负载纳米铁颗粒的碳纳米球的制备及磁性能研究

采用喷雾催化热解法制备出负载纳米铁颗粒的碳纳米球,研究了氢气流量对其微观结构、晶体结构和磁性能的影响.当氢气流量为3.0L/min时,所制备的碳纳米球具有洋葱状结构,外表面不光滑,其石墨层间距为0.342nm,球体中散布着直径为几个纳米到30 nm的纳米铁颗粒;当氢气流量提高到5.4 L/min后,所制备的碳纳米球具有光滑的表面,其石墨层间距增大到0.360 nm;随着氢气流量的增大,碳纳米球的矫顽力逐渐增大,饱和磁场强度和剩余磁场强度则逐渐降低.     

空心碳纳米球的可控制备

采用乙酰丙酮铜为原料,通过金属有机物化学气相沉积大批量制备C/Cu壳/核纳米颗粒,并通过反应气氛调控C壳层的厚度。将C/Cu壳/核纳米颗粒在1 300℃的真空环境中退火,获得空心碳纳米球。通过透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱等表征手段,对退火前和退火后的样品进行对比分析,发现退火前和退火后的碳壳层的直径、厚度和石墨化程度都没有明显改变,但是样品的比表面积增大了一个数量级。因此,通过C/Cu壳/核纳米颗粒的真空退火,是实现空心碳球可控制备的一条简易途径。     

CaC2-CHCl3体系制备纳米碳球的反应热力学

利用CaC2-CHCl3体系反应合成纳米碳球,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对产物的物相、形貌和显微结构进行分析.对该体系进行吉布斯自由能和反应热效应计算,结合实验结果,研究采用无机化学反应法制备微纳米碳球的中间态成碳机理.结果表明:从理论上证实CaC2-CHCl3体系热解产物可能为石墨、金刚石和C3原...     

纳米碳材料在耐火材料上的研究进展

由于纳米碳材料具有优异的力学性能、稳定的化学性能和热稳定性,因此纳米碳材料迅速成为广大研究者的研究热点并在诸多领域显示出广阔的应用前景。目前,纳米碳材料在耐火材料中的应用已取得了诸多的科研成果。文中总结了利用纳米碳材料改善耐火材料力学性能的研究成果,介绍了在耐火材料中引入纳米碳材料的方法,比如直接添加法和原位生长法。对比了不同引入纳米碳材料方法的优缺点。并对纳米碳材料在耐火材料行业的应用前景与发展趋势进行了展望。      

纳米SiC对C/C复合材料石墨化与抗氧化性能的影响规律

本文制备纳米SiC基体改性的SiC-C/C复合材料,利用X射线衍射技术、高分辨率透射电镜等研究SiC对碳材料的石墨化度的影响.纳米SiC能够显著促进碳基体材料的石墨化度,同时通过高分辨率透射电镜在纳米SiC颗粒周围观测到明显的石墨化结构,并且距离SiC越近,碳基体的石墨化程度越高.通过静态氧化实验研究SiC-C/C复合材料的抗氧化性能.结果表明,随着SiC加入量的增加复合材料的抗氧化性显著提高,纳米SiC在高温下生成较为均匀的SiO₂保护层,覆盖在碳材料的表面,阻碍氧气与碳材料的接触,并且SiC含量越高,形成的保护层越厚,抗氧化能力越强.      

碳吸附沉淀法制备氧化钇稳定氧化锆纳米粉末研究

针对纳米粉末制备过程中团聚问题,研究了碳吸附对氨水沉淀法制备的纳米ZrO2(Y2O3)粉末的物相、粒径、比表面积、前驱体热分解特性以及碳黑的加入量对粉末比表面积的影响.结果表明,采用碳吸附沉淀法可以减少在高温条件下ZrO2晶粒增大,制得粒径小、团聚强度低的氧化钇稳定四方氧化锆纳米粉末.经700℃焙烧后制得分散性好的四方相ZrO2纳米粉末,比表面积为101.2m2/g , 平均粒径为8nm.     

微米级二氧化硅空心微球的制备及表征

采用硬模板法与溶胶-凝胶法相结合的工艺,以自制的聚苯乙烯(PS)为模板,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为阳性表面活性剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源制备SiO₂空心微球。重点研究升温速率及CTAB、TEOS、氨水用量等工艺参数对SiO₂空心微球形貌的影响规律。采用XRD、TEM、SEM、TG、FTIR对微球的物相、微观形貌及介孔结构等进行表征。结果表明：SiO₂空心微球粒径为2～5μm、壁厚为117 nm;SiO₂空心微球壁会随着升温速率的增加而出现破损现象;随CTAB用量增加,纳米球数量增加且粒径减小;随TEOS用量增加,球壁变厚直至形成纳米球;氨水小于4 mL时,二氧化硅空心微球不能成形,氨水大于4 mL时,二氧化硅空心微球表面粗糙,有实心颗粒;当升温速率为0.5℃/min、CTAB用量为0.05 g、TEOS用量为0.3 mL、氨水用量为4 mL时,且经过抽滤清洗的SiO₂空心微球的形貌最佳。     

二氧化锰微纳米球和微米棒的制备工艺优化及性能

采用一种简便、快速和低温的水热法制备了超级电容器用MnO₂微纳米球和微米棒粉体颗粒,并用正交试验和单因素实验对其制备工艺进行了优化。通过X射线衍射、扫描电镜和电化学测试,研究了所得材料的晶体结构、表面形貌和超电容性能.最佳合成工艺条件为:反应温度150℃,KMnO₄/MnCl₂摩尔比2.5:1.0,反应时间3h,填充率40%。该工艺下所制的样品为α-MnO₂,且呈现出空心、表面多孔的微纳米球和微米棒形貌.微纳米球的直径约为0.2-0.8μm,微米棒的直径约为30nm、长约为5μm.在此条件下,所得样品在100、150、200、250和300mA·g-1电流密度下,第5次的放电比电容分别为255、170、133、105和88F·g-1,其等效串联电阻和电荷转移电阻分别为0.37和0.40Ω.      

不同纳米相增强铜基复合材料的性能

采用粉末冶金法,制备纳米SiO2颗粒(n-SiO2)、纳米SiC晶须(n-SiCw)和碳纳米管(CNTs)3种不同形态纳米相增强铜基复合材料,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和球/盘式摩擦磨损试验机等测试手段研究纳米添加相对铜基复合材料显微组织、物理性能和摩擦学性能的影响。结果表明,纳米相可以显著提高铜基复合材料的硬度,其中n-SiCw的增强效果优于n-SiO2和CNTs;CNTs/Cu的减摩耐磨效果优于SiO2/Cu和SiCw/Cu;0.75%-CNTs/Cu(质量分数)复合材料具有高的硬度、优良的减摩耐磨性能,是综合性能最佳的复合材料。     

铁纤维对气相沉积碳材料生长和形貌的影响

化学气相沉积法制备的纳米碳材料（碳纳米管，碳纤维）的生长和形貌取决于其制备工艺条件，包括催化剂的组成，制备温度，碳源的种类等。以铁纤维为催化剂、甲烷为碳源气体、在不锈钢基底上制备碳材料后，通过扫描电子显微镜分析和考察铁纤维对产物的生长和形貌的影响。研究发现：在有铁纤维的位置，甲烷裂解生成的活性碳原子移动形成的碳层成为生长内核，生成直径为100-300nm的碳纳米管；在没有铁纤维的位置，含有硅元素的小质点成为形核点，生成直径为1～2μm的碳纤维。     

反相微乳液碳吸附耦合法制备氧化钇稳定四方氧化锆纳米粉体及表征

采用反相微乳液和碳吸附法制备了氧化钇稳定四方氧化锆纳米粉体,探讨了碳黑的加入量对粉体比表面积的影响,得到最佳的碳黑量。分别采用XRD、TEM、BET和TG分析了不同温度下煅烧所得粉体的物相、颗粒度和比表面积以及前驱体热分解特性。实验结果表明,经700℃焙烧后制得了分散性好的四方相ZrO2纳米粉体,比表面积为97.4m2/g,平均粒径为9nm。     

以焦油渣为原料制备高比表面积的活性炭

以焦化企业生产过程中的废弃物——焦油渣为原料生产目前及今后需求量极大的活性炭。以焦油渣为原料制备出了高比表面积活性炭，而且采用不同的工艺参数生产出吸附性能和用途不同的活性炭，证明可以通过控制工艺参数来控制活性炭的吸附性能。     

Development of a membrane oxygenator for ECMO using a novel fine silicone hollow fiber

One of the limitations of conventional silicone hollow fiber oxygenators compared with microporous membrane oxygenators is poor gas permeability. However, the silicone hollow fiber is free from plasma leakage, which is the major life limiting factor of the microporous membrane oxygenator. It has been difficult to fabricate a fine, thin hollow fiber for reduction of resistance to gas permeability because of the poor mechanical strength of conventional silicone materials. The authors developed a novel silicone material with sufficient mechanical strength, and a fine silicone hollow fiber with a diameter of 30 microns and wall thickness of 50 microns, which is approximately half that of a conventional silicone hollow fiber. Using this newly developed silicone hollow fiber, the authors developed a compact extracapillary flow membrane oxygenator. The oxygenator consists of fine silicone hollow fibers inserted in a housing made of polycarbonate. The housing is a cylindrical case, 20 cm long and 55 mm in inside diameter. The hollow fibers are cross-wound. The surface area of the membrane is 2.0 m2, and priming volume is 230 ml. Gas transfer performance of the newly developed oxygenator was evaluated by in vitro experiments. Oxygen and carbon dioxide transfer rates were 195 ml/min and 165 ml/min, at a blood flow rate 3 L/min. The novel silicone membrane oxygenator developed in this study can be used for extended duration in such applications as extracorporeal membrane oxygenation.     

Characteristics and Reactivity of Algae-Produced Dissolved Organic Carbon

Algae (green, blue–green, and diatom) grown in inorganic media produced particulate and dissolved organic carbon (DOC). DOC produced by a green-alga contains 25% hydrophobic acids. DOC from all algae had specific ultraviolet absorbance values less than 2.0?m?1?(mg/L)?1. Algae-produced DOC was biologically labile; greater than 60% degraded in bioreactors within 5 days. The biodegradable material likely included carbohydrates, amino acids, and amino sugars, which were present in hydrophobic acid isolates. Chlorination of algal DOC formed disinfection by-products; DOC from the green alga, Scenedesmus quadricauda, produced chloroform [0.53?micromole?per?mg?carbon?(μmol/mg?C)], dichloroacetic acid (0.27?μmol/mg?C), and trichloroacetic acid (0.14?μmol/mg?C). This work complements other studies, which focused on algal total organic carbon (DOC and cellular material), and clearly demonstrates the importance of identifying algae-derived sources of DOC in water supplies and removing such DOC in water treatment plants prior to chlorination.     

低碳连铸保护渣对水口耐材的侵蚀行为

 为达成“双碳”目标,目前国内钢铁企业致力于研发高性能的低碳、超低碳结晶器保护渣。低碳或超低碳结晶器保护渣具备适宜的物化性能,是高效、稳定连铸生产的基础保障,然而有关低碳保护渣对浸入式水口材料的润湿和侵蚀行为的研究甚少。通过高温润湿试验研究了中碳结晶器保护渣、低碳结晶器保护渣与ZrO₂-C水口耐火材料的润湿和侵蚀行为,结合微观结构分析阐明了低碳结晶器保护渣对浸入式水口渣线材料的侵蚀机理。研究结果表明,低碳结晶器保护渣与ZrO₂-C水口耐火材料的润湿性更好,且与传统型中碳结晶器保护渣相比较,在相同温度区间段内低碳结晶器保护渣与水口渣线ZrO₂-C材料的接触角小,熔渣在水口表面铺展更快;由微观结构分析可知,低碳结晶器保护渣对水口渣线ZrO₂-C材料的侵蚀程度较严重,且侵蚀深度更大。由于碳元素含量的影响,使得低碳结晶器保护渣与水口渣线ZrO₂-C材料润湿性更好,为低碳结晶器保护渣向水口内部溶解和渗透提供动力学条件。另外,相较于中碳结晶器保护渣,低碳结晶器保护渣与水口材料的碳浓度差更大,致使碳原子的扩散驱动力更强,进而影响两相界面的润湿、溶解以及化学反应。另外,通过工业试验结果表明,在连铸生产过程中,使用低碳结晶器保护渣时浸入式水口渣线部位颈缩更为严重,本研究结果可为连铸生产提供一定的指导和借鉴。     

磁性炭浆法提金工艺可行性研究

本文评述了炭浆法工艺中存在着炭损失金问题，采用化学热处理法制备了磁性活性炭，与普通活性炭相比，其吸金速度和载金容量相近，吸附之金能顺利解吸，它经多次重复使用后仍保持磁性，采用磁选机可回收７５％以上碎载金炭。磁性炭用于炭浆法是可行的。采用磁性炭浆法工艺可以明显提高黄金回收率。     

纳米ZrO_2粉末感应等离子体球化处理工艺研究

采用液体送粉技术及感应等离子体球化技术对纳米YSZ(6%~8%Y2O3-ZrO2)粉末进行了团聚、球化处理,研究了感应等离子体球化处理工艺参数对于粉体球化率的影响,采用三维景深显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射(XRD)研究了球化处理前后纳米YSZ粉末的表面形貌、截面形貌及其相结构。结果表明,采用液体送粉感应等离子球化处理技术,可同时对纳米YSZ粉末进行团聚及其致密化处理,得到的粉末为表面光洁、致密的实心球或空心球粉末,其粒径分布范围为40~100μm;YSZ粉末的相结构在处理前后没有发生变化。     

Synthesis,characterization,and antimicrobial properties of Cu-inorganic antibacterial material containing lanthanum

In this paper a kind of new inorganic antibacterial material:Cu-antibacterial white carbon black containing lanthanum was synthesized.The characterization and antimicrobial effect of the Cu-antibacterial white carbon black containing lanthanum was investigated.Inorganic antibiotic materials comprised the carrier,the antibacterial ion and the additive.In this study,we choosed white carbon black as the carrier,which was compound by a sol-gel method.Copper ion was selected to be the antibacterial ion,and lanthanum nitrate was selected to be the additive.The as-synthesized Cu-La-antibacterial white carbon black was characterized by inductively coupled plasma(ICP),laser particle size analyzer,Fourier transform infra-red spectroscopy(FT-IR) and antibacterial activity test(Escherichia coli as experimental bacterium).Results showed that the amount of antibacterial ions of the Cu-La-antibacterial white carbon black was higher than that for the general Cu-antibacterial white carbon black.Its bacteriostasis rate was about 98%(when the content of Cu2+ was about 3%),and corresponded to Ag-antibacterial white carbon black(99%).The particle size of Cu-La-antibacterial white carbon black was under 30 μm with a narrow size distribution.Copper ion was bound to white carbon black by ion exchange process.Moreover,this new inorganic antibacterial material showed promising result on the coating surface of metal.     

生物质多孔碳基复合相变材料制备及性能

目前,通过多孔高导热载体与相变材料复合的方式提升有机复合相变材料综合性能的方法得到广泛应用。多孔碳作为负载能力强,导热性能良好的载体材料成为研究的热点,但如何绿色、廉价、简易地制备出该类载体仍是研究的难点。本文以天然生物质材料松木和竹木为碳源,在梯度温度和氮气气氛下热处理,使生物质材料碳化并进一步发生石墨化转变,制备出生物质天然孔道结构的多孔高导热碳基载体材料。采用真空熔融浸渍法将有机相变材料石蜡和多孔碳基载体材料进行高效复合,制备得到生物质多孔碳/石蜡复合相变材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、同步热分析仪（TGA）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、压汞分析仪（MIP）、差示扫描量热仪（DSC）、激光导热仪对载体材料及复合相变材料进行结构表征和性能测试。测试结果表明:生物质多孔碳载体材料孔道结构保存完好,石墨化转变明显,保证了有机相变芯材的高效稳定负载。传热效率上,相比于纯石蜡芯材,以松木和竹木为碳源制得的多孔碳/石蜡复合相变材料热导率分别提高了100%和216%,达到了0.48 W·m?1·K?1和0.76 W·m?1·K?1。在此基础上,通过对比松木和竹木为原料制得的复合相变材料的芯材负载量,相变焓值,热导率的变化,进一步探讨了生物质结构对复合相变材料性能的影响机制。      

高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块

废旧阴极炭块的无害化与资源化已成为制约铝电解行业绿色可持续发展的资源环境难题。利用高温焙烧法处理废旧阴极炭块,基于不同粒度废旧阴极炭块的工业成分和浸出毒性,探索骨料粒度和焙烧温度对高温焙烧处理效果的影响。结果表明,随着骨料粒度的增大和焙烧温度的提高,回收炭材料碳含量逐渐提高,可溶性氟化物含量大幅降低。在最佳高温焙烧参数下,回收炭材料的碳含量由65.21%提高至94.52%,F^-浸出浓度由4 018.55 mg/L降至7.63 mg/L。同时利用化学沉淀法对气态冷凝产物进行固化处理,提取高纯度的CaF₂产品,避免高浓度含氟烟气二次污染。通过高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块具备技术可行性。