构建碳计量技术体系 服务国家低碳发展战略

一、引言全球气候变化是21世纪人类社会面临的重大挑战,研究显示,全球气候变化与温室气体排放密切相关,控制温室气体排放成为应对气候变化的核心内容之一。目前通常说的温室气体包括二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF₆)和三氟化氮(NF₃)。     

面向凝汽器检漏需求的多工质泄漏研究

凝汽器作为核电站重要的冷却设备，其密封性直接关系核电站的安全运行。本文模拟凝汽器真实工况(真空侧7500Pa，压力侧110kPa)，基于四极质谱仪搭建了实验系统，研究了不同量级漏孔(氦气等效漏率为10^-7～10^-1Pa·m³/s)下氦气、空气、SF₆三种气体介质的漏率。结果表明，在凝汽器工况下，所研究量级范围内气体介质漏率与介质种类无关，只与标称漏率有关。     

溅射功率对磁控溅射法制备MgF2薄膜组织和性能的影响

为了减少磁控溅射法沉积MgF₂薄膜的F贫乏缺陷, 在工作气体Ar₂中加入SF₆作为反应气体, 在石英玻璃衬底上用射频磁控溅射法制备了MgF₂薄膜, 研究了溅射功率对MgF₂薄膜化学成分、微观结构和光学性能的影响。结果表明, 随着溅射功率从115 W增加到220 W, F: Mg的原子比不断增加, 185 W时达到2.02, 最接近理想化学计量比2 : 1;薄膜的结晶度先提高后降低, 最后转变为非晶态; MgF₂薄膜的颗粒尺寸先是有所增加, 轮廓也变得更加清晰, 最后又变得模糊。MgF₂薄膜的折射率先减小后增大, 在185 W时获得最低值, 550 nm波长的折射率1.384非常接近MgF₂块体晶体;镀膜玻璃在300~1100 nm范围内的透光率(以下简称薄膜透光率)先增大后减小, 185 W时达到94.99%, 比玻璃基底的透光率高出1.79%。     

退火预处理对中空纤维炭膜结构和性能的影响

炭膜具有优异的热稳定性、化学稳定性和气体分离性能.以聚酰亚胺中空纤维膜为前驱体，经过T_g附近退火预处理(250、300和350℃),进而高温炭化制备高性能中空纤维炭膜，研究了预处理条件对炭膜结构和气体分离性能的影响.结果表明，当退火预处理温度升高时，中空纤维炭膜的结构更加致密，其CO₂/CH₄和H₂/CH₄选择性提高，气体通量下降.尤其是当退火预处理温度为350℃时，与未经预处理的中空纤维炭膜相比，其CO₂/CH₄和H₂/CH₄选择性分别提高了98%和195%.同时，研究了渗透温度和压力对气体分离性能的影响，采用HIM(氦离子电镜)、FTIR和XRD对中空纤维炭膜的结构进行了表征.     

Fe3+-TiO2/ACF复合材料的制备及其性能研究

为了提高二氧化钛/活性碳纤维(TiO₂/ACF)复合材料处理有害气体的降解率，使用Fe³⁺对TiO₂进行改性，采用溶胶-凝胶法制备Fe³⁺-TiO₂/ACF,通过荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电镜(SEM)对材料进行性能表征，并以氨气(NH₃)等气体为目标降解物，研究Fe³⁺-TiO₂/ACF对目标降解物的降解效果。结果表明：经Fe³⁺掺杂改性的TiO₂光催化活性显著提高，Fe³⁺∶Ti⁴⁺摩尔比为1∶200时，其光催化活性最高。随着Fe³⁺掺杂量的增加，TiO₂的平均晶粒大小逐渐降低。负载Fe³⁺-TiO₂后ACF的比表面积降低。使用Fe³⁺∶Ti⁴⁺(1∶200)...     

铁修饰二碲化钼吸附氮化物的气敏特性研究

本工作采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了毒害性气体NO、NO₂和NH₃在铁修饰MoTe₂(Fe-MoTe₂)单分子层上的吸附和传感行为，探究其作为电阻型化学气体传感器的潜力。首先，研究了Fe修饰在单层MoTe₂上最稳定的几何构型和电子行为。结果表明，Fe原子掺杂剂可以稳定地吸附在单层MoTe₂表面T_Mo处，修饰后体系的带隙减小并且电子密度增加，产生2.00μ_B磁矩。其次，Fe-MoTe₂对NO、NO₂和NH₃气体的吸附能分别达到了-3.13 eV、-2.27 eV和-1.19 eV，总态密度图(DOS)以及分波态密度图(PDOS)的分析验证了Fe原子修饰对气体吸附性能的影响。能带结构和差分电荷密度分析为Fe-MoTe₂作为电阻型化学气体传感器提供了基本传感机理。最后，灵敏度分析表明Fe-MoTe₂     

低温等离子体表面改性对CFRP胶接性能的影响

采用低温等离子体处理技术对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)表面进行处理,以氩气(Ar)、N₂和O₂作为等离子体激发气体,通过接触角测量仪、AFM、SEM和XPS等测试分析手段,对CFRP表面的润湿性、粗糙度、微观形貌和化学组分进行表征,并结合拉伸剪切试验测试和失效形貌分析,研究了等离子体气体类型、放电功率P和处理时间t对CFRP表面理化特性和胶接性能的影响。结果表明：Ar、N₂和O₂等离子体处理可以显著改善CFRP胶接性能,当P=800 W,t=20 s时,与未处理相比,CFRP胶接强度分别提高了138%、172%和253%。表面测试分析可知,Ar等离子体处理后,CFRP胶接强度的增加主要是通过提高表面清洁度和增大界面粘接表面积,试样失效模式由界面失效转变为内聚失效为主的混合失效模式。与Ar相比,N₂等离子体处理后,CFRP表面生成了较多-NH₂极性基团,表面活性增加,进一步提高了CFRP和胶粘剂之间界面的结合力。与以上两种气体相比,O₂     

SnO2/NiO复合半导体纳米纤维的制备及气敏性能研究

采用静电纺丝技术结合化学沉淀法和高温煅烧处理, 制备了具有不同Sn含量的SnO₂/NiO复合半导体纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM), X射线衍射仪(XRD)和能量色散X射线光谱仪(EDS)对样品的形貌, 结构以及各元素含量进行表征。以乙醇为目标气体, 探究SnO₂/NiO纳米纤维的气体传感性质, 以及Sn含量对复合纳米纤维气敏性能的影响。研究结果表明, SnO₂/NiO复合纳米纤维具有三维网状结构, SnO₂复合对NiO纳米纤维的气敏性能具有明显的增强作用。随着SnO₂含量的增加, 复合纤维对乙醇气体的响应灵敏度增强, 其中响应最高的复合纳米纤维在最佳工作温度160 ℃条件下对体积分数为100×10^-6乙醇气体的响应灵敏度为13.4, 是NiO纳米纤维最大响应灵敏度的8.38倍。与市面常见的乙醇气体传感器MQ-3相比, SnO₂/NiO复合纳米纤维的最佳工作温度更低, 响应灵敏度更高, 具有一定的实际应用价值。     

磺化自聚微孔聚酰亚胺的制备及磺化度对其气体分离性能的影响

研究了-SO₃H基团的引入和不同磺化度对微孔聚酰亚胺气体分离膜的影响.区别于后磺化法，采用一步法使磺化单体2, 4, 6-三甲基二氨基苯磺酸(TrMSA)和非磺化单体2, 4, 6-三甲基-间苯二胺(DAM)与六氟二酐(6FDA)直接缩聚得到磺化聚酰亚胺(SPI),通过控制TrMSA和DAM的比例得到磺化度分别为25%,50%,75%与100%的聚合物.使用FTIR、XRD、TGA、BET和气体渗透仪等手段研究不同磺化聚酰亚胺薄膜的化学结构、链段堆积结构、热性能、比表面和气体分离性能.结果显示，引入的-SO₃H通过增强链间相互作用力，使得聚合物比表面积减小，以及链间距逐渐降低为0.57、0.52、0.47和0.42 nm,所有气体的渗透性均随磺化度的升高而下降，然而CO₂/CH₄选择性在扩散系数的主导下则逐渐上升.当磺化度为75%时，磺化聚酰亚胺CO₂的透过率达到107 Barrer, CO₂/CH₄选择性为47.8,在压力高达2 M...     

三维g-C3N4泡沫负载Cu(OH)2纳米片的制备及其光催化还原CO2性能

为了改善g-C₃N₄光催化还原CO₂过程中的气体传质、吸附和光生电荷分离效率，分别从泡沫孔结构构筑和构建异质结两方面进行光催化材料设计。采用表面活性剂发泡法制备g-C₃N₄泡沫(g-C₃N₄ Foam),以此为基体通过化学镀铜和氢氧化处理制备g-C₃N₄泡沫负载Cu(OH)₂纳米片(Cu(OH)₂/CNF)复合材料，对其结构和光催化性能进行分析。结果表明：g-C₃N₄ Foam和Cu(OH)₂/CNF均展现出发达的三维微米孔网络结构，这种结构可从动力学层面优化CO₂在气-固催化反应中的传质和吸附，使CO₂吸附容量分别达到3.97 cm³/g和3.59 cm³/g,为g-C₃N...     

SO2和NO混合标准气体在生态环境监测实验室比对中的应用

参考标准物质研制技术，采用称量法制备了一批瓶装氮中SO₂和NO混合标准气体，对混合气体的适用性进行了验证，并通过实验室比对考察了混合气体在生态环境监测领域的应用情况。结果表明，研制的SO₂和NO混合标准气体具有较好的适用性，可以使用混合气体开展实验室比对，并在实际生态环境监测领域实验室比对中取得了良好的应用效果。实验室比对结果显示，SO₂和NO评价结果为满意的实验室比例分别为79.4%和81.4%,表明目前我国气体SO₂和NO整体检测能力和技术水平良好。     

多功能CeO2/纤维素纳米纤维复合超疏水涂层的制备与性能

自然界超疏水现象因独特的润湿性能被广泛关注，超疏水涂层的制备与应用尤为迫切。采用硝酸铈六水合物(Ce(NO₃)₃·6H₂O)共沉淀法于纤维素纳米纤维(CNFs)表面合成二氧化铈(CeO₂)，通过十八烷基三甲基硅氧烷(OTMS)对其进行疏水改性，喷涂构筑得到超疏水涂层。探讨了CNFs、Ce(NO₃)₃·6H₂O和OTMS不同质量比对超疏水涂层形貌和疏水性能的影响。结果表明：CNFs和Ce(NO₃)₃·6H₂O质量比为1∶5和1∶7涂层具有实现超疏水特性的微/纳结构，其中CNFs、Ce(NO₃)₃·6H₂O和OTMS质量比为1∶5∶10涂层接触角为(159.7±1.1)°，滚动角为(5.7±1.8)°，经过150°C高温处理3 h和UV照射36 h后接触角仍大于150°，同时具有良好的p H稳定性和一定的力学...     

燃烧合成法制备NdB6超细粉体及反应机理

以B₂O₃、Nd₂O₃和Mg为原料, 采用燃烧合成法制备出NdB₆超细粉体。考察了反应气氛、制样压力和物料配比对反应产物微观形貌和物相的影响。采用XRD、SEM对产物进行了表征, 结果表明: 燃烧产物由NdB₆、MgO以及少量Mg₃B₂O₆和Nd₂B₂O₆组成, 稀硫酸处理去除可溶性成分后, 产物为单一的NdB₆相, 纯度为99.1%。随着制样压力的增大, NdB₆颗粒尺寸逐渐变小。制样压力为20 MPa时, 制备的NdB₆粉末平均粒度小于500 nm。Mg-B₂O₃-Nd₂O₃三相反应历程: 首先Mg还原Nd₂O₃生成单质Nd和MgO, 然后引发Mg还原B₂O₃生成单质B和MgO, 同时生成的Nd和B反应得到NdB₆, 反应的表观活化能为691.59 kJ/mol, 反应级数为3.2。     

无铅双钙钛矿纳米粉体Cs2AgBiBr6的球磨法制备工艺与性能

以溴化铯、溴化银和溴化铋为原料，采用机械球磨工艺制备无铅双钙钛矿Cs₂AgBiBr₆纳米粉体；在一定的球磨转速、研磨球与物料的质量比条件下，利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计、稳态荧光光谱和热重分析仪等手段对制得的Cs₂AgBiBr₆纳米粉体进行测试和表征，研究球磨时间对纳米粉体Cs₂AgBiBr₆的纯度、粒径和形貌的影响，并对Cs₂AgBiBr₆纳米粉体进行光学性质分析和热重分析。结果表明，随着球磨时间的增加，Cs₂AgBiBr₆纳米粉体最终达到纯相，粒径逐渐减小至约100 nm,颗粒形状由棒状变为圆形颗粒；在球磨转速为500 r/min、研磨球与物料的质量比为4.5∶1时，最佳球磨时间为12 h; Cs₂AgBiBr₆粉体禁带宽度为1.97 eV,发光峰位的波长为630 nm,...     

基于Na3Zr2Si2PO12固体电解质的非平衡态SO2传感器

基于Na₃Zr₂Si₂PO₁₂(NASICON)固体电解质, 分别以Na₂SO₄-BaSO₄混合盐和NaRe(SO₄)₂复盐为敏感电极材料制备了片式SO₂非平衡态气体传感器。结果表明, 该类型传感器的输出电动势与SO₂气体浓度的对数呈良好的线性关系, 在低温260℃具有最佳性能, 灵敏度分别达到了160 mV/decade和136 mV/decade。传感器在不同浓度的SO₂气体中的交流阻抗谱测试结果显示, 气体在敏感电极的三相界面处电化学反应的活性随着气体浓度的增大而增强, 结合敏感电极结构, 对该类敏感电极的机理进行了分析。由于NASICON具有良好的低温钠离子导电性, 可以大幅降低传感器的工作温度; 由于Na₂SO₄-BaSO₄混合盐和NaRe(SO₄)₂敏感材料具有更好的化学稳定性, 制备的传感器具有良好的可重复性和稳定性。基于非平衡态设计的传感器, 具有结构简单和成本低的优点。以上特性为该传感器在SO₂气体在环境监测方面的应用提供了可能。     

高危制程气体输送系统安装调试技术探讨

本文主要对高危制程气体输送系统安装调试进行探讨,提出了气瓶固定支架,管道与支架间隔离处理,规范焊接充氩保护,KF真空卡钳式法兰连接等安装调试施工方法,保证半导体制程气体输送系统高洁净度、高密闭性等要求。     

共聚聚酰亚胺热重排改性薄膜的制备及气体分离性能

采用二胺2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(APAF)经硅烷化后与4,4-二氨基二苯醚分别以7∶3,5∶5,3∶7摩尔比和二酐4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐进行共聚，通过化学亚胺化后得到溶解性好、相对分子质量高、成膜性好的3组共聚聚酰亚胺膜，经过350℃～400℃热处理后，得到不同的热重排改性膜，采用FTIR光谱等手段进行表征.结果表明，所合成的硅烷化聚酰亚胺随着共聚的APAF含量的增加对CO₂/CH₄的选择性得到提升；而随着热处理温度的升高，其CO₂的渗透系数增加，CO₂/CH₄的气体选择性提高.噁唑环的转化使得聚合物分子链刚性增强，从而达到改善膜的气体分离性能.400℃热处理下得到的热重排(7∶3)膜相较于前驱体膜，CO₂的渗透系数从32.82 Barrer提升到275.62 Barrer,提高了8.4倍，热重排后的膜对CO₂/CH₄的气体分离性能超过2008年Robeson上限.     

基于RBF神经网络的生物质电站高温气体CO2浓度测量方法

电站气体浓度测量对实现燃烧优化、提高燃烧效率和火焰品质、减少污染物排放具有重要意义。以CO₂气体为例进行研究,基于近红外波段可调谐激光吸收层析成像技术,提出了基于径向基(radial basis function, RBF)神经网络的高温气体CO₂浓度测量方法。通过实验获取不同浓度下的CO₂吸收可调谐激光光谱信号,计算CO₂吸收谱线和原始信号的差值,提取出描述该差异性的统计特征参数作为RBF神经网络的输入,CO₂浓度作为RBF神经网络的输出,建立了基于RBF神经网络的高温气体CO₂浓度测量仿真模型,通过仿真实例验证了该方法的有效性和正确性。与GRNN神经网络对比分析表明:RBF神经网络法可以有效提高CO₂浓度测量精度,为生物质发电高温气体计量提供理论依据。     

碳纳米管在二氧化碳分离膜中的研究进展

二氧化碳(CO₂)排放问题深受关注，相比于其他处理方式，气体分离膜具有高效节能、环境友好等特点，但传统的聚合物膜问题显著。碳纳米管材料自身性能优异，但易团聚，对CO₂气体本身并不具有很好的亲和性。通对碳纳米管进行表面及结构改性后将其添加到聚合物中或单独制备成膜，既可以很好协调纯聚合物膜渗透性与选择性之间的矛盾，又表现出优异的各项性能。介绍了碳纳米管材料改性方法及其在CO₂气体分离膜中的研究进展，并对相关问题及机理进行了分析。     

Fe2O3/Bi2WO6的制备及其可见光光催化性能的研究

采用水热法制备了Bi₂WO₆催化剂,并以Fe₂O₃对Bi₂WO₆进行改性,合成了新型复合光催化剂Fe₂O₃/Bi₂WO₆。采用XRD、DRS等对合成的催化剂进行了表征。以氙气灯为光源（λ>420m）,以罗丹明B为目标降解物进行了光降解试验。结果表明,与Bi₂WO₆相比,Fe₂O₃/Bi₂WO₆的光催化性能有所提高,其中,Fe₂O₃含量为0.5%的Fe₂O₃/Bi₂WO₆的光催化性能最好。