模板法制备有序中孔炭材料及其性能

以SBA-15为模板,蔗糖为炭源,在不同的炭化温度下合成了不同比表面积的中孔炭材料。利用红外光谱(IR), 小角X射线衍射(XRD), 透射电镜(TEM),N₂吸脱附及循环伏安测试等技术考察了不同炭化温度对中孔炭材料形貌、比表面积、孔体积及比电容的影响。结果表明：最佳炭化温度为700℃,TEM观测表明,700℃炭化所制备的样品孔结构呈二维六角有序分布,N₂吸脱附测试表明,该样品的孔体积为1.88 cm³•g^-1,比表面积为1394 m²•g^-1,具有典型的中孔结构和集中的中孔分布,它的最可几孔径为3.4 nm;采用循环伏安测试电极及电容器的电化学行为,结果显示,该样品单电极在6 mol•L^-1的KOH电解液中,扫描速度为1 mV•s^-1时,比电容可达212 F•g^-1,是一种理想的超级电容器电极材料。     

低维纳米MnO2的制备及其在化学电源中的应用

评述了近年来国内外低维纳米MnO₂材料研究领域的最新进展,其中包括纳米MnO₂颗粒、一维纳米线（管或棒）和二维纳米薄膜等低维纳米结构MnO₂材料的合成;介绍了低维纳米MnO₂作为电极材料在电化学超级电容器、锂离子电池、碱锰电池中的应用,并对其发展前景进行了展望。     

载银TiO2薄膜制备及其光催化灭菌性能

在硫酸电解液中,用阳极氧化法在纯钛表面制备了纳米多孔TiO₂薄膜,并通过光沉积法进行了载银修饰。采用XRD、SEM对薄膜的形貌与相结构进行了表征,并考察了电流密度、电压和电解液浓度等对生成的TiO₂薄膜光催化灭菌性能的影响。结果表明：TiO₂薄膜由锐钛矿型和金红石型组成。随电压升高,金红石型的含量逐渐增多,微孔孔径增大,在电流密度为150 mA•cm^-2时,分别由120 V时的19%和93 nm增加到180 V时的96%和283 nm。电流密度的适当增大和适量的载银修饰有助于提高TiO₂薄膜光催化灭菌性能。在1 mol•L^-1硫酸溶液中,140 V/150 mA•cm^-2条件下制备的TiO₂薄膜,经3 g•L^-1硝酸银溶液中载银修饰后灭菌效果最佳。     

载银TiO2薄膜制备及其光催化灭菌性能

在硫酸电解液中,用阳极氧化法在纯钛表面制备了纳米多孔TiO₂薄膜,并通过光沉积法进行了载银修饰。采用XRD、SEM对薄膜的形貌与相结构进行了表征,并考察了电流密度、电压和电解液浓度等对生成的TiO₂薄膜光催化灭菌性能的影响。结果表明：TiO₂薄膜由锐钛矿型和金红石型组成。随电压升高,金红石型的含量逐渐增多,微孔孔径增大,在电流密度为150 mA•cm^-2时,分别由120 V时的19%和93 nm增加到180 V时的96%和283 nm。电流密度的适当增大和适量的载银修饰有助于提高TiO₂薄膜光催化灭菌性能。在1 mol•L^-1硫酸溶液中,140 V/150 mA•cm^-2条件下制备的TiO₂薄膜,经3 g•L^-1硝酸银溶液中载银修饰后灭菌效果最佳。     

疏水性可见光响应型纳米CuO/TiO2催化降解高浓度硝基苯

采用十二烷基硫酸钠（SDS）对纳米CuO/TiO₂光催化剂进行疏水改性,并在可见光的照射下,研究了疏水性CuO/TiO₂对硝基苯降解的影响因素。实验表明：SDS-CuO/TiO₂催化剂具备完整的锐钛矿和CuO晶体衍射峰;SDS负载量变化对催化剂的紫外可见吸收性能没有影响;催化剂表面的疏水位主要是长链烷基。各影响因素的最佳水平分别是：SDS负载量2.3 g•（2.5 g TiO₂）^-1,初始浓度400～500 mg•L^-1,催化剂用量0.2 g•L^-1,pH 9,H₂O₂添加量6 ml•L^-1。最佳条件下硝基苯2 h降解率为80％,4 h降解率为93％。     

疏水性可见光响应型纳米CuO/TiO2催化降解高浓度硝基苯

采用十二烷基硫酸钠（SDS）对纳米CuO/TiO₂光催化剂进行疏水改性,并在可见光的照射下,研究了疏水性CuO/TiO₂对硝基苯降解的影响因素。实验表明：SDS-CuO/TiO₂催化剂具备完整的锐钛矿和CuO晶体衍射峰;SDS负载量变化对催化剂的紫外可见吸收性能没有影响;催化剂表面的疏水位主要是长链烷基。各影响因素的最佳水平分别是：SDS负载量2.3 g•（2.5 g TiO₂）^-1,初始浓度400～500 mg•L^-1,催化剂用量0.2 g•L^-1,pH 9,H₂O₂添加量6 ml•L^-1。最佳条件下硝基苯2 h降解率为80％,4 h降解率为93％。     

含选矿捕收剂的铝酸钠溶液红外光谱

微量长烃链脂肪酸型捕收剂吸附在铝土矿选精矿上,随选精矿进入拜耳法流程,使拜耳法重要中间物料铝酸钠溶液中有机物成分发生变化.本文采用膜加水的制样方法,测定长烃链脂肪酸型捕收剂存在下的铝酸钠溶液红外光谱,研究了其对铝酸钠溶液结构的影响.结果表明：膜加水制样方法测定铝酸钠溶液红外光谱,特征峰明显,能满足试验的要求;具有羧基官能团的长烃链脂肪酸型捕收剂的存在使苛性比α_k=3.0、浓度ρ_Na2O=220 g•L^-1和α_k=1.56、ρ_Na2O=160 g•L^-1的铝酸钠溶液Al—O—Al键随捕收剂含量的增加而增多,而Al（OH）^-₄键峰强基本不变;同时发现α_k=1.56、ρ_Na2O=160 g•L^-1的铝酸钠溶液Al—O—Al振动带和Al—OH反对称弯曲振动带峰强高于α_k=3.0、ρ_Na2O=220 g•L^-1的铝酸钠溶液的峰强.     

Raney Ni催化剂上苯酚液相原位加氢表观动力学

考察了Raney Ni催化剂作用下,反应条件（温度、压力、空速、苯酚浓度和甲醇与水的配比）对苯酚液相原位加氢反应性能的影响规律。结果表明,较高的反应温度和压力以及较低的液体空速和甲醇含量有利于提高苯酚的转化率和环己醇的选择性,但是苯酚的浓度对反应性能的影响不大。针对该反应体系的动力学研究表明,苯酚原位加氢生成环己醇和环己酮的表观浓度级数α₁和α₂分别为0.93和1.09,β₁和β₂分别为3.82和3.47,表观活化能E_a1和E_a2分别为67.8 kJ•mol^-1和80.2 kJ•mol^-1。将动力学研究结果与各个反应条件对反应性能的影响规律相关联,解释了不同反应条件引起苯酚加氢反应速率以及生成环己醇和环己酮选择性差异的原因。     

喷雾热解法制备超细MnO2及其电化学性能

采用喷雾热解法制备了超细MnO₂阴极材料,并利用XRD、SEM和电化学测试方法研究了MnO₂的相组成、形貌、电化学性能以及在碱性溶液中的阴极极化行为.实验结果表明,喷雾干燥后的样品呈球形,表面有裂纹,经热处理后产物为Mn₂O₃,此时颗粒表面碎裂,形成多孔材料,酸处理后得到γ-MnO₂,含量超过90％.与EMD（电解二氧化锰）相比,所制备样品的放电容量（截止电压1.0V vs Zn）为215mAh·g^-1,放电深度可达一电子理论容量的70％,比EMD提高了15％;结合稳态极化和电化学阻抗法,发现质子在MnO₂晶格中的扩散符合多孔电极的阻挡层扩散模型,由等效电路拟合得到的数据能够较好地解释实验现象,反映了质子固相扩散的真实情况.     

双电层电容器活性炭电极的优化

通过物理方法对双电层电容器用活性炭电极进行改性实验,探讨了活性炭电极的结构（比表面积、孔径分布、孔容）和性能（比电容、充放电特性）的优化问题.改性后活性炭电极BET比表面积从1739.77 m²•g^-1增至2215.40 m²•g^-1,其中微孔比表面积增幅22％,中孔比表面积增幅35％,孔容积也有20%～30％的增幅量,孔径分布更为合理.优化的活性炭电极结构改善了电极材料的电化学特性,比电容量可达424 F•g^-1,增幅10％.     

气溶胶溶剂萃取系统技术制备聚乳酸纳米颗粒

采用气溶胶溶剂萃取系统制备聚乳酸（PLA）微细颗粒.用扫描电镜考察了工艺参数温度(35～55℃)、压力(8～20 MPa)、PLA溶液浓度(0.1～0.5 g•ml^-1)及其流速(140～400 ml•h^-1)、PLA相对分子质量(M_w：10000～100000)对产品颗粒形貌及粒径的影响;采用X射线衍射谱仪分析了产品的结晶性能.结果表明,当M_w＝100000或PLA溶液浓度达到1 g•ml^-1时,产品为黏性薄膜,无法得到微球状颗粒产品,当M_w小于100000或PLA溶液浓度小于1 g•ml-¹时,产品为微球状颗粒,在本研究范围内,温度和压力是影响粒径的主要因素,升高压力、降低温度可显著降低PLA颗粒粒径.在20 MPa,35 ℃,PLA溶液流速为240 ml•h^-1、浓度0.1 g•ml^-1、相对分子质量M_w=10000条件下成功制备了粒径介于200～600nm 的PLA微球.XRD分析显示产品晶型几乎没有变化,但结晶度大大减小.     

纳米制冷剂TiO2/HFC134a水平管内流动沸腾换热实验研究

对纳米制冷剂TiO₂/HFC134a在水平管内的流动沸腾换热性能进行了实验研究,纳米颗粒的浓度为0.01、0.025和0.05 g•L^-1,并与纯质HFC134a的结果相比较。结果发现：TiO₂/HFC134a工质的流动沸腾传热系数得到一定的强化,强化程度与颗粒浓度有关,实验过程中发现的纳米颗粒在换热表面的沉积可能是主要的影响因素。     

基于废旧锂离子电池正极材料LiMn2O4制备λ-MnO2催化剂

以废旧锰酸锂（LiMn₂O₄）电池的正极活性材料为原料,通过酸浸脱锂原位转化获得锰氧化物,X射线衍射（XRD）分析表明所得样品为立方晶系的λ-MnO₂ 。实验考察了所制备的λ-MnO₂ 对乙酸和异戊醇合成乙酸异戊酯的酯化反应的催化活性,并探讨了酸浸过程的酸浓度和反应时间对λ-MnO₂ 催化性能的影响。在室温条件下,当硫酸浓度为0.5 mol·L^-1,反应时间为3 h时,所得λ-MnO₂ 催化乙酸异戊酯酯化反应的酯化率高达94.62%。分别采用红外光谱和气相色谱对酯化产物进行了鉴定。结果表明,λ-MnO₂ 催化剂对合成乙酸异戊酯反应具有很好的选择性。     

Preparation of λ-MnO2 catalyst from spent LiMn2O4-based lithium-ion battery

以废旧锰酸锂（LiMn₂O₄）电池的正极活性材料为原料,通过酸浸脱锂原位转化获得锰氧化物,X射线衍射（XRD）分析表明所得样品为立方晶系的λ-MnO₂ 。实验考察了所制备的λ-MnO₂ 对乙酸和异戊醇合成乙酸异戊酯的酯化反应的催化活性,并探讨了酸浸过程的酸浓度和反应时间对λ-MnO₂ 催化性能的影响。在室温条件下,当硫酸浓度为0.5 mol·L^-1,反应时间为3 h时,所得λ-MnO₂ 催化乙酸异戊酯酯化反应的酯化率高达94.62%。分别采用红外光谱和气相色谱对酯化产物进行了鉴定。结果表明,λ-MnO₂ 催化剂对合成乙酸异戊酯反应具有很好的选择性。     

循环流化床中颗粒旋转特性

利用由高速数字摄影设备及大功率激光构成的测试系统在一截面为200 mm×200 mm、高为4 m的冷态循环流化床实验台上进行了床内颗粒旋转特性的实验研究.对在距布风板3.54 m高度的稀相区的1/4截面内13个测试点拍摄获得的图像序列利用Matlab、PhotoShop和ACDSee软件进行分析处理,采用人工直接判别获得颗粒转速,用双帧频验证法进行颗粒转速校验.结果表明：循环流化床气固两相流中固相颗粒普遍存在旋转现象,截面边壁区内的颗粒平均转速高于中心区域;粒径小或径向速度大的颗粒,其平均转速较大,反之亦然;不规则颗粒的平均转速明显高于球[JP2]形颗粒;当空截面气体速度V_g=5 m•s^-1,固体质量循环流率G_s=1.5 kg•m^-2•s^-1,玻璃珠颗粒平均粒径d_p=0.5 mm时,颗粒转速最高可达2000 r•s^-1,平均转速300 r•s^-1.     

H2O2沉淀铝酸钠溶液法制备大孔容纳米γ-Al2O3纤维粒子

采用H₂O₂沉淀铝酸钠溶液和乙醇分散并洗涤沉淀相结合的方式成功地制备出了大孔容纳米γ-Al₂O₃纤维.运用XRD、FT-IR、TG-DSC、TEM、BET和压汞法对比研究了水洗和乙醇分散并洗涤两种沉淀处理方式对产物结构、形貌和织构性质的影响.结果表明,乙醇洗涤产物γ-Al₂O₃纤维的直径约为10 nm,长度约在100 nm以上,孔容和比表面分别为2.23 ml•g^-1和222.0 m²•g^-1,而水洗γ-Al₂O₃的二次粒子无固定形状,孔容和比表面仅为0.37 ml•g^-1和162.3 m²•g^-1.乙醇洗涤时形成的CH₃CH₂O—基不仅使γ-Al₂O₃前驱物拟薄水铝石晶粒定向生长成纤维,还阻止了相邻颗粒表面之间因Al—O—Al键形成而产生的硬团聚.     

亚硫酸盐强制氧化传递与化学反应动力学

在湿法烟气脱硫的过程中,吸收塔底部发生的反应主要是亚硫酸钙和空气或氧气之间的气液传递与化学反应过程,根据双膜理论模型,分析了该反应的吸收机理,用一种图像边界识别的方法分析亚硫酸盐强制氧化气液反应.在没有催化剂或固定钴离子催化剂浓度时,SO^2-₃存在临界浓度0.328 mol•L^-1.当SO^2-₃的浓度低于0.328 mol•L^-1时,过程为双膜控制,SO^2-₃的反应级数为1;当SO^2-₃的浓度大于0.328 mol•L^-1时,过程逐渐变为气膜控制,SO^2-₃反应级数为0.当固定SO^2-₃浓度时,催化剂钴离子的反应级数则受到气液传质的影响,分为几个阶段,且反应级数不同.     

聚天冬氨酸衍生物的合成及阻垢性能

利用天冬氨酸热缩聚产物聚琥珀酰亚胺（PSI）和天冬氨酸（ASP）合成了一种聚天冬氨酸衍生物。研究了聚琥珀酰亚胺与天冬氨酸不同比例时的接枝率,考察了聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能。利用红外光谱对聚天冬氨酸衍生物的结构进行了表征,利用扫描电子显微镜对CaCO₃晶形进行了观察和分析。实验结果表明：当PSI与ASP的摩尔比为1∶1.8时,产物的接枝率最高,达到了66.45％,其阻垢效果也最好。当Ca²⁺质量浓度为400 mg•L^-1、HCO^-₃质量浓度为800 mg•L^-1、聚天冬氨酸衍生物用量为6 mg•L^-1时,阻垢率达到100％。聚天冬氨酸衍生物对CaCO₃有晶格扭曲和分散作用。     

MnO2/NH4NaY 催化剂上的NO低温选择性催化还原（SCR）

研究了NO在新型MnO₂/NH₄NaY催化剂上的低温转化行为，并对MnO₂/NH₄NaY的再生及稳态操作进行了考察。结果表明，以MnO₂/NaY为母体，用硫酸铵溶液离子交换制备的新型MnO₂/NH₄⁺NaY分子筛催化剂具有良好的低温活性，120 ℃时，NO转化率近100％。但催化剂不能在高于150 ℃的反应温度下操作，防止NH₄⁺挥发解吸。离子交换过程中，NH₄⁺的交换度可达40%，在120 ℃、氧体积分数6%、空速3 000h^-1和水体积分数7%和无外加还原剂条件下，MnO₂/NH₄NaY可保证入口浓度为1 000×10^-6的NOx在连续7 h内达到完全转化。在高空速（12 000 h^-1）有稳定氨源下，于MnO₂/NH₄NaY上进行的SCR稳态实验充分证明，存在于MnO₂/NH₄NaY的NH₄⁺对催化反应明显有利。 它可使NH₃与NOx物质的量比从以往的1.2降至1，大大减少由于NH₃泄露而造成的二次污染。     

利用硫化氢制备氢气和硫化锌新方法

利用电化学溶解-沉淀法回收利用硫化氢制取氢气和硫化锌.考察了不同硫化氢含量、进气流速对吸收反应的影响,并对电解制氢和硫化氢吸收反应的双系统匹配运转进行了详细研究.结果表明,在温度为25℃、搅拌速率为100 r•min^-1条件下,硫化氢的一次吸收率可达99.9%以上,电解液可循环使用;电解反应可在低电压0.5 V和25℃条件下进行,制氢电耗低于1.2 kW•h•m^-3H₂.