氨水挥发法制备氮掺杂TiO_2纳米管及表征

采用阳极氧化法在纯钛片表面制备了TiO_2纳米管,在随后的热处理过程中通过浓氨水受热挥发提供的氨气氛下进行掺氮,采用SEM、XRD、XPS对氮掺杂的TiO_2纳米管进行了表征,采用自制光催化污水处理装置研究了氮掺杂对TiO_2纳米管光催化性能的影响。结果表明:制得的TiO_2纳米管管径为80～90nm,壁厚为5～10nm;经400℃热处理后,未掺杂、氮掺杂TiO_2纳米管的晶型相同;氮掺杂使TiO_2纳米管的光催化性能提高了4.7%。     

基于TiO_2纳米管阵列的延伸型场效应晶体管pH传感器

基于延伸栅极型晶体管(EGFET)的pH传感器是新型溶液pH检测技术。该文将TiO_2纳米管阵列作为EGFET的延伸栅极,并详细研究了EGFET的pH敏感特性。得益于TiO_2纳米管阵列高比表面积和良好的化学稳定性,EGFET具有较宽的pH响应范围pH2～pH12,灵敏度为54.2 mV/pH,接近理论能斯特限值(59mV/pH),并且具有较低的迟滞(14. 3 mV)以及漂移率(2. 2 mV/h)。与传统玻璃式pH电极相比,EGFET pH传感器具有方便携带、快速响应、易与集成电路集成等特点,应用前景广泛。     

γ-AlOOH纳米棒的制备及其热分解

以氯化铝、氢氧化钠为原料,在反应溶液的pH值为5、反应温度为200℃的条件下用液相法制备薄姆石(γ-AlOOH)纳米棒;对其在不同温度下的煅烧产物及在加热过程的热分解过程进行了分析。结果表明:试验条件下能制备出直径10～30 nm、长度100～300 nm的γ-AlOOH纳米棒;该纳米棒在500～1 200℃下煅烧后转变为γ-Al_2O_3仍保持纳米棒的形貌;在1 250℃下煅烧后转变产物为α-Al_2O_3;在1 300℃下煅烧后转变产物为α-Al_2O_3,纳米棒相互烧结形成团聚体;γ-AlOOH纳米棒的热分解过程分为物理吸附水的脱出、化学吸附水的脱出、结构水脱出并转变为氧化铝中间相、氧化铝中间相中残留羟基的脱出四个阶段。     

烧结对纳米铁酸盐的影响

采用TEM和XRD方法研究了热处理条件对于纳米铁酸盐的结构和性能的影响。结果表明:随煅烧温度升高,纳米铁酸盐晶粒尺寸显著增大,晶粒发育趋于完整导致晶格畸变度明显降低,结构致密程度增加使得晶格常数减小,粉体烧结程度增大,相应粉体相对密度随之增加;较低温度(如300℃)下,煅烧时间对纳米铁酸盐晶粒尺寸无明显影响,相应晶格畸变度、晶格常数和粉体相对密度变化不大;较高温度(如600℃)下,铁酸盐晶粒尺寸随煅烧时间延长而增大,且煅烧初期粒子增长较快,此过程伴随着铁酸盐晶格畸变度进一步下降,晶格常数却有所增加,粉体相对密度略有下降;认为烧结过程铁酸盐晶粒生长为扩散生长机制是造成不同煅烧温度下煅烧时间对纳米铁酸盐微观结构和性能的影响行为不同的主要原因。     

电化学反应中电压对TiO_2纳米管形貌和光学性质的影响

以磷酸和氢氟酸的混合溶液为溶剂,钛片为阳极,采用电化学方法制备TiO_2纳米管。并利用XRD,SEM,UV-Vis等方法对样品进行表征。结果表明:在10～25V之间的电压值,可以制备出形貌规则的TiO_2纳米管。并且随着电压的升高,纳米管的直径增大。电压过低或过高,都不能够制备出TiO_2纳米管。此外,随反应电压的升高,TiO_2的光吸收有所增强,吸收边向长波方向发生移动,光吸收性能有明显提高。     

纳米MnO_2的制备及显微结构和电化学性能

将KMnO4负载在介孔二氧化硅KIT-6模板上,在不同温度(400~700℃)煅烧制备纳米MnO_2,研究了不同煅烧温度下纳米MnO_2的显微结构和电化学性能。结果表明:当煅烧温度为400℃时,制备得到的纳米MnO_2只由具有层状结构的δ-MnO_2组成,当煅烧温度升高至500℃时,纳米MnO_2由具有层状结构的δ-MnO_2和少量具有隧道结构的α-MnO_2组成,当煅烧温度为600,700℃时,纳米MnO_2均由具有隧道结构的α-MnO_2组成,且α-MnO_2分别呈有序介孔形貌和棒状形貌;具有隧道结构的α-MnO_2的循环稳定性优于具有层状结构δ-MnO_2的,在100mA·g-1电流密度下经50次循环充放电后仍具有100mAh·g~(-1)以上的放电容量。     

基于Ag/TiO_2纳米管阵列的SO_2气体传感器研究

为了快速准确检测电厂中的SO_2气体浓度,采用电化学阳极氧化法制备了不同含量Ag纳米粒子的TiO_2纳米管阵列(Ag/TNTA),涂敷于带有金电极的氧化铝陶瓷管表面形成敏感薄膜,设计了一种薄膜型管式SO_2传感器。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了Ag/TNTA纳米管阵列的相组成和微观形貌,分析了Ag/TNTA纳米管阵列对SO_2敏感机理。在气体传感器静态测试系统上,测试了SO_2传感器灵敏度、动态响应、湿度、温度、抗干扰和长期稳定等特性。结果表明,以Ag/TNTA为敏感薄膜的SO_2传感器灵敏度为96.8%,动态响应时间为2.2~6.4 s,恢复时间为2.4~6.6 s。在某电厂中连续使用3个月后,响应衰减了4.3%。表明该SO_2传感器可实现电厂中SO_2气体在线检测。     

纳米复合结构Pt/TiC/TiO_2催化剂的合成及催化甲醇氧化性能

确定了水热法制备TiO_2纳米线的最佳参数,对采用最佳参数制备的TiO_2纳米线进行碳化处理,再在其表面沉积铂得到Pt/TiC/TiO_2催化剂,研究了不同阶段产物的物相组成、化学成分和微观形貌,测试了Pt/TiC/TiO_2催化剂的催化甲醇氧化能力。结果表明:最佳水热参数为NaOH溶液浓度1 mol·L-1、水热温度160℃、水热时间20h,所得TiO_2纳米线的直径约为100nm、长度超过1μm;碳化后得到了TiC/TiO_2纳米线,沉积铂后,其表面被纳米级铂颗粒所覆盖;Pt/TiC/TiO_2催化剂催化甲醇氧化的起始氧化电位(对比Ag/AgCl)为0.34V,比Pt/TiO_2催化剂催化下的负移了约0.15V,其正扫电流密度峰值比Pt/TiO_2催化剂催化下的大8倍以上,碳化明显提高了Pt/TiO_2催化剂催化甲醇氧化的能力。     

纳米Mn-Zn软磁铁氧体的制备与性能研究

纳米Mn-Zn软磁铁氧体以硝酸铁、硝酸锌、硝酸锰和柠檬酸为原料,利用溶胶-凝胶凝胶自蔓延燃烧工艺合成纳米级Mn-Zn铁氧体粉体.用X-衍射(XRD)分析了粉体的粒径大小和强度是否符合标准,利用高压投射电子显微镜、振动样品磁强计(VSM)、研究了烧结MnZn铁氧体的成相状态、磁性能.通过分析得到最佳制备条件:Mn:Zn=0.55:0.45、pH值为5、煅烧温度为200℃、煅烧时间为90 min.     

GO/TiO_2新型光催化复合膜的制备及性能研究

通过原位水解法及真空抽滤技术制备具有光催化功能的氧化石墨烯/二氧化钛(GO/TiO_2)分离膜。考察GO/TiO_2分离膜的吸附和光催化性能,并在错流过滤操作条件下研究复合膜的分离性能和抗污染性能。结果表明,GO表面原味生长的锐钛矿型纳米TiO_2不仅利用其插层作用扩大了复合膜的层间距,增加了膜分离通道,而且生成的TiO_2占据了GO表面的含氧位点,降低了GO片层见静电排斥作用,进而提高了复合膜在水溶液中的稳定性。GO/TiO_2对亚甲基蓝具有很好的吸附和光降解能力,在紫外光条件下,70min左右去除率可达90%以上。复合膜在错流过滤操作中展现出很好的稳定性和力学性能,且由于光催化降解作用,与无紫外光照条件相比,复合膜的通量衰减由88.5%下降到58.7%,有效地减轻了膜污染问题。     

超临界CO_2微乳液法制备纳米氧化锆

采用超临界CO2微乳液法制备了纳米ZrO2颗粒,利用XRD、TEM、BET、TG-DSC、激光粒度分析等方法对所得的样品进行表征。结果表明:经超临界CO2微乳液过程可制得非晶相ZrO2前躯体,前躯体经550℃煅烧后转变为四方相ZrO2,900℃煅烧后转变为单斜相ZrO2,ZrO2颗粒分布均匀,粒径为40 nm左右。     

基于毛细管空调系统的试验研究

以能源与动力工程实验中心节能减排实验室为背景,对毛细管空调系统进行制冷及除湿实验。监测室内温湿度在水平和垂直方向上的温湿度分布情况;并且通过实验确定毛细管重力循环空调柜除湿和换热性能的影响因素及其最佳运行工况。结果表明:在人体的高度范围1.6².0m之间,室内温度维持在26.5℃左右,对人体非常适宜;供水流量在6002.0m之间,室内温度维持在26.5℃左右,对人体非常适宜;供水流量在600⁷00L/h,供水温度在17.5700L/h,供水温度在17.5¹8℃时,进出口空气温差增长的速度最快,重力循环空调柜换热经济性最佳;供水流量在50018℃时,进出口空气温差增长的速度最快,重力循环空调柜换热经济性最佳;供水流量在500⁶00L/h,供水温度在15.5600L/h,供水温度在15.5¹6℃时,出口空气流速增长的速度最快,重力循环空调柜除湿经济性最佳。     

多孔C_f/A复合材料的制备与性能

通过硝酸铝饱和溶液循环浸渗热解制备了 C纤维编织体增韧多孔氧化铝陶瓷基复合材料 (Cf/ A) ,并对浸渗效果、复合材料的微观结构和力学性能进行了测试分析。结果表明硝酸铝溶液对 C纤维编织体有很好的渗透性 ,单丝纤维和纤维束之间被氧化铝基体均匀填充。实验制备的 Cf/ A复合材料密度为 1.94g/ cm3,开气孔率为 2 2 % ,室温抗弯强度为 12 1MPa,断裂应变达到 3%。     

室内环境对冷藏陈列柜内食品包温度影响的数值模拟

为研究冷藏陈列柜内食品包温度和室内环境因素之间的关系,本文应用数值模拟方法研究不同的风幕出口速度、室内温度和相对湿度对冷藏陈列柜内食品包温度分布的影响,并考虑辐射传热和传质对食品包温度分布的影响。数值计算结果表明:光照使前排食品包温度提高0.1～1.2℃;在所研究范围内,随着风幕出口平均速度升高,食品包温度降低,而随着室内温度和相对湿度的升高,食品包温度升高。风幕出口冷风平均速度每升高0.15m/s,柜内食品包温度降低0.2～1.1℃;当室内温度每升高2℃,食品包温度升高约0.3℃;室内相对湿度每升高20%,食品包温度升高约0.9℃。本研究可为食品质量的研究和冷藏陈列柜的优化设计提供参考。     

升温速率对活体硅藻壳提纯的影响

选用一种舟形藻作为实验材料,研究了不同升温速率下硅藻壳的形态和成分变化。首先,对从该种硅藻得到的细胞壳进行酸洗处理,以去除金属离子和其它无机盐;之后,分别以1,3,5 和7℃/min的速率将硅藻壳升温至600℃,并保温2 h。然后,使用扫描电子显微镜、能量色散X射线分析和傅里叶变换红外分析3种手段对不同阶段和不同处理条件下的硅藻壳进行分析表征。实验显示：生物SiO₂的含量随着升温速率的降低而升高,以1℃/min升温到600℃并保温2 h的硅藻壳的SiO₂含量最高,其质量分数可达到90%,并且该硅藻壳能保持完整的原始形态。结果表明：由于硅藻的生物SiO₂结构具有较好的隔热性,热传导速度慢,故较快的升温速率很难使生物有机质充分分解,而过高的温度或保温时间又会对硅藻壳形态造成新的威胁。所以,较为缓慢的升温速率有益于有机质的充分去除和保证硅藻壳外观的完整性。     

一维纳米金属氧化物半导体材料气、湿敏特性的研究

分别采用水热和静电纺丝法制备出一维ZnO、TiO_2、SnO_2纳米材料,并对其气、湿敏特性进行了研究.结果表明一维纳米材料具有非常快的响应恢复速度:水热法制备的花状ZnO纳米棒束由11%RH到95%RH的响应时间约为5 s,恢复时间约为10 s;静电纺丝法制备的掺杂KCl的TiO_2纳米纤维由11%RH到95%RH的响应时间为3 s,恢复时间约为4 s;静电纺丝法制备的SnO_2纳米纤维对50 ppm(1 ppm=10-6)甲苯气体的响应时间仅为1 s,恢复时间约为5 s.     

高铬铸铁耐磨球热处理工艺研究

研究了一种添加微量合金元素Mo、V、Nb的高铬铸铁耐磨球的热处理工艺。采用在980℃淬火、400℃和600℃回火的热处理工艺。通过显微组织分析可知淬火后基体组织为淬火马氏体,400℃回火后基体组织为回火托氏体,600℃回火后基体组织为回火索氏体。经硬度分析和耐磨性分析可知：仅淬火处理时试样硬度为65HRC,磨损量也最小;400℃回火后硬度下降为62.8HRC,磨损量比淬火态增加18.2%;600℃回火后硬度下降为57.6HRC,磨损量比淬火态增加30.3%。结合磨球实际应用状态最佳热处理工艺应采用980℃淬火、400℃回火。     

超临界流体干燥技术制备纳米氧化铁及其表征

本文以氯化铁为原料,采用溶胶-凝胶法结合超临界流体干燥技术制备了氧化铁钠米粒子。借助 TEM、XRD 对其微观形貌、物相进行了表征。结果表明,超临界流体干燥技术可制得粒径均匀、晶形发育良好的氧化铁纳米粒子,实现产物的干燥晶化一步完成。经超临界流体干燥所得的氧化铁纳米粒子以 Fe_3O_4为主,在80℃焙烧时就开始有晶形转化,经400℃热处理2h 后基本全部转化为α-Fe_2O_3。     

650℃一次再热超超临界燃煤发电机组设计优化

针对650℃一次再热超超临界燃煤发电机组热力系统抽汽过热度较高、空气预热器换热温差较大的问题,在650℃基准机组基础上提出加装2级前置式蒸汽冷却器(Outside steam coolers,OSCs)(方案1)和采用前置式空气预热器+OSCs(方案2)进行性能对比研究。通过Ebsilon建模,采用单耗分析法对比了650℃一次再热机组在变工况下的能耗分布情况。结果表明:650℃一次再热机组发电煤耗比600℃二次再热机组降低10.67g·(kW·h)^-1,比700℃一次再热机组高9.77g·(kW·h)^-1(100%THA),节煤效果显著。650℃一次再热不同优化方案中,方案2在各工况下性能均优于方案1和基准机组,方案2发电煤耗246.71g·(kW·h)^-1(100%THA),比方案1降低1.99g·(kW·h)^-1,比基准机组降低3.32g·(kW·h)^-1,在低负荷下仍具有良好的节煤效果。