化学吸附,吸附能为 -107.15 kJ/mol。     

Ca/Cu共掺杂的O3-NaFe0.5Mn0.5O2钠离子电池正极材料的电化学性能研究

层状过渡金属氧化物由于其较高的理论比容量和较低的经济成本,被视为一种具有良好应用前景的钠离子电池正极材料。采用溶胶-凝胶法和热处理的方式,制备Ca/Cu共掺杂的铁锰基层状氧化物(O3-Na_0.9Ca_0.05Fe_0.45Mn_0.45Cu_0.1O₂)。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对该O3型铁锰基层状氧化物正极材料进行表征分析。结果表明,在32 mA/g电流密度下该材料具有205.2 m A·h/g的高比容量,循环50圈之后仍具有67.64%的容量保持率,在160 m A/g下循环100圈后依然具有81.4 m A·h/g的放电比容量。由于Ca的掺入,引起Na⁺空位的增加,并且Cu的掺入提高了Mn的价态,从而提高了Na⁺的扩散速率,抑制了Mn³⁺的Jahn-Teller效应,缓解了晶格应力,有效提高了材料的结构稳...     

纳米Fe_3O_4/石墨烯的微波水热法制备与表征

为了增强氧化石墨烯的疏水性,采用微波水热法对氧化石墨烯进行改性,制备纳米Fe_3O_4/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)及热重分析(TG)对制备的材料进行了形貌、结构表征及成分组成分析。研究结果表明:Fe_3O_4/石墨烯复合材料中的Fe_3O_4纳米粒子粒径约为35 nm,分布均匀,尺度较均一,Fe_3O_4/石墨烯复合材料的分散性较好。     

铁基载氧体的污泥化学链气化过程中氮迁移热力学模拟与实验研究

基于吉布斯自由能最小化原理,采用HSC Chemistry 6.0软件,对污泥化学链气化过程中NO_x前驱物（NH₃和HCN）与Fe₂O₃载氧体的氧化还原行为进行了热力学模拟。基于污泥热解实验中NO_x前驱物的含量,计算载氧体与污泥的摩尔比（OC/SS）对NH₃、HCN以及NH₃和HCN混合气氧化过程的影响。热力学模拟结果表明：Fe₂O₃能显著促进NO_x前驱物的氧化和裂解,主要生成N₂,几乎无NO_x生成;当NH₃、HCN以及混合气（NH₃和HCN）分别作为还原剂时,其最优OC/SS分别为0.02、0.04和0.05;由于HCN还原性强于NH₃,其氧化速率较快。基于Fe₂O₃/Al₂O₃混合物（FeAl）载氧体,实验对比了污泥化学链气化与污泥热解过程中NO_x前驱物的释放特性,发现Fe₂O₃能显著降低烟气中NO_x前驱物的产率,NH₃和HCN产率分别下降32%和62%。实验结果与热力学模拟结果一致。     

石墨烯包封Na3V2(PO4)3用作钠离子电池负极材料的电化学性能探究

具有三维网络结构的NASICON型Na₃V₂(PO₄)₃材料,由于其稳定的电压平台,较高的理论容量(117 mA·h/g),被视为一种具有良好应用前景的钠离子电池负极材料。采用溶剂热和进一步热处理的方式,获得石墨烯包封Na₃V₂(PO₄)₃的复合材料[Na₃V₂(PO₄)₃/G],有效提高了Na₃V₂(PO₄)₃的电子导电性。在0.01～3.00 V电压区间,0.2 C倍率进行测试时,Na₃V₂(PO₄)₃/G复合材料在230圈循环后,其放电比容量保持在100.9 mA·h/g,容量保持率高达68.4%,即使在5 C倍率,其放电比容量仍可达65.2 mA...     

The preparation of Fe3O4/nanocellulose aerogel nanocomposite as anodes for lithium-ion batteries and electrochemical performance

纤维素因其环境友好、价格低廉等优点受到研究者的广泛关注,近年来作为碳材料广泛应用于电化学研究中。采用碳化后的纳米纤维素气凝胶为载体,六水合氯化铁为铁源,通过溶液热法合成了四氧化三铁/纳米纤维素气凝胶复合材料。通过XRD和SEM对产物进行了结构表征和微观形貌分析,并将其作为锂离子电池的负极材料,测试了一系列电化学性能,并与纯Fe₃O₄纳米颗粒的进行对比。结果表明,碳化后的纳米纤维素气凝胶保持着疏松多孔的三维网络结构,尺寸均一的Fe₃O₄纳米粒子均匀的分布于其中。该复合材料表现出优异的循环稳定性,在100 mA/g的电流密度下,首次放电比容量为1064 mA·h/g,100次循环后仍稳定在847 mA·h/g。相比于纯Fe₃O₄纳米颗粒,材料的电化学性能得到大幅度提高。本文有助于推动纤维素基碳材料在电化学领域中的进一步应用,为复合电极材料的发展提供一定的实验依据。     

铁基和硅基材料对有机垃圾厌氧发酵产沼气的促进作用研究

制备并考察3种功能材料（Fe₂O₃、Silicalite-1和Fe₂O₃@Silicalite-1）的3种投加量（50、100和150 mg）对有机垃圾（鸡粪）的厌氧发酵产气影响。结果表明：各功能材料组的日沼气产量和甲烷含量相比于空白组均得到有效提高,其中Fe₂O₃组分别提高31.07%和10.34%;Silicalite-1组分别提高23.98%和12.07%;Fe₂O₃@Silicalite-1组的产气效果最佳,其最高累计产气量和甲烷含量分别提高41.39%和17.24%。由此可见,将纳米Fe₂O₃分散负载在多孔材料（Silicalite-1）上可作为一种有效的厌氧发酵催化剂,该材料可避免传统方法中纳米颗粒的团聚造成的自身性能失活,从而通过厌氧发酵技术耦合复合材料实现有机垃圾处理工艺的能源效益和环境效益。     

全光谱碳基陶瓷纤维及其在海水淡化中的应用

[目的]为了缓解环境污染及淡水短缺等全球性问题,提出了一种将绿色可再生太阳能转换为热能用于海水淡化的环保技术,设计了一种具有全光谱吸收能力的新型纤维膜蒸发器。[方法]首先,采用静电纺丝工艺制备纳米级C@TiO₂纤维膜生坯,随后在800℃原位碳热还原2 h制备了深黑色的碳基陶瓷C@Ti₄O₇光热转换材料。[结果]研究结果表明:由于C元素和Ti³⁺的掺杂以及氧空位缺陷的存在,C@Ti₄O₇纤维膜具有远低于W-TiO₂的带隙,能够很好地吸收波长在200～2500 nm的太阳光。当光照强度为1kW/m²时,C@Ti₄O₇纤维膜表面温度能够快速上升至74.55℃,漂浮在空气-海水界面处能够使海水的蒸发速率达到1.55 kg/(m²·h),其光热转换效率高达90.68%。当光照强度为5 kW/m²时,蒸发器能够产生高达460 mV的电信号...     

活性炭孔径和表面性质对H2S吸附脱除的影响

利用模拟和试验的手段,研究了活性炭孔隙结构和Fe₂O₃改性对H₂S吸附脱除的影响．结果表明,在狭缝孔活性炭模型内,H₂S在其中的吸附呈现Ⅰ、Ⅳ吸附类型．Ⅰ型吸附主要受孔容的影响;Ⅳ型吸附易发生毛细凝聚现象．负载不同Fe₂O₃的活性炭在不同温度的研究结果表明,在180℃时负载量为9%的活性炭对H₂S的脱除效率高达96%;当温度超过180℃,过氧化效率进一步升高至99.83%,但穿透时间缩短,Fe₂O₃发生不可逆的硫化反应,导致吸附剂失活程度更深．     

某700 MW锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及其防治措施

针对某电厂700 MW对冲式燃烧锅炉水冷壁腐蚀严重问题,对该锅炉高温腐蚀产生的原因进行了分析。在现场割取了腐蚀的水冷壁管,对其腐蚀垢层进行了X射线衍射(XRD)、能量色散X射线谱(EDS)和扫描电镜(SEM)分析,结果发现腐蚀产物中主要含有ZnS、FeS、Fe₇S₈、Fe₃O₄和α-FeOOH,推定此炉主要为硫化物型高温腐蚀,并制定了该锅炉的防治措施。     

锂电池高比能量正极材料Cr8O21的制备及应用

Cr₈O₂₁具有高比容量、低成本等优点,是一种具有潜在应用前景的锂电池正极材料。但是,Cr₈O₂₁的首次循环不可逆容量大,循环稳定性较差,主要用于一次电池。目前,通常在高压或常压氧气气氛中合成Cr₈O₂₁,制备过程危险且容易生成杂相。本文工作以CrO₃为原料,在空气气氛中通过两步热解法制得了纯相Cr₈O₂₁,考察了其作为锂电池正极材料的电化学性能,并利用X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)初步探索了Cr₈O₂₁的电化学反应机制。研究结果表明,所制备的Cr₈O₂₁在0.1 C倍率下具有高达400.4 mAh/g的初始放电比容量和1218 Wh/kg的比能量;可逆比容量为304.4 mAh/g,100次循环后的可逆容量保持率达88.7%,表现出良好的电化学性能和循环稳定性。Cr₈