高活性BiOI/g-C_(3)N_(4)光催化剂的合成及性能提高机制

稳定高效光催化剂的合成是光催化技术的关键。本工作采用原位沉积法构建了不同质量比的BiOI/CNx复合材料。结果表明,与BiOI的复合未影响g-C_(3)N_(4)的晶体结构,复合产物中晶型BiOI紧密附着在片层g-C_(3)N_(4)表面,BiOI的引入使禁带宽度明显减小,对可见光的吸收能力也显著增强,BiOI/CNx中光生电子-空穴的寿命随BiOI复合量的增加而逐渐延长。BiOI/CN15对罗丹明(RhB)具有最强的吸附能力和光催化活性,暗反应30 min时的吸附率达到55.15%,为同等条件下g-C_(3)N_(4)的2.68倍;光降解10 min时的降解率为87.69%,是相同条件下g-C_(3)N_(4)的1.9倍;其催化反应速率常数为5.551×10^(-2)min^(-1),循环使用五次后降解率仅下降4.5%,具有良好的光催化稳定性。BiOI与g-C_(3)N_(4)复合后有利于光生电子空穴对的有效分离和电子在界面之间的快速转移,在BiOI/CN15复合光催化剂降解RhB的过程中,h^(+)和·O_(2)^(-)是主要发挥作用的活性物质。

白云鄂博矿选冶固废烧结法制备微晶玻璃研究

为了更好地综合利用白云鄂博矿选冶固废,本文以白云鄂博萤石尾矿和包钢高炉渣为主要原料,采用一步烧结法研究了不同原料配比对制备微晶玻璃的影响。采用DSC、XRD、SEM、万能试验机、多道γ能谱仪进行表征分析,研究了不同原料配比对制备微晶玻璃的影响。结果表明:不同原料配比时,微晶玻璃主晶相为斜辉石、透辉石、鳞石英;随着萤石尾矿和高炉渣质量配比的增加,微晶玻璃颜色逐渐加深,且抗折强度先升高后降低,再升高再降低;当萤石尾矿和高炉渣质量配比为5∶5时,微晶玻璃抗折强度最高,达到76.85 MPa,主晶相为斜辉石和透辉石,晶粒大小均匀,排列规则;当萤石尾矿与高炉渣质量配比为2∶8时,微晶玻璃产品符合B类装饰装修材料标准,当萤石尾矿与高炉渣质量配比为3∶7、5∶5、6∶4时,微晶玻璃产品符合C类装饰装修材料标准。

3D核壳结构NiMoO_(4)@CoFe-LDH纳米棒的高效析氧及全解水性能研究

电解水制氢因具有绿色环保、制氢纯度高等优点而得到了科学界的广泛关注。然而,电催化水分解过程中缓慢的阳极析氧反应(OER)极大地阻碍了电解水制氢的发展进程,使其在实际应用中面临着许多挑战。本研究采用水热和电沉积相结合的策略,成功在导电泡沫镍(NF)基底上制得了一种以晶体NiMoO_(4)纳米棒为“核”、非晶态CoFe-LDH纳米片为“壳”的新型三维(3D)核壳异质结构催化剂。这种特殊的3D核壳结构充分激发了NiMoO_(4)和CoFe-LDH的电催化潜力,极大地提升了电化学水分解反应的效率。通过NiMoO_(4)和非晶态CoFe-LDH的协同作用,NiMoO_(4)@CoFe-LDH/NF纳米催化剂产生了更多的活性位点,表现出了高效的电子转移能力和优异的OER电催化活性。电化学测试表明,当电沉积时间为60 s时,NiMoO_(4)@CoFe-LDH/NF具有最优异的电化学性能,在10和100 mA·cm^(−2)下的过电位η10和η100只有168和216 mV,且具有极小的Tafel斜率和出色的长期稳定性。同时,NiMoO_(4)@CoFe-LDH||NiMoO_(4)全解水系统也表现出了较低的驱动电压,在1.57 V电压下即可产生10 mA·cm^(−2)的电流密度。这项工作为设计开发高效的电解水催化材料提供了新的思路。

稀土掺杂对半导体光催化剂性能影响的进展(特邀)

光催化是能够利用太阳能进行能源转化和环境治理的环保方法。稀土元素在光催化中具有独特的电荷调控机制和光学改性机制,能够有效提升传统半导体的光催化活性。首先,从提升半导体光催化剂光电性能和降低载流子复合率方面,介绍了稀土元素的掺杂对半导体光催化剂性能的调控,并根据稀土元素的分类和掺杂所占组元数的不同,分别从一元稀土掺杂、二元共掺杂到多元及高熵稀土掺杂的角度综述了稀土改性半导体光催化剂的研究进展和相应的光催化动力学机理。通过总结可知,稀土元素较大的原子半径能够有效地引起半导体光催化剂的晶格畸变从而增加半导体的缺陷,达到细化颗粒度,暴露催化剂活性位点的作用;同时,稀土元素特殊的能带结构能有效调整半导体光催化剂的光电性能,促进载流子的高效分离并拓宽其可见光的响应范围,促进光催化反应高效进行。最后,阐述和总结了稀土元素改性对于半导体光催化剂活性改善的重要意义并进行了展望。

包钢高炉渣中特殊成分对钢渣自粉化行为的影响

这是一篇冶金工程领域的文章。我国钢渣累计堆存量大,给资源和环境造成巨大压力。本文提出“应用熔融高炉渣与钢渣混合以实现钢渣自粉化”的新思路,就包钢高炉渣中特殊成分(CaF_(2)和CeO_(2))对钢渣自粉化的影响机理进行系统研究。以分析纯CaO、SiO_(2)、CaF_(2)、CeO_(2)为原料,按n(CaO)∶n(SiO_(2))=2∶1的配料制备了纯C_(2)S试样,接着分别掺入不同质量分数的CaF_(2)和CeO_(2),将试样在1450℃恒温焙烧1 h后随炉冷却,探究CaF_(2)和CeO_(2)对C_(2)S自粉化行为的影响规律。结果表明,将CaF_(2)掺入C_(2)S中,当CaF_(2)含量低于2.5%时,对C_(2)S的自粉化几乎没有影响,但在CaF_(2)含量超过2.5%时,试样出现了不同程度的结块现象,影响了C_(2)S的自粉化,考虑到过量的CaF_(2)会对环境产生影响,因此CaF_(2)的掺入量应控制在2.5%以下;将CeO_(2)掺入C_(2)S中,当CeO_(2)含量为0.25%时,C_(2)S仍能完全自粉化,但CeO_(2)含量超过0.5%时,C_(2)S不再出现自粉化现象,因此CeO_(2)含量必须低于0.25%,C_(2)S自粉化效果较好。

基于谷电条件的几类典型户用供暖系统模拟分析

针对内蒙古蒙西地区实行清洁供暖采用峰谷分时电价政策,探究综合经济性最优的“煤改电”采暖系统以及峰谷时段运行时间组成。以内蒙古包头某居民住宅为研究对象,利用TRNSYS软件搭建了直热式电锅炉、太阳能+电辅助、超低温空气源热泵3种热源“峰谷分时电价”采暖系统模型,进行仿真模拟计算;通过对3种采暖模式的初装费、运行费、设备维护这3个因素进行综合经济性评价,结果表明:电锅炉、太阳能、空气源热泵3个系统峰谷电运行时间组成分别为3:7、2:8和3:7;从第3年开始,空气源采暖系统综合经济性凸显;第7年开始,太阳能采暖系统综合经济性才首次超过直热式电锅炉。若单纯考虑采暖经济性,建议首选空气源热泵采暖系统,直热式电锅炉为第二选项。该结果为后续“煤改电”的实施提供现实参考。

MgO掺杂对高炉渣熔融调质钢渣物相组成及结构的影响

为了探明MgO掺杂对高炉渣熔融调质钢渣(混合渣)物相组成与结构的影响,采用X射线衍射仪和SEM-EDS扫描电镜对高温调质后混合渣物相组成及形貌进行了分析。结果表明,掺杂MgO能有效抑制MgFe_(2)O_(4)相和非胶凝性Ca_(2)Al_(2)SiO_(7)物相生成、促进MgFeAlO_(4)物相生成,提高混合渣熔点。MgO掺杂量2%的高温调质混合渣截面呈层状结构,内层MgFeAlO_(4)物相占比增加,孔洞均匀且细小;中间具有层状结构的MgFe_(2)O_(4)尖晶石包裹在MgFeAlO_(4)物相周围;外层Ca_(2)Al_(2)SiO_(7)物相孔洞均匀,致密度适中;此结构的混合渣是较好的重金属离子过滤材料。

Yb^(3+)、Er^(3+)共掺杂Sm_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷导热性能研究

为探究在Sm_(2)Zr_(2)O_(7)中A位掺杂Yb^(3+)和Er^(3+)对其导热性能的影响,采用固相合成法制备(Sm1-x-yYbxEry)_(2)Zr_(2)O_(7)(x=0.05,0.1;y=0,0.1)陶瓷材料,并对其物相结构及热物理性能测试。研究发现,改性后的(Sm1-x-yYbxEry)_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷材料为立方烧绿石结构。由于质量差和半径差的变化,声子散射增强,平均自由程减小,热导率降低,在600℃下,(Sm0.85Yb0.05Er0.1)_(2)Zr_(2)O_(7)的热导率为1.3 W/(m·K),Yb^(3+)和Er^(3+)的共掺杂可有效降低陶瓷材料的热扩散系数及热导率(RT~1000℃),可作为热障涂层候选材料。

浅析柳树种植及病虫害防治

柳树在我国有悠久的种植历史,因其“柳”字与“留”字同音,可用来表达不舍之情,所以柳树被我国的文人墨客所青睐,留下来许多关于柳树的诗歌。柳树不仅为诗人提供了创作思路,而且具有较高的经济价值。柳树浑身都是宝,柳枝、柳叶、柳花等均可入药,柳叶具有清热解毒、平肝利尿的功效,对于治疗尿道炎、膀胱炎等疾病具有一定的作用。柳枝具有疏风散热、透疹解痘的作用,常用来治疗麻疹、疱疹等病症,能够帮助身体快速排出毒素。柳花有止血散瘀的功效,对于治疗便血、咳血、吐血有较好的疗效。

氟铝掺杂对C_(2)S晶型转变及平衡物相组成的影响

为了探明CaF_(2)单掺及CaF_(2)和Al_(2)O_(3)复掺对C_(2)S晶型转变及平衡物相组成的影响规律,使用FactSage7.1热力学软件对不同温度下平衡物相组成进行分析,采用X射线衍射仪(XRD)对CaF_(2)单掺及CaF_(2)和Al_(2)O_(3)复掺的C_(2)S焙烧试样的主要矿物组成进行检测。研究表明,CaF_(2)的掺杂对C_(2)S晶型由β-C_(2)S向γ-C_(2)S转变有抑制作用,CaF_(2)的掺杂量超过2.5%时,抑制效果明显。Al_(2)O_(3)和3%CaF_(2)复掺C_(2)S试样,既能改善试样高温环境下的动力学条件,促进CaF_(2)向C_(2)S中固溶,抑制C_(2)S晶型的转变;又能降低物相中游离氧化钙(f-CaO)含量,提高试样安定性;同时,生成的CaAl_(2)O_(4)物相,具有纳米晶须,在铝酸盐水泥中具有较好的桥接作用,有助于增强浇注料的韧性和抗拉强度,而生成的钙铝黄长石(Ca_(2)Al_(2)SiO_(7),简写C_(2)AS)可作为玻璃及陶瓷的主要原料使用。热力学分析表明,C_(2)S开始合成温度为840℃,Al_(2)O_(3)的掺杂能够提高C_(2)S的合成稳定温度,促进C_(2)AS的生成;并且明确了C_(2)AS物相和2-C_(2)S-CaF_(2)物相稳定存在温度范围,分别为700~1420℃和700~830℃。

MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结的构建及光催化性能研究

制备高效稳定的光催化剂对于光催化技术的发展至关重要。本研究采用超声辅助沉积加低温煅烧的方法制备了2H相MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)S型异质结光催化剂(MGCD),并综合考察了材料的相结构、微观形貌、光吸收性能、X射线光电子能谱、电化学交流阻抗和光电流等对光催化性能的影响。结果表明:经过超声辅助沉积-煅烧处理,MoS_(2)微米球发生破碎分散结合在g-C_(3)N_(4)纳米片层表面上并形成异质结。可见光下5%MGCD(添加5%MoS_(2))对罗丹明B(RhB)在20 min时的降解率达到了99%,且样品重复使用5次后对RhB的降解率仍能达到95.2%,表现出良好的光催化性能及稳定性。从内建电场形成的角度进一步分析表明,异质结中MoS_(2)与g-C_(3)N_(4)间耦合形成的内建电场引起的能带弯曲可以有效引导载流子的定向迁移,并促进光生载流子的分离,从而提高了光催化反应效率。异质结光催化剂的自由基捕获实验表明:O_(2)^(–)和·OH在催化降解RhB中是主要的活性物种,h^(+)的贡献次之。

水系锌离子电池二氧化锰正极改性研究进展

水系锌离子电池(AZIBs)MnO_(2)正极材料由于具有较高的工作电压和低制造成本等特点而备受关注,MnO_(2)正极固有的导电性差和充放电过程中结构坍塌等问题,导致其比容量较低和循环稳定性较差,严重制约了AZIBs的发展。本文通过调研相关文献,综述了提高MnO_(2)正极材料电导率和循环稳定性的策略,重点介绍了MnO_(2)结构调控、纳米工程、掺杂改性和与高导材料复合等改性策略。通过分析不同晶体结构的MnO_(2)正极材料的电化学性能,建立了MnO_(2)晶体结构与电池比容量之间的构效关系。详细分析了不同的合成手段对MnO_(2)纳米形貌及电池比容量的影响,为不同形貌的MnO_(2)制备提供了指导。同时分析了元素体相掺杂以及高导电碳基材料的添加对MnO_(2)电导率和循环稳定性的影响规律。最后对高性能AZIBs用MnO_(2)正极材料的发展进行了展望,不同的改善策略可以混合使用,并起到协同作用。

氨氮废水处理用新型沸石化陶粒的制备

以粉煤灰、铁尾矿为主要原料,采用高温烧结活化-水热合成工艺制备了新型沸石化陶粒。利用高温烧结得到烧结陶粒的同时对原料中的莫来石等惰性相产生活化作用,后续采用水热反应对基础陶粒进行沸石化改性,增加其比表面积及吸附能力。研究表明最佳的制备工艺条件为:m(粉煤灰)∶m(铁尾矿)∶m(石英砂)=7∶1∶2,烧结温度1040℃,烧结时间30 min,NaOH溶液浓度1.5 mol/L,水热温度160℃,水热时间12 h。XRD、SEM、FT-IR和Raman结果表明,制备的沸石化陶粒的主晶相为P型沸石和方沸石,其比表面积从基础陶粒的1.068 m^(2)/g增加至35.770 m^(2)/g,同时,对NH_(4)^(+)-N离子的最大吸附容量由基础陶粒的1.82 mg/g增加至13.34 mg/g,分别增加至基础陶粒的33.49倍和7.33倍,结果表明沸石化陶粒在废水处理中具有潜在的应用前景。

固体氧化物燃料电池气流和热场的宏观尺度数值模拟研究进展

宏观数值仿真方法通过耦合多个物理场可对固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)进行仿真,在研究SOFC内部机理、外部输出性能等方面存在优势,可为电池优化设计提供依据。SOFC内部气体流动的均匀性直接影响电池效率,热场的分布会影响电池的发电性能和长期稳定性。本文总结了SOFC内部流道、外部歧管对流场的影响、优化传统流道以及设计新型流道中的宏观数值仿真模拟,以及宏观尺度数值仿真在热量传输和热稳定性方面的研究进展;概括了宏观数值模拟在分析燃料效率,结合多尺度模型,以及设计SOFC组件及新结构方面的研究进展。对应用宏观数值仿真方法研究SOFC进行总结和展望,认为目前需要统一SOFC结构设计的评价标准,以便量化对比。

Co掺杂La_(1.5)Sr_(0.5)Ni_(1−x)Co_(x)O_(4+δ)阴极材料的制备及其电化学稳定性能

利用溶胶凝胶法合成了La_(1.5)Sr_(0.5)NiO_(4+δ)掺杂Co的阴极材料La_(1.5)Sr_(0.5)Ni_(1−x)CoxO_(4+δ)(x=0、0.2、0.4、0.6)。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、热重、热膨胀系数的测定和扫描电镜等技术探究了材料的相结构、元素组成、热力学性能和表面形貌。结果表明,所合成的样品为具有类钙钛矿型结构的单一纯相,掺杂Co元素使材料的热膨胀系数有所提高。将该材料应用于固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极,进行了电导率及电化学阻抗谱的测定。结果发现,La_(1.5)Sr_(0.5)Ni_(1−x)CoxO_(4+δ)的电导率随着Co元素掺杂量的提高而升高,当x=0.4时La_(1.5)Sr_(0.5)Ni_(0.6)Co_(0.4)O_(4+δ)的电导率最高,达51.21 S/cm(800℃);当x值大于0.4时,其电导率明显下降。此外,La_(1.5)Sr_(0.5)Ni_(0.6)Co_(0.4)O_(4+δ)在电化学阻抗谱测试中也呈现出了最低的极化电阻(4.180Ω·cm^(2),700℃),表现出较好的电化学性能。

白云鄂博矿渣制备微晶玻璃制备工艺的优化

以包钢高炉渣和白云鄂博萤石尾矿为主要原料,采用烧结法制备矿渣微晶玻璃,通过正交试验优化微晶玻璃的抗折强度.结果表明:影响微晶玻璃抗折强度的因素主次顺序为原料粒度、烧结温度、制样压强、烧结时间.最优工艺条件为烧结温度975℃、烧结时间0.5 h、制样压强6 MPa、原料粒度过200网目筛;抗折强度达到104.76 MPa;制备的矿渣微晶玻璃主晶相为透辉石,晶粒形貌较为规整,呈树枝状,晶粒约1~2μm,分布较为均匀;尾矿和炉渣固废利用率达58%;试样达到B类装饰装修材料的放射性限制水平.

原位负载Pt-Co高指数晶面催化剂的制备及其电催化性能

直接乙醇燃料电池(DEFC)具有燃料易得、绿色高效的优点,得到了广泛的研究,但是DEFC催化剂存在催化效率低、稳定性差的问题,制约了其快速发展。本研究采用液相水热合成法,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP k-25)为分散剂和还原剂、甘氨酸为表面控制剂和共还原剂,通过调控Pt-Co金属前驱体的摩尔比,一步制备了XC-72R炭黑负载的Pt1Cox/C高指数晶面纳米催化剂,实现了催化剂晶粒在碳载体上的原位生长。Pt_(1)Co_(1/3)/C纳米催化剂暴露的高指数晶面主要包括(410)、(510)和(610)晶面。在晶体生长过程中,Pt_(1)Co_(1/3)/C纳米催化剂晶粒由“类球体”转变立方块,最终得到具有高指数晶面取向的内凹形貌。Pt_(1)Co_(1/3)/C高指数晶面纳米催化剂的电催化活性最高,其电化学活性表面积为18.46 m^(2)/g,对乙醇氧化峰电流密度为48.70 mA/cm^(2),稳态电流密度为8.29 mA/cm^(2),CO氧化峰的电位为0.610 V。这说明具有高指数晶面的催化剂表面存在的台阶、扭结等缺陷原子,可增加活性位点,进而显示出优异的电催化性能。本研究可为高指数晶面催化剂材料的开发及工业化应用提供理论依据。

固体废弃物制备多级孔沸石陶粒及吸附性能研究

以粉煤灰为主要原料,采用烧结活化-水热合成的工艺路线制备了装载有P型沸石的陶粒。采用XRD、SEM研究了合成条件对沸石化陶粒物相转变以及微观结构的影响。用多种动力学模型和等温吸附模型对陶粒的吸附过程进行了描述。结果表明,合成的最佳制备条件为:Na_(2)SiO_(3)添加量为6%,烧结活化温度1060℃,水热温度160℃,NaOH浓度2 mol/L。此时样品中主要含有P型沸石及少量未反应的莫来石,比表面积由沸石化前的0.277 m^(2)/g增加至16.775 m^(2)/g。陶粒对氨氮的吸附机理以离子交换为主,这也符合沸石的结构特点。由于合成过程简单、绿色,吸附性能显著,对工业应用具有很大的吸引力。

基于含治愈患者生存数据的Cox-TEL方法性能的模拟研究

目的 探究针对长期生存数据的Cox比例风险模型的Taylor拓展调整(Cox-TEL)方法在含治愈患者的生存数据下的适用条件与适用范围。方法 基于Weibull分布模拟生存数据方法,模拟生成不同治愈率、删失率和治愈率差值的生存数据。然后基于Cox-TEL方法进行分析,获得Ⅰ类错误和检验效能对其表现性能进行评价。结果 针对模型的未治愈部分,Cox-TEL方法的Ⅰ类错误略高于0.05,其检验效能在样本量较大、治愈率差值较大时较为理想。针对治愈部分,Cox-TEL方法的Ⅰ类错误能够较好的控制在0.05左右,且在大多数情况下都能保持较高的检验效能。结论 Cox-TEL方法在多数情况下,比如样本量较大、删失率较低、组间治愈率差值较大时,能有效分析未治愈患者数据,得到较可靠的风险比HR值;在不同的样本量、删失率和治愈率下,该方法都能较准确地估计出治愈患者两组治愈率差值。

铬铁矿对高炉渣制备微晶铸石晶化行为及理化性能的影响

以包钢高炉渣为主要原料,配加少量铬铁矿,在高温渣液降温过程中采用一步保温热处理方法制备微晶铸石,通过熔点测定、差热分析、X射线衍射,扫描电子显微镜观察并结合理化性能测试,研究了铬铁矿加入量对微晶铸石晶化行为和理化性能的影响规律,为包钢高炉渣的低成本高值化利用开辟了新途径。结果表明:在原料配比为高炉渣95%、铬铁矿5%(质量分数)时,微晶铸石整体析晶,主晶相为镁黄长石和铝黄长石,抗折强度为31.88 MPa,密度为3.439 g·cm^(-3),吸水率为0.036%,耐酸性为0.145%,耐碱性为0.033%,符合国家建筑材料标准,完全可以替代天然大理石和花岗岩用作建筑装饰材料。