甲烷预混气螺旋爆轰的定量不稳定性研究

针对CH₄这种特别气体,对其实验结果运用数字化处理方法研究CH₄稳定性.在内径50.8 mm圆形管道内获得CH₄+2O₂预混气在不同初始压力条件下的胞格爆轰结果并使用烟膜记录,且测得的平均爆轰速度数据与CJ爆轰速度接近,在初始压力高于5 k Pa时爆轰可稳定传播.烟膜上形成的三波点轨迹十分不规则.为减少人为误差,使用改进后的数字化处理烟膜图像的技术方法,从烟膜轨迹中得出柱状图及自相关函数结果,发现CH₄+2O₂是一种爆轰十分不稳定的气体,并给出CH₄+2O₂预混气的爆轰胞格尺寸及差距,结果显示人为测量结果偏大而数字化处理方法更为准确.这种方法能计算CH₄+2O₂预混气胞格尺寸及不稳定度,完善了定量化预混气不稳定程度的方法.      

碳基燃料气体组成和运行温度对固体氧化物燃料电池开路电压的影响

以最小Gibbs自由能法计算固体氧化物燃料电池在不同组成碳基燃料气体组成下的理论积碳量,在此基础上讨论电池的理论开路电压(OCV),并测试在CO₂重整甲烷下Ni-YSZ‖YSZ‖LSM阳极支撑固体氧化物燃料电池的OCV.计算表明,理论积碳量从C-H-O相图的C角往积碳界线处以均匀速率减小.当积碳全部发生电化学氧化时,建议提高燃料气的碳氢比以获得较高OCV;反之则建议减小碳氢比.当燃气组分接近位于C-H-O相图中OCV界线(OCV=0 V)时,OCV会发生急剧下降.同样地,实验表明,当燃气中CO₂体积分数高于80%,会使得OCV大幅下降.综上可知,燃料气组分控制在积碳界线附近将有利于减少积碳并保证一定的电池发电性能.600℃时,在积碳界线的非积碳区侧,提高燃气中氢含量可提高OCV.而采用相同含量的CO₂稀释时,CH₄、H₂和CO燃气下电池的OCV则依次降低.另外,实验表明升高外重整比例和降低温度,并不能显著提高OCV.      

入口气组分对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程的影响

考察了Ni-Yb/γ-Al₂O₃(Ni 16%,Yb 5%,质量分数)催化剂,入口气中添加不同组分(CO₂、H₂和CH₄)对柴油低/高温水蒸气重整过程中转化率及重整率的影响,以及添加CO₂入口气对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程中后续的CO水气变换和深度去除CO过程的影响.结果表明:入口气中添加CO₂或H₂进一步提高了柴油在低温(400～500℃)水蒸气重整反应中的转化率(<95%),能够为后续的高温(550～750℃)水蒸气重整过程提供CH₄代替柴油作为重整原料,从而显著抑制了积碳.入口气中添加H₂对高温水蒸气重整有抑制作用,添加CH₄不利于提高柴油转化率.入口气中添加CO₂时,气碳摩尔比约为0.54时柴油转化率最佳,但重整产物中CO含量会增加,因而后续CO水汽变换过程的空速需降低以便保证CO去除率,添加CO₂对最后深度去除CO过程(两段选择甲烷化法)无明显影响.      

焦炭在H2O+CO2气氛中的溶损反应特性

 为了研究富氢高炉内焦炭的溶损反应特性,开发了连续进水的全自动焦炭反应性测定装置,分别利用CO₂和N₂载带不同比例H₂O(0%～30%)提供H₂O+CO₂(H₂O和CO₂混合气体)和H₂O+N₂(H₂O和N₂混合气体)的含水气氛进行焦炭溶损试验,通过红外气体分析仪实时记录出口气体中CO和H₂的摩尔分数,研究了焦炭在H₂O+CO₂气氛下的溶损反应过程以及碳溶反应(C+CO₂=2CO)和水煤气反应(C+H₂O=CO+H₂)的动力学过程。研究表明,随着H₂O+CO₂混合反应气氛中H₂O比例的增加,焦炭的碳素溶损率和溶损速率均逐渐增大,而且水煤气反应的溶损速率逐渐变大、碳素溶损率逐渐升高,但是碳溶反应的溶损速率则逐渐减小、碳素溶损率也逐渐降低,这说明H₂O+CO₂反应气氛中H₂O和CO₂同时与焦炭反应存在显著的竞争作用。通过分析碳素溶损率和水蒸气含量线性关系的拟合斜率发现,焦炭在H₂O+CO₂混合反应气氛中发生的碳溶反应和水煤气反应的斜率均小于单纯单一气氛下的碳溶反应和水煤气反应的斜率,并提出基于斜率差值的抑制因子α表征H₂O和CO₂对碳溶反应和水煤气反应互相影响程度,CO₂对水煤气反应的抑制因子α_<sub>CO₂/H₂O为0.253,H₂O对碳溶反应的抑制因子α_<sub>H₂O/CO₂为0.179,α_<sub>CO₂/H₂O为α_<sub>H₂O/CO₂的1.41倍,CO₂对水煤气反应的抑制程度强于H₂O对碳溶反应的抑制程度。     

Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料组织结构和吸波性能的影响

研究了Co掺杂对还原氧化石墨烯(RGO)/Fe₃O₄复合材料结构、形貌和吸波性能的影响规律.采用一步水热法分别制备RGO/Fe₃O₄和Co掺杂的RGO/Fe₃O₄复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析Co掺杂对复合材料的微观形貌、相组成及表面元素价态的影响;利用矢量网络分析仪测定两种复合材料在2~18 GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,模拟计算了Co掺杂对RGO/Fe₃O₄复合吸波性能的影响规律.结果表明:部分Co参与了水热反应生成了CoCO₃、Co₃O₄和Co₂O₃,还有部分Co以单质形式存在,其通过正负电荷吸引机制,影响Fe3+在氧化石墨烯(GO)表面的配位,使得负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面的Fe₃O₄纳米颗粒部分迁移至RGO片层间;Co掺杂改善了复合材料的导电能力和磁损耗能力,使复合材料的吸波能力显著增强.反射率模拟结果表明:掺杂后与掺杂前相比,当匹配厚度d=2.00 mm时,最大反射损耗提高3.44 dB,有效吸收频带拓宽2.88 GHz;当匹配厚度d=2.50 mm时,最大反射损耗提高8.45 dB,有效吸收频带拓宽2.73 GHz.Co掺杂对RGO/Fe₃O₄复合材料的结构和形貌有显著影响,并有效改善复合材料的吸波性能.      

锡酸锌基光催化材料研究进展

在各类半导体光催化材料中,反尖晶石结构的锡酸锌(Zn₂SnO₄)因传导率良好、电子迁移率高、物化性质稳定且无毒而成为研究热点。近年来,随着研究的不断深入,人们采用(微波)水热法合成出具有不同形貌结构的Zn₂SnO₄。但因合成条件对Zn₂SnO₄形貌的影响很大,且缺乏系统性总结,因而本文概述了(微波)水热合成方法中水热时间、合成温度以及原材料、矿化剂与表面活性剂类型和浓度对Zn₂SnO₄晶体构型、表面电子结构、形貌特征、粒径尺寸及催化性能的影响,以期指导Zn₂SnO₄特定形貌的可控合成。此外,本文还介绍了提升Zn₂SnO₄光催化活性的改性策略,即元素掺杂、构建异质结、单质负载(贵金属沉积)、形貌调控和缺陷工程,系统总结了各种改性策略对能带结构、光吸收、光生载流子分离迁移、表面催化反应和光催化性能的影响。最后,展望了Zn_...     

Zr对Pt-Sn/γ-Al2O3脱氢性能的影响

通过H₂-TPR、H₂化学吸附和O₂-脉冲等物理化学表征手段,并结合丙烷脱氢催化性能测试,考察了助剂Zr对Pt-Sn/γ-Al₂O₃催化剂反应性能的影响,结果表明:少量Zr的添加可显著改善Pt-Sn/γ-Al₂O₃催化剂的脱氢稳定性,同时可提高丙烯选择性,降低催化剂表面积碳量. Zr的存在可能加强了Pt与助剂和载体之间的相互作用,提高Pt粒子抗烧结的能力.      

料浆烧结法制备铌基Y2O3涂层的组织及抗热震性能

为推动核工业乏燃料回收再利用,满足熔炼核金属用坩埚的多轮次有效服役的要求,本文采用料浆烧结工艺在Nb-5W-2Mo-1Zr(Nb521)合金表面制备一系列双层复合Y₂O₃涂层,添加微量Si、Mo作增强剂,表面均为纯Y₂O₃涂层。借助有限元模拟、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪等手段分析涂层的组织及抗热震性能。结果表明：Nb/Y₂O₃涂层呈典型的层状结构,由不规则的粉末颗粒相互堆叠而成,基体区、扩散区、过渡层、纯Y₂O₃层结构分明;有限元模拟计算及实验结果均证明双层梯度涂层可改变应力分布并有效减缓热冲击时材料内部应力的产生,其中,70%Y₂O₃+22%Nb+6%Si+2%Mo(7022)涂层的最大主应力为163.2 MPa,相较单层Y₂O₃涂层(313.4 MPa)下降47.93%。60次热循环后,7022-Y₂     

TiO2-SiO2复合气凝胶的常压干燥制备及光催化降解含油污水活性

以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,利用溶胶凝胶工艺制备出不同硅含量的TiO₂-SiO₂复合醇凝胶.结合老化液浸泡和小孔干燥工艺,在常压下干燥得到完整的TiO₂-SiO₂复合气凝胶块体.采用扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线粉末衍射等测试手段对复合气凝胶的微观结构和物化性能进行了测试和表征.测试结果表明,复合气凝胶具有良好的性能,Ti和Si元素在气凝胶中分布均匀.随着SiO₂含量的增加,复合气凝胶的密度逐渐变小,比表面积增大,孔隙率增加,转变为锐钛矿相的相变温度升高.经高温煅烧晶化处理,复合气凝胶转变为锐钛矿相结构.以乳化后的渤海原油水溶液作为含油污水模拟溶液,测试了复合气凝胶对含油污水的催化降解性能.污水降解结果显示复合气凝胶对渤海原油污水具有较好的催化降解活性.在SiO₂摩尔分数低于30%时,随着硅含量的增加,复合气凝胶的光催化降解率升高;但当SiO₂摩尔分数高于30%后,继续增加SiO₂掺入量,反而造成复合气凝胶催化能力下降.对于SiO₂摩尔分数为30%的复合气凝胶,获得了最佳的催化降解效果,90 min催化降解率达95%.      

WS2/C复合锂离子负极材料的制备及电化学性能研究

在锂离子电池中通过固相反应合成WS₂/C复合负极材料。实验结果证实,WS₂/C复合负极材料呈片层状结构,负极材料的比表面积较高,有利于锂离子在片层间的脱出和嵌入。碳复合后,二硫化钨纳米片的层间距保持0.63 nm不变。复合的碳材料附着在硫化钨纳米片层交接处,起到良好的导电作用,有利于提高材料的导电性。复合10%C的负极材料性能最好,整体放电比容量高于未添加碳的负极材料,在100 mA/g的电流密度下循环30次,材料的放电比容量达到876 mAh/g,高于未复合碳的材料的805 mAh/g。     

高Eu3+浓度掺杂硼铋钙红光玻璃的制备与发光性能研究

采用传统熔融冷却法制备Eu3+掺杂的硼铋钙红光玻璃,研究不同Eu3+掺杂浓度下,玻璃的密度、摩尔体积、折射率等一般物理性质的变化规律;分析玻璃的激发、发射光谱及玻璃的结构和热稳定性,得到了一种高Eu3+掺杂浓度的红光玻璃.研究表明:随着Eu3+浓度的不断升高,玻璃的密度、折射率、玻璃转化温度和热稳定性逐渐升高,摩尔体积先减小后增大;8%(指摩尔分数,下同)为Eu₂O₃的较优掺杂浓度, 9%为玻璃成玻区中最大Eu₂O₃掺杂浓度.玻璃总体对称性均较低,为非晶态结构;玻璃结构致密程度先增大后减小,其结构单元主要包括[BO₃]三角体、[BO₄]四面体、[BiO₃]三角体和[BiO₆]八面体.制备的荧光玻璃因具有高的Eu3+掺杂浓度、与蓝光芯片的有效匹配度、优良的热稳定性、较低的熔点以及合适的折射率等特点,将有望成为白光LED用玻璃陶瓷的良好基质.      

质子交换膜燃料电池启动策略

为了缩短质子交换膜燃料电池启动过程中氢气/空气界面存在的时间并限制电堆启动电压,通过实验研究直接启动、启动前氢气吹扫时间以及启动辅助负载对质子交换膜燃料电池性能影响的差异性,在此基础上提出一种电堆启动时氢气吹扫阳极和启动辅助负载相结合的燃料系统启动控制策略.实验验证了该启动控制策略不仅能限制燃料电池启动时的高电压以及缩短燃料电池启动过程中电堆阳极侧氢气/空气界面的存在时间,还有利于提高单电池的电压均衡性,是一种有效的质子交换膜燃料电池启动控制策略.      

铜阳极泥复合浸出渣选择性分离硒过程热力学分析

铜阳极泥复合浸出渣是铜阳极泥采用复合浸出砷锑铋后的产物,采用硫酸化焙烧选择性分离硒。针对其含硒物质在选择性分离过程中的反应历程不明晰,本文利用Factsage数据库中相关热力学数据及Equilib平衡计算模块对含硒物质在不同温度时反应的■及反应过程平衡分析,明晰反应过程中的物相变化规律。结果表明：Cu₂Se与H₂SO₄在低温下反应生成固态Se、CuSO₄·H₂O、SO₂及H₂SO₄吸水形成H₂SO₄·H₂O;然后固态Se融化变成液态Se,同时与H₂SO₄·H₂O反应生成SeO₂、SO₂和H₂O;高温下CuSO₄·H₂O会脱水生成CuSO₄和H_2...     

Luminescence of Er^3＋ in Oxyfluoride Transparent Glass-Ceramics

Erbium doped silicate, germanate, and tellurium-germanate oxyfluoride glasses were prepared in a bulk form. Through appropriate heat treatment of the as-prepared glasses, transparent glass-ceramics (TGCs) were obtained with the formation of β-PbF2∶Er3 nanocrystals in the glass matrix were confirmed by X-ray diffraction. Well-defined diffraction peaks were observed in the samples after heat-treatment. The average crystal diameter of these precipitated crystals from full-width at half-maximum (FWHM) of the diffraction peak was estimated to be between 8 and 13 nm. Optical absorption, photoluminescence, and upconversion luminescence were measured on as-prepared glass and glass-ceramics. Luminescence spectra in the TGC samples revealed well-resolved, sharp stark-splitting peaks, which indicates that a majority of Er3 ions has been incorporated into the crystalline phase of the nanocrystals. The intensity of the visible and near infrared luminescence mostly increases in TSG compared to that in the as-prepared glass. In 1.53 μm absorption and emission bands, the maximum absorption peak is blue-shifted from 1531 to 1507 nm, whereas the maximum emission peak is red-shifted from 1535 to 1543 nm in TGC, as compared with that in glass. The bandwidth at half-maximum (BWHM) of the emission band is significantly broader in TGC than in glass, which is beneficial to the erbium-doped fiber amplifier (EDFA). Upconversion luminescence was measured using 800 nm near-infrared light excitation. Drastically increased upconversion luminescence was observed from the TGC as compared to that from their corresponding as-prepared glasses. In addition to a strong green emission centered at 545 nm because of 4S3/2→4I15/2 transition and a weaker red emission centered at 662 nm because of 4F9/2→4I15/2 transition, generally seen from the Er3 doped glasses, two violet emissions centered at 410 nm because of 2H9/2→4I15/2 transition and centered at 379 nm because of 4G11/2→4I15/2 transition were also observed from the TGC. The increased luminescence was attributed to the decreased effective phonon energy and the increased energy transfer between the excited ions when Er3 ions were incorporated into the precipitated β-PbF2 nanocrystals. The results indicated two attractive spectroscopic properties of the Er3 doped TGC samples, compared to glass samples, namely a reduced multiphonon decay rate and a reduced inhomogeneous broadening. In addition, these oxyfluoride TGC materials were robust, easy and flexibile to process, and possible to be fabricated in the fiber form for device applications.     

溶解法测定铝基复合材料中碳化硅增强体体积含量

对于金相显微镜下难以区分增强体和基体组织的铝基复合材料而言,国家标准方法GB/T 32496—2016难以准确测量铝基复合材料中的增强体体积含量。实验以HCl(1+1)、HF和H₂O₂为溶解液消解铝基体,再采用砂芯坩埚和滤纸两种方法收集SiC,采用溶解法测定铝基复合材料中SiC增强体体积含量。实验探讨了溶解液对SiC增强体的腐蚀行为。结果表明:依次加入10~20mL HCl(1+1)、3~5mL HF和3~6mL H₂O₂可将Al基体组织溶解完全。精密度试验表明,待测SiC体积含量的相对标准偏差(RSD)均不大于0.1%(n=9),能满足铝基复合材料中SiC体积含量的检测要求。相比砂芯坩埚抽滤法,滤纸法较经济且结果稳定。推荐采用滤纸法进行铝基复合材料中SiC体积含量测试。采用滤纸法分析铝基复合材料样品,测定值与理论值吻合良好。     

Synthesis and Fluorescence Properties of Europium,Terbium Doped Zn^2＋, Cd^2＋, and Cr^3＋ Complexes

Europium and terbium complexes with strong fluorescence intensity and long fluorescence lifetime were prepared. By replacing half of the europium or terbium ion with M （M = Zn^2＋, Cd^2＋, and Cr^3＋） using the doped method, and then incorporating it with 18-crown-6 ether and terephthalic acid, six heteronuclear samples EuZnLL＇Cl3·3H2O（1）, EuCdLL2＇Cl3·5H2O（2）, EuCrLL＇Cl4· 4H2O（3）, TbZnLL＇Cl3·4H2O（4）, TbCdLL＇2Cl3·4H2O（5）, and TbCrLL＇2Cl4 ·4H2O（6） （L = terephthalic acid, L＇= 18-Crown-6 ether） were obtained. The elemental analysis, molar conductivities, rare earth complexometry, Fourier Transform Infrared Spectroscopy （FT-IR）, ultraviolet （UV）, TGA, fluorescence intensity, and fluorescence lifetime of the samples were measured. The results showed that there were good luminescence properties for heteronuclear complexes （1）, （2）, （4）, and （5）, which were even stronger than those of the homonuclear complexes Eu2LL＇2Cl4·4H2O and Tb2LL＇2Cl4 ·4H2O, but the luminescence properties of EuCrLL＇Cl4·4H2O, TbCrLL＇Cl4·4H2O were very weak. A possible luminescence mechanism was suggested by the organic-inorganic doped mechanism and the law of intramolecular energy transfer.     

Investigations on Valence-Change Behaviors of Europium Ions in Eu-Doped Aluminate and Silicate Phosphors

Compounds of Sr3Al2O6∶Eu, Sr4Al14O25∶Eu, and BaZnSiO4∶Eu were synthesized by high-temperature solid state reactions. The doping Eu3 ions were partially reduced to Eu2 in Sr4Al14O25∶Eu and BaZnSiO4∶Eu prepared in an oxidizing atmosphere, N2 O2. However, such an abnormal reduction process could not be performed in Sr3Al2O6∶Eu, which was also prepared in an atmosphere of N2 O2. Moreover, even though Sr3Al2O6∶Eu was synthesized in a reducing condition CO, only part of the Eu3 ions was reduced to Eu2 . The existence of trivalent and divalent europium ions was confirmed by photoluminescent spectra. The different valence-change behaviors of europium ions in the hosts were attributed to the difference in host crystal structures. The higher the crystal structure stiffness, the easier the reduction process from Eu3 to Eu2 .