分子筛4A填充海藻酸钠的热分解研究

用热重法研究了分子筛4A填充海藻酸钠在空气中的热分解过程,升温速率分别为5,10,15,20和30K/min,从室温升温到1250 K,并利用TGA曲线分析了复合材料的热降解特点。结果表明,热分解反应最剧烈的温度区间介于450～650 K之间;热分解动力学分析表明,该热分解过程为一级反应。通过模型计算确定了热降解反应的动力学参数,以最大失重速率法求得活化能为187.47 kJ/mol,频率因子lnA为38.87 s-1;采用Ozawa等失重法求得活化能为154.50 kJ/mol,频率因子lnA为34.69 s-1。     

YCl3对高岭石热分解动力学的影响

稀土钇以氯化物的形式加入到高岭石中,用综合热分析仪研究YCl_3对高岭石热分解过程的影响。采用Coats-Redfern积分法和Achar微分法以及选用32种机理对热分析实验数据进行拟合,获得了加入YCl_3的高岭石的热分解反应动力学机理、加入YCl_3的高岭石的热分解活化能及指前因子。结果表明:YCl_3的加入使高岭石热分解反应提前和热分解程度增大;加入YCl_3的高岭石的热分解机理符合第31号机理,其积分函数形式为(1-α)-1/2-1,微分函数形式为2(1-α)3/2,两种方法计算加入YCl_3的高岭石的热分解反应的平均活化能为277.729kJ/mol,指前因子的自然对数值为43.42;加入YCl3使高岭石的热分解活化能降低了9.81%,YCl3的加入有助于高岭石热分解反应的发生。     

甘蔗渣对聚甲基丙烯酸甲酯热降解的影响

目的分析生物质材料对塑料废弃物热降解的影响,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为对象,探讨甘蔗渣对其热分解行为和动力学的作用。方法利用溶液共混法制备PMMA/甘蔗渣混合物,采用热失重法研究其在氮气中的热分解过程,通过最大失重速率法和Ozawa等失重法计算PMMA热分解反应的动力学参数活化能和频率因子。结果甘蔗渣使得PMMA的初期热分解温度明显降低,但是PMMA的热分解活化能和频率因子却都显著增加。最大失重速率法的计算结果表明,PMMA加入甘蔗渣后的热分解活化能增加了26.2 k J/mol,等失重法的结果显示活化能和频率因子分别为168.14 k J/mol和28.41 min-1,比纯PMMA相应地增大了72.6 k J/mol和12.52 min-1。结论甘蔗渣的加入对PMMA的热降解有显著的影响,使其热分解变得困难,因此有必要进一步探讨其他生物质对PMMA热分解的影响。     

La2O3、Nd2O3、Y2O3对高岭石高温相变动力学的影响

利用综合热分析技术、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)研究了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温条件下转变成莫来石过程的作用,并采用Kissinger方程、Ozawa方程以及JMA修正方程(Ⅰ)和(Ⅱ)分析了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温相变动力学的影响。结果表明:3种稀土氧化物的掺入对高岭石的相变动力学参数产生了影响,相变活化能和频率因子与未掺入稀土氧化物的高岭石相比有所降低,析晶方式则未发生变化,均属于体积晶化。对比掺入3种稀土氧化物的高岭石相变活化能和频率因子可以看出,Y_2O_3对于高岭石高温条件下相变的促进作用最为明显,相变活化能最低。稀土氧化物对于高岭石高温相变产物影响不大,主晶相为莫来石相,次晶相为方石英相,但稀土氧化物的掺入使得方石英相的结晶度明显提高。     

尼龙-66改性酚醛树脂的热解动力学与固化行为

以苯酚、甲醛、尼龙-66(PA66)为原料,合成了PA66改性酚醛树脂(PF)。通过热重法(TGA)分析了PA66改性PF的热分解过程;非等温差示扫描量热(DSC)法探讨了PA66改性PF的固化行为;根据Kissinger法、Ozawa法和Crane法分别求解出了固化反应和热分解反应的活化能、反应级数和频率因子。结果表明,改性树脂的热分解分为3个阶段,主体结构中苯环从440℃左右开始分解炭化。热分解活化能为312.4860 kJ/mol,反应级数为0.9552,频率因子为4.0949×1018s-1;固化过程中PA66的亚氨基与PF的羟甲基发生脱水缩合作用而加速了树脂的交联固化,同时吸收能量而导致总反应焓的降低,固化表观活化能为77.4252 kJ/mol,反应级数为0.9315,频率因子为1.4013×107s-1。     

硫酸钙晶须改性氟橡胶复合材料的热稳定性

采用热分析技术研究了在氮气气氛中硫酸钙晶须(CSW)/氟橡胶(FPM)复合材料的非等温热分解行为及其动力学, 并与无水硫酸钙(ACS)/氟橡胶(FPM)复合材料进行了对比。通过Kissinger法和Ozawa法分别计算出其热分解活化能, 且结果相近。结果表明: Kissinger法计算的CSW/FPM复合材料的热分解活化能为203.33 kJ·mol-1, 高于ACS/FPM复合材料的热分解活化能(174.74 kJ·mol-1), 具有较高的热稳定性; 热分解反应级数约为1级。随着失重率的增大, 热分解活化能增大。      

聚醚砜酮薄膜热稳定性及热解动力学规律的研究

采用热重分析法对聚醚砜酮(PPESK)薄膜在氮气氛下的热分解反应进行了研究，结果表明，热分解反应最剧烈的温度区间在400℃～600℃之间，这也是热解炭化阶段的关键温度区间；温度高于600℃分解反应趋于缓和。动力学研究得出，PPESK分解过程为一级反应；以Kissinger最大失重速率法求得表观活化能为211．35kJ／mol；以Ozawa等失重百分率法求得10％～30％的失重率下反应表观活化能在152．31kJ／mol～274．43kJ／mol之间，频率因子1nA值在21．98min^-1-38．75min^-1之间，充分表明PPESK热稳定性很高，这也为炭化过程提供了重要动力学参数。     

氯磺化聚乙烯的降解动力学

通过热重分析仪研究了不同氯硫含量的氯磺化聚乙烯(CSM)在不同升温速率下的热分解行为。采用Ozawa及Kissinger方程研究了氯磺化聚乙烯的降解动力学,研究发现CSM的热降解过程包括两个主要失重平台,而且氯磺化聚乙烯的热分解反应不是一级反应。Ozawa方程计算的活化能随着产物中氯硫含量的增加从304.661kJ/mol下降到292.573kJ/mol。Kissinger方程计算的活化能分别为282.785kJ/mol和274.176kJ/mol。ln(β/Tm2)对1/Tm作图得一直线,证明氯磺化聚乙烯的热分解符合无规分解模型。     

有机锡化合物催化氰酸酯树脂固化反应的研究--(Ⅰ)反应动力学

用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和高效液相色谱(HPLC)法表征了有机锡化合物((H9C4)2Sn(NCO-R-OCN)2)对氰酸酯树脂固化反应的催化作用,并测定了其固化反应动力学。结果表明,在固化反应的凝胶阶段,催化固化反应动力学分别对氰酸酯单体浓度和催化剂浓度表现为一级反应。对于Arocy L-10型氰酸酯,表现活化能Ea-66．1kJ／mol,频率因子InA=11．9;对于双酚A型氰酸酯(BADCy),表现活化能Ea=69．0kJ／mol,频率因子InA=12．6。     

苯并噁嗪-酚醛-环氧豆油三元聚合体系的热分解行为研究

通过热重分析法研究了苯并噁嗪-酚醛-环氧豆油(BA-NP-ESO)三元聚合体系在不同升温速率下的热分解动力学。利用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法求取了三元聚合体系热分解过程的表观活化能,当分解率在0.3～0.9范围内时,反应属于同一机理,两种方法求得的活化能分别为241.1kJ/mol和253.7kJ/mol。运用Coats-Redfern法和Achar法对非等温动力学数据进行分析,得到热分解反应的机理函数,其热分解反应为四级反应,符合随机成核和随后生长机理,两种方法求得的表观活化能分别为250.21kJ/mol和266.96kJ/mol,与KAS和FWO法的结果较为一致。     

热处理对Bi2O3-B2O3-SiO2凝胶玻璃粉体结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了一种Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体,在200 ℃、400 ℃、600 ℃和800 ℃温度下分别对凝胶玻璃粉体进行热处理,借助SEM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS、DSC、热膨胀仪及“纽扣”烧结实验分别测定了经不同温度热处理后玻璃粉体的结构与性能,分析了其结构变化对玻璃粉体转变温度T_g和烧结特性的影响。结果显示,在实验温度范围内,随热处理温度升高,Bi³⁺逐渐进入玻璃网络中,[BiO₆]八面体和[BiO₃]三角体、[BO₄]四面体和[BO₃]三角体分别与[SiO₄]四面体以顶角相连的方式构建玻璃网络结构。O1s和Bi4f的电子结合能逐渐增大,B1s的电子结合能减小,玻璃网络结构稳定性增强,导致玻璃转变温度T_g及玻璃膨胀软化点温度T_d升高、 润湿性降低且热膨胀系数略有降低。经600 ℃热处理后,玻璃粉体具有较优的烧结性能,T_g、T_d分别约为485 ℃及542 ℃,热膨胀系数α约为7.067×10-6/℃。     

Application of accelerated carbonation with a combination of Na2CO3 and CO2 in cement-based solidification/stabilization of heavy metal-bearing sediment

The efficient remediation of heavy metal-bearing sediment has been one of top priorities of ecosystem protection. Cement-based solidification/stabilization (s/s) is an option for reducing the mobility of heavy metals in the sediment and the subsequent hazard for human beings and animals. This work uses sodium carbonate as an internal carbon source of accelerated carbonation and gaseous CO₂ as an external carbon source to overcome deleterious effects of heavy metals on strength development and improve the effectiveness of s/s of heavy metal-bearing sediment. In addition to the compressive strength and porosity measurements, leaching tests followed the Chinese solid waste extraction procedure for leaching toxicity – sulfuric acid and nitric acid method (HJ/T299-2007), German leaching procedure (DIN38414-S4) and US toxicity characteristic leaching procedures (TCLP) have been conducted. The experimental results indicated that the solidified sediment by accelerated carbonation was capable of reaching all performance criteria for the disposal at a Portland cement dosage of 10 wt.% and a solid/water ratio of 1:1. The concentrations of mercury and other heavy metals in the leachates were below 0.10 mg/L and 5 mg/L, respectively, complying with Chinese regulatory level (GB5085-2007). Compared to the hydration, accelerated carbonation improved the compressive strength of the solidified sediment by more than 100% and reduced leaching concentrations of heavy metals significantly. It is considered that accelerated carbonation technology with a combination of Na₂CO₃ and CO₂ may practically apply to cement-based s/s of heavy metal-bearing sediment.     

Liquidus Diagram of the Ba-Y-Cu-O System in the Vicinity of the Ba2YCu3O6+x Phase Field

This paper describes the melting equilibria in the vicinity of the high T_c phase Ba₂YCu₃O_6+x, including evidence for two Ba-Y-Cu-O immiscible liquids. Melting equilibria have been investigated in purified air using a combination of differential thermal analysis (DTA), thermogravimetric analysis (TGA), powder x-ray diffraction (XRD), MgO wick entrapment of liquid for analysis, scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive x-ray analysis (EDS), and hydrogen reduction for determination of copper oxidation state. For relatively barium-rich compositions, it was necessary to prepare the starting materials under controlled atmosphere conditions using BaO. A liquidus diagram was derived from quantitative data for the melts involved in various melting reactions. In general the 1/2(Y₂O₃) contents of the melts participating in these equilibria were low (mole fraction <4 %). The primary phase field of Ba₂YCu₃O_6+x occurs at a mole fraction of <2.0 % 1/2Y₂O₃ and lies very close along the BaO-CuO_x edge, extending from a mole fraction of ≈43 % CuO to a mole fraction of ≈76 % CuO. It is divided by a liquid miscibility gap and extends on either side about this gap. The topological sequence of melting reactions associated with the liquidus is presented as a function of temperature. Implications for the growth of Ba₂YCu₃O_6+x crystals are discussed.     

溶胶-凝胶法制备Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3铁电薄膜的结构及物理性能

采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_2/Si(111)衬底上制备了Bi_(0.975)La_(0.025)Fe_(0.975)Ni_(0.025)O_3(BLFNO)铁电薄膜。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)及其压电模式(PFM)对薄膜的晶体结构、表面形貌以及铁电畴结构进行了研究。研究发现,BLFNO为结晶良好的钙钛矿结构多晶薄膜,且薄膜表面颗粒生长均匀。PFM测试图显示铁电薄膜在自发极化下的铁电畴结构清晰,铁电电容器具有良好的铁电性能。应用铁电测试仪对Pt/BLFNO/Pt电容器进行测量,得到了饱和性良好的电滞回线。在828kV/cm的外加电场下,Pt/BLFNO/Pt电容器的剩余极化强度为74.3μC/cm~2,表明La、Ni的共掺杂没有明显抑制铁电电容器的剩余极化强度,铁电电容器具有良好的铁电性能。漏电流研究结果表明,La、Ni元素的共掺杂有效降低了薄膜的漏电流密度,在277.8kV/cm外加电场下漏电流密度在10-4 A/cm2量级,明显小于纯BFO薄膜的漏电流密度。正半支漏电流曲线满足SCLC导电机制,对于负半支曲线,当电场强度大于22.2kV/cm时,同样遵循SCLC导电机制;但是,当电场强度小于22.2kV/cm时,曲线斜率约为4.8,表明参与导电贡献的电子数较多,归因于极浅陷阱俘获的电子在外加电场作用下参与了导电行为。室温下磁滞回线测试结果表明BLFNO薄膜具有反铁磁性质。     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

Sn0.94Sc0.06P2O7的合成及其中温电性能研究

采用固相法合成了Sn0.94Sc0.06P2O7。XRD测试结果表明Sn0.94Sc0.06P2O7表现为单一立方SnP2O7相结构。采用电化学工作站对样品的中温电性能(50~250℃)进行了研究。结果表明,样品在湿润H2气氛中200℃下,电导率达到最大值(2.8×10-2 S·cm-1)。以样品为固体电解质组装氢-空气燃料电池,性能测试表明,在150℃时,其最大输出功率密度为25.02mW·cm-2(厚度:1.7mm),表明Sn0.94Sc0.06P2O7是一种潜在的中温燃料电池的电解质材料。     

Ba(OH)2 Equilibria in the System Ba-O-H-F,With Application to the Formation of Ba2YCu3O6.5 + x From BaF2-Precursors

The ex situ process for fabricating Ba₂YCu₃O_{6.5 + x} superconducting tapes from BaF₂- based precursors involves a hydration/oxidation reaction at ≈730 °C to 750 °C generally written as: (2BaF2+Y+3Cu)(amorphous)+(2H2O+2.25O2)(g)→Ba2YCu3O6.5+x(s)+4HF(g).However, microscopic observations of partially processed films suggest the presence of a transient liquid phase during conversion. Alternatively, the conversion reaction can be rewritten as the sum of several intermediate steps, including the formation of a barium hydroxide liquid: (BaF2)(amorphous)+2H2O(g)→Ba(OH)2(liq)+2HF(g).To evaluate the possibility of a hydroxide liquid conversion step, thermodynamic calculations on the stability of Ba(OH)₂(liq) have been completed from 500 °C to 900 °C at 0.1 MPa p_total. Based on currently available data, the calculated phase diagrams suggest that a viable hydroxide reaction path exists in the higher part of this temperature range. The calculations indicate that Ba(OH)₂(liq) may be stable at log p_H2O (Pa) values from ≈4 to 5, provided log p_HF (Pa) values can be maintained below 0 to −1. Limited experimental confirmation is provided by results of an experiment on BaF₂(s) at 815 °C, 0.1 MPa p_H2O, in which essentially all F at the surface was replaced by O. It is therefore possible that processing routes exist for producing Ba₂YCu₃O_{6.5 + x} based on the presence of a Ba(OH)₂ liquid, which might have an effect on conversion rates and texturing in the superconducting film.     

微波烧结制备MAX-cBN复合材料及其反应机理研究

采用Ti3SiC2与Ti3AlC2粉体和cBN粉体为原料,通过微波烧结制备Ti3SiC2与Ti3AlC2结合剂cBN复合材料,同时研究cBN的含量对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响。结果表明,Ti3SiC2-cBN试样烧结后得到了SiC、TiSi2、TiC、TiO、TiO2、SiO2。cBN添加量为10%的复合材料中Ti3SiC2分解较为严重。试样烧结后基体组织比较细小,只有几微米。当原料中cBN含量为20%时,cBN表面会形成凹凸不平的组织。Ti3AlC2-cBN试样烧结后得到了Ti2AlC、TiC、Ti、Al、Al2O3,Ti3AlC2材料分解完全。cBN含量较高时,它可以与Ti3AlC2或其分解产物充分反应,形成相应的氮化物或碳氮化物。     

铁酸锌作为光催化剂的研究进展

铁酸锌是具有较高光催化活性及对可见光敏感的n型半导体,其独特的磁性能和化学稳定性使其在光催化领域有着广泛的应用。针对不同形貌的铁酸锌,采用不同的改性方法,可将其与其他材料结合制备出更为高效、实用的光催化剂。近年来,利用铁酸锌的特性,制备磁性可回收且性能稳定的复合光催化剂引起了科研人员的广泛关注。概述了铁酸锌作为光催化剂的基本性质,对不同形貌铁酸锌的制备方法进行了总结,并重点讨论了铁酸锌在光催化方面的改性技术及改性机理,最后对目前存在的问题和未来的研究方向做了简要的总结和预测。