碳陶瓷集热材料制备及其性能

以中药提取废渣为原材料通过预炭化、混合施加酚醛树脂和真空烧结等工序制备太阳能集热材料,通过SEM分析对比材料制备前后的微观结构,并以正交试验为基础,分析升温速率、预碳化温度、碳化温度、施胶量和保温时间等5个影响因素对材料碳得率及吸光率的影响,结果表明该材料最佳制备工艺条件为:升温速率3℃/min、预碳化温度350℃、碳化温度850℃、施胶量50%、保温时间150 min,在最佳条件下制备的集热材料有良好的吸光性能,吸光率可达87.2%,可用作光热转换材料.     

光热转换用碳基材料的制备及应用进展

光热转换技术可将太阳能转换为热能,是提升资源利用率、实现能源利用可持续发展的有效途径;碳基材料具有优异的宽光吸收性能和高的光热转换效率,是太阳能光热转换用的核心材料。该文系统综述了光热转换用碳基材料的研究进展,概述了光热转换的基本原理和碳基材料的分类,总结了光热转换用碳基材料的制备方法,分析了光热转换用碳基材料在海水淡化、废水净化、光热除冰、光热治疗和热能存储等领域的应用进展,并对光热转换用碳基材料的研究方向作出展望。     

碳化土豆的太阳能界面水蒸发性能

以土豆为原料,通过表面打孔、碳化工艺得到光热转换材料。研究了该材料的组成、微观结构、光吸收、亲水性、光热转换以及太阳能界面水蒸发性能。结果表明：碳化土豆是多孔结构的无定形碳,在紫外(250～380 nm)和可见光范围内(380～780 nm)光吸收超过90%;具有极好的亲水性、光热转换以及太阳能界面水蒸发性能。在1个太阳辐照下(光功率密度为1 kW·m^-2)蒸发速率达到了1.44 kg·(m²·h)^-1,蒸发效率达到了90.71%。碳化土豆可用于含有机染料废水、重金属离子废水的处理。     

碳化-氧化废报纸用于太阳能水蒸发

碳材料有优异的宽波段光吸收特性和良好的光热转换性能,因此可以用于太阳能水蒸发。将废旧报纸碳化-氧化处理后得到碳材料,用X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜对样品进行相组成和微观结构表征,用紫外-可见光谱仪测试样品的光吸收性能,并且用自组装的装置进行太阳能水蒸发性能测试。结果表明:经过碳化-氧化处理后的废旧报纸在太阳光谱范围吸收率高于87%,在紫外-可见光区的吸收率达到93%,和水的接触角接近零。在一个太阳光强度下,碳化-氧化废旧报纸的水蒸发速率为0.76 kg·(m~2·h)~(-1),是未加样品时的4倍。样品用于海水淡化时所得淡水的离子含量符合国家饮用水标准,用于甲基橙溶液的处理可以实现完全脱色。     

碳纳米管/多孔纤维素凝胶材料的制备及其蒸发性能

以微晶纤维素(MCC)为基体材料、碳纳米管(CNTs)为光热转换材料,通过溶胶-凝胶法制备出用于太阳能水蒸发的碳纳米管/多孔纤维素凝胶材料(CNTs-PCG)。扫描电镜图像显示该材料具有蜂窝状的多级孔隙,可以快速吸水。太阳能水蒸发测试和红外热像测试显示该材料在1 kW/m~2的光照强度下,具有优异的蒸发性能与较高的蒸发效率:当CNTs质量分数为0.2%时,CNTs-PCG最高的水蒸发速率为1.274 kg/(m~2·h),是纯水对照组的4.2倍,水蒸发效率为82.3%,材料最高温度可达44.4℃。     

鼓风炉渣碳基还原回收铅、锌、铁及尾渣环境特征

针对云南省个旧市历史遗留鼓风炉渣的安全处置，采用碳热还原-磁选方法回收铅、锌和铁，并高温固化获得稳定化尾渣.研究了温度、时间、还原剂用量对铅、锌和铁的回收影响，碳基还原过程铅、锌、铁的还原行为和磁选尾渣的环境风险.结果表明，在温度1 300℃、还原时间60 min、还原剂用量4%的条件下，铅、锌的挥发率分别达91.97%和96.96%,铁的金属化率96.94%;在磁场强度为250 MT的磁选条件下，铁的回收率78.93%,铁精矿中铁品位为90.94%.SEM-EDS和XRD分析结果表明：鼓风炉渣经高温碳热还原后，渣中铅以硫化物和铅铁矾的形式镶嵌于硅酸盐晶体中，渣中其他重金属则均匀分布在硅酸盐晶体中.磁选尾渣中铅、锌、砷、镉浸出值未超过国标GB 5085.3-2007规定限值；Tessier重金属形态分析结果显示尾渣中铅、锌、砷、镉残渣态比例相比于鼓风炉渣增大，表明鼓风炉渣碳热还原后环境风险降低，实现了鼓风炉渣的资源化及无害化.     

葡萄糖碳基固体酸催化剂的制备及其催化水解纤维素

以葡萄糖为原料制备了碳基固体酸催化剂,采用红外光谱(FT-IR)、X线衍射(XRD)、热重(TG)分析等手段对催化剂进行表征,并以纤维素水解为探针反应,考察了制备条件对催化剂总酸量和催化剂活性的影响.结果表明:该催化剂适宜的制备条件为碳化温度180℃,碳化时间7 h,三氯化铁用量0.4 g,磺化温度110℃,磺化时间11 h,催化剂的总酸量为2.78 mmol·g-1,将催化剂用于纤维素水解反应,水解率达到45.31%.所制备的碳基固体酸催化剂具有—COOH,—OH,—SO3H的芳香碳薄层组成的无定形碳结构,并且在170℃以下时具有良好的热稳定性.     

用造纸黑液中的木质素制备电磁屏蔽材料的研究

在本实验中以造纸黑液为原料,经酸析后得到木质素,在木质素中添加适量的镍、钙催化剂经催化碳化后得到具有石墨层状结构的碳化产物,并可进一步制备得到具有良好电磁屏蔽性能的碳基环保材料。实验结果表明：当碳化温度为900℃、催化剂Ni和Ca的添加量分别为8wt％、6wt％时所得到的石墨晶体的晶体结构最完善,制备得到电磁屏蔽材料的屏蔽效果最好。     

新型N、S共掺杂微孔碳材料的制备及性能研究

以三聚氯氰和噻吩为反应单体,通过简单的傅克烷基化反应制备含N、S多孔有机聚合物(PCT),进而以PCT为碳前驱体,采用氢氧化钾活化法在不同温度下碳化得到N、S共掺杂微孔碳材料(CPCT-X),研究碳化温度对材料比表面积和孔径的影响规律,并考察具有不同孔结构和杂原子含量微孔碳材料的CO_2捕集性能和电化学性能。结果表明:CPCT-X具有较大的比表面积(1 629 m~2·g~(-1))和高微孔孔隙率(96.7%),碳化温度为600℃时,具有最好的CO_2捕集性能(5.5 mmol/g,273 K,0.1 MPa);同时,CPCT-X具有很好的超电性能,当碳化温度为700℃时,比电容可达210 F/g(电流密度为0.5 A/g)。     

蝶类纳米点阵复眼结构超黑材料探索研究

自然界生物体所利用的纳米尺度结构被证明是一种较为理想的增黑结构。为了进一步提高普通碳材料的光捕获效率,采用最高温度为550℃ 的真空烧结工艺复制了蝶类复眼的纳米点阵结构,并与碳材料本身物性相耦合,从而得到了具有高效减反结构的新型超黑碳材料。对样品碳化前后的微观结构进行了表征,并测试了碳化样品的超黑性能。结果表明,复制体很好地保留了原始蝶类复眼的两级微观结构的几何学特征;并且与无结构焙烧的碳相比较,具有纳米点阵结构的碳材料对整体光的反射损失明显减少,在近紫外和可见光波段的超黑度提高明显,能够更好地减少反射以及改善光子收集效率。     

碳刹车件

原本为适应火箭喷管的极端环境而开发的碳－碳制动系统，从20世纪80年代初起开始推广到民用。随着碳－碳材料不断发展，现在量产的轿车上——2001款保时捷911CarreraTurbo备有可以选装的碳－碳刹车系统。　　碳－碳材料是碳纤维增强复合材料的远亲，在1700℃高温下的加压炉中制成。其产物是纯净的碳纤维，由碳分子化学断裂形成的碳－碳键相连。与铸铁刹车件相比，碳－碳材料的优点有：两倍的吸热速度、摩擦系统高50％、密度只有铸铁的1/4、而温度限则高得多。　　保时捷新的陶瓷复合材料制动瓦片和转子系统使每个车轮的簧下重量减少了4.5千…     

碳基固体酸催化剂上的酯化反应动力学研究

通过膨化淀粉和十二烷基苯磺酸混合物的部分碳化制备新型碳基固体强酸催化剂,研究了碳基固体酸催化剂在油酸与乙醇的酯化反应中的催化性能,考察了乙醇与油酸物质的量比、催化剂与油酸的质量比、反应温度和反应时间等因素对油酸转化率的影响.XRD和酸碱电位滴定结果表明,膨化淀粉和十二烷基苯磺酸混合物的部分碳化生成含高密度-SO3H的芳香碳薄层组成的无定形碳.新型碳基固体强酸催化剂在油酸与乙醇的酯化反应中具有较好的催化活性.在乙醇与油酸物质的量比为8、催化剂质量为1g、回流反应6.0h的条件下,油酸转化率达83.88%.并且发现在50～70℃,随温度升高油酸的转化率也随之升高,油酸和乙醇在碳基固体酸催化剂上的酯化反应服从准一级反应动力学方程,表观活化能和指前因子分别为35.78 kJ/mol和5.70×104h-1.     

太阳能驱动水蒸发装置中的碳基光吸收材料的研究进展

在全球水资源短缺与环境污染等严峻形势下,寻求一种清洁的获取洁净水资源的方式是必要的。太阳能作为取之不尽并且清洁无污染的能源,其应用包括光热、光电、光催化氧化等。其中,光热是能源转化效率最高的方式,而碳材料作为近年来受到重视的材料,有着来源广泛、价格便宜且环境友好等诸多优点。主要综述近年国内外研究的具有良好光热效应的碳材料及其复合材料,并且总结了一些新的研究思路和可以应用于光热转换的材料。     

丙纶滤料LB500和LB550的耐酸腐蚀性能比较

利用溶液腐蚀法,在酸度、温度和时间3因素实验水平下,比较了丙纶LB500和LB550的耐酸腐蚀性能.结果表明:LB550的耐酸腐蚀性能优于同条件的LB500,温度越高,优势越显著;造成2种丙纶材料耐酸腐蚀性能降低的原因可能是LB550分子链间非键相互作用遭到部分破坏,而LB500发生了氧化作用.     

砷灰的提纯工艺

采用湿法-火法对粗砷进行提纯,在氨水溶液浸出浓度为5～6 mol/L,液固比为1.7～2.2,浸出温度为50～65℃,浸出时间为3～4 h的工艺条件下,砷的浸出率可达95%以上,浸出液经蒸发结晶得到亚砷酸氢铵,亚砷酸氢铵经烘干后在500℃下分解得白砷产品,纯度可达99.5%以上,浸出剂氨经蒸发得到回收。该工艺无三废排放,原料消耗少,具有较好的经济和环境效益。     

熔盐法制备碳化矾涂层纳米纤维

以纳米碳管为碳源、模板和金属钒粉末为原料,在KCl-LiCl熔盐体系中于650~850℃条件下成功地合成碳化钒涂层纳米纤维,并通过XRD和SEM对反应得到的碳化钒涂层纳米纤维的结构与形貌进行了表征。结果表明,反应温度、反应时间和碳钒摩尔比对碳化钒晶体的生长和产物的物相组成有着重要影响。     

树脂碳电极碳氢原子比测定及其对充放电性能的影响

测试分析了碳化处理条件对聚对苯树脂碳化产物组成含量和碳氢原子比的影响,并进一步测试了不同碳氢原子比的树脂碳化产物作为锂离子电池碳电极材料时的充放电性能。结果表明随着碳化处理温度升高,树脂碳化产物碳氢原子比在逐渐增加,碳化气氛对碳化样品碳氢原子比的影响也十分显著,惰性气氛处理的样品远高于还原性气氛处理的样品,两者的比值高达2.7。树脂碳电极碳氢原子比不同,其充放电容量和不可逆性都表现出明显差别。碳氢原子比升高,电极充放电不可逆性降低,但树脂碳电极充放电容量并不是简单地随着树脂碳电极碳氢原子比升高而线性增大,而是出现一个起伏变化。其中碳氢原子比为1.54的样品呈现出充放电容量高峰值。     

真空碳热还原ITO废靶回收金属铟的工艺研究

以ITO(Indium-Tin-Oxide)废靶为原料进行一步真空碳热还原蒸馏回收金属铟的实验.首先研究了碳热还原过程中温度、保温时间、碳粉添加量对铟还原率的影响,再结合铟锡合金的真空蒸馏进行ITO废靶的一步还原蒸馏回收金属铟.最佳真空碳热还原条件：温度900℃,保温时间2 h,真空度10～20 Pa,碳粉添加量为质量分数16%.一步还原蒸馏最佳条件：温度900℃,保温时间2 h,碳粉添加量为质量分数16%.真空度10～20 Pa的条件下充分还原后,再进行真空蒸馏：温度1 200℃,保温时间1 h,真空度10～20 Pa.可通过一步真空碳热还原蒸馏实现从ITO废靶中直接回收金属铟.     

Ag@Ag_2S/C光热转换材料的制备及其太阳能水蒸发性能

以核壳结构的Ag@Ag_2S纳米颗粒、羧甲基纤维素为原料,利用冷冻铸造/碳化工艺制备了具有孔道结构的Ag@Ag_2S/C光热转换材料。所制备Ag@Ag_2S/C光热转换材料能吸收93%的太阳光,在1个太阳光下,水蒸发效率可达81.5%。     

真空下金属锂蒸发速率的测定与分析

金属锂是能源、材料、航空等领域不可或缺的基础原材料,真空冶金是一种清洁高效的金属锂提取、提纯技术,但仍存在金属锂真空蒸馏基础数据不明,蒸发动力学数据缺失的问题.通过真空差重法对金属锂单质在不同温度、压强下的蒸发速率进行了测定,并与理论计算结果进行了对比,修正了金属Langmuir最大蒸发速率公式中的蒸发系数,在630℃、650℃和700℃下的蒸发系数分别为0.287、0.514和0.206,得到了金属锂在630℃、650℃和700℃下的临界压强为22.873 Pa、44.135 Pa和60.495 Pa.本研究为金属锂真空蒸发提供了动力学数据基础,也为金属锂真空冶金工艺条件和生产设备参数的改进提供了参考.