研究生助教与本科生导师协同育人制度对本科教育的促进作用——以地方民族院校环境专业为例

全面振兴本科教育是高等教育发展大势的必然要求.地方民族院校因其特殊的区域位置和国家战略定位,承担着为国家培养少数民族优秀人才的重任.研究生助教制和本科生导师制在地方民族院校的本科生培养中发挥着不可或缺的作用,但也突显出导师负担过重、研究生助教经验不足、本科生参与积极性低等问题.结合地方民族院校的特点,以环境专业为例,提出研究生助教与本科生导师协同育人制度,并介绍具体方法及对本科教育的促进作用,为民族院校的教育管理改革提供了新的思路.

f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8异质结构增强NO_(2)气体传感器的敏感性能

采用自组装法合成了具有异质界面的f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8复合材料,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、N_(2)等温吸脱附测试对合成样品的物相结构和微观结构进行了表征,并通过自行设计的四通道气敏测试设备对其气敏性能进行了研究。材料分析测试发现,形状规则的ZIF-8材料均匀分布于二维少层Ti_(3)C_(2)T_(x)的表面与层间,在界面处存在典型的异质结构。气敏性能测试表明:在225℃下,该复合材料对100μL/L NO_(2)的气敏响应高达98.35%,且是ZIF-8材料气敏响应的2.1倍。认为强导电的f-Ti_(3)C_(2)T_(x)与ZIF-8复合后形成的异质结构,不仅为ZIF-8与气体表面反应产生的自由电子提供导电通道,而且通过界面效应强化了复合材料表面气固反应时电子与空穴的分离效率,进而显著提升了复合材料对NO_(2)气体的气敏性能。同时,f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZIF-8复合材料的层状结构可以为目标气体分子向ZIF-8的扩散提供方便路径。

用于低浓度氢气检测的超灵敏TiO_(2)传感材料高通量筛选方法研究

基于组合材料学思想,利用材料并行合成平台快速制备了121种具有不同组分的稀贵金属元素表面修饰的TiO_(2)气敏材料膜,开发MOS气敏材料的快速筛选方法,采用XRD、FESEM、EDS等对材料膜进行了微结构表征,并通过高通量筛选平台对所有样品进行了气敏性能分析。筛选结果表明,对于TiO_(2)棒分别修饰0.5%(如无特殊说明,均为摩尔分数)Eu、0.1%Gd、0.1%V、0.1%Rb、0.5%Pt、0.4%Pd的样品,它们在350℃下对1000×10^(-6)H_(2)的气敏响应值可分别达到334、192、1074、1120、62778、39643。其中具有超灵敏响应的TiO_(2)-0.5%Pt样品在350℃时的浓度检测限可低至2×10^(-6)(0.002‰),而TiO_(2)-0.4%Pd在50℃对1000×10^(-6)H_(2)的响应值为15,可见材料具有良好的选择性和长期稳定性,在未来氢能储运安全监测、电池失效前期预警等低浓度氢气检测场合具有广阔的应用前景。

Ni-Al辅助微波自蔓延烧结制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料工艺研究

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷压成型至生胚,通过Ni-Al辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C体系发生自蔓延高温合成(SHS)反应以制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料。结果表明,高热值Ni-Al合金辅助可以缩短样品的烧结时间,还可以将诱发SHS反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar保护气氛下,Ti-Si-C体系发生SHS反应,可生成Ti_(3)SiC_(2)、TiC和Ti5Si3等3种物相。随Si含量升高,Ti_(3)SiC_(2)相先增多后减少,当n(Ti):n(Si):n(C)=3∶1.1∶2时,复合材料的磨削性能最佳,磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制,认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔结构,在磨削时可产生大区域的平整磨削面,易于发挥金刚石磨料的磨削效果,有利于提升复合材料样品的磨削性能。

二维碳化钛/氧化锌纳米颗粒的制备及其乙醇气敏性能研究

通过水热法和液相化学刻蚀法分别制备氧化锌纳米颗粒(ZnO NPS)和二维层状碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x)),采用静电自组装技术得到不同质量比的碳化钛/氧化锌(Ti_(3)C_(2)T_(x)/Zn O)复合材料,通过丝网印刷得到气敏传感膜,并研究了其气敏特性。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对合成材料进行了结构表征。结果表明,Zn O NPs均匀分布在具有二维手风琴状的Ti_(3)C_(2)T_(x)表面并穿插在层间。在复合材料对乙醇、丙酮、甲醇、甲醛、甲苯等5种典型的挥发性有机物(VOCs)气体的检测中,发现其对乙醇气体表现出优异的传感性能。在最佳工作温度(250℃)下,样品M/ZNPS1(Ti_(3)C_(2)T_(x)质量分数为6.25%)对体积分数为0.01%的乙醇灵敏度(R_(a)/R_(g)=11.27)比纯Ti_(3)C_(2)T_(x)(R_(a)/R_(g)=1.28)高约8.8倍,且具有出色的响应/恢复时间(4 s/8 s)和优异的选择性、长期稳定性。着重从载流子在电极间的输运行为角度对Ti_(3)C_(2)T_(x)/Zn O复合材料的气敏机理进行了讨论,该材料对低浓度乙醇气体的检测有着潜在的应用前景。

微波氧化焙烧辉钼矿制备三氧化钼及机理

探究微波焙烧辉钼矿制备微米级三氧化钼的优化工艺和氧化焙烧机理,对辉钼矿的焙烧热力学、高温吸波特性和焙烧过程进行分析。结果表明:辉钼矿是一种高效微波吸收矿石,MoS_(2)是主要的吸波矿物,Al_(2)O_(3)、SiO_(2)和其他脉石等则几乎不吸收微波。获得了微波焙烧温度、焙烧时间和空气流量对三氧化钼产物的影响规律,提高焙烧温度、焙烧时间和空气流量有助于提高钼的转化。当温度过高、时间过长时,部分三氧化钼晶体挥发而使Mo含量减少。微波焙烧的优化工艺条件:焙烧温度700℃、焙烧时间100 min、空气流量0.3 m^(3)/h。辉钼矿经微波氧化焙烧可直接制备出各种形态的纳米三氧化钼晶体材料,该高纯三氧化钼呈现纳米片状、针状和带状。微波氧化焙烧过程分为三个阶段:第一阶段,辉钼矿被干燥和解离,部分杂质发生氧化反应;第二阶段,MoS_(2)氧化生成三氧化钼反应速率先快后慢并释放大量热量;第三阶段,部分三氧化钼挥发损失,剩余三氧化钼与杂质氧化物反应生成钼酸盐,产物烧结。

电石渣制备钙基催化剂及其脱硫脱硝研究

以电石渣为原料,通过KHCO3改性开发出一种高效、低成本的脱硫脱硝催化剂。考察了浸渍浓度、超声时间、超声功率等制备条件对脱硫脱硝的影响,并对材料进行了XRD、SEM、XPS等表征。结果表明,在最佳条件下二氧化硫(SO_(2))和一氧化氮(NO)的去除效率可达到90%和60%。KHCO3的浸渍浓度对改性电石渣去除NO和SO_(2)的影响较显著,改性后电石渣表面形成了新的物质且微孔和中孔的结构明显增加。改性电石渣表面形成的含氧官能团C—O、C=O和表面吸附氧是催化氧化脱除NO和SO_(2)的关键。

二维少层碳化钛/氧化锌复合材料的制备及其气敏性能研究

通过水热法和化学选择性刻蚀法分别制备一维氧化锌(ZnO)纳米线和二维层状碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x)),采用静电自组装和双向冷冻干燥技术得到超轻少层碳化钛/氧化锌(f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZnO)复合材料,并利用XRD、SEM、TEM等对样品进行结构和形貌表征。将f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZnO复合材料制成气敏元件,考察其气敏性能,并与纯Ti_(3)C_(2)T_(x)进行比较。结果表明,200℃下,Ti_(3)C_(2)T_(x)质量分数为14%的复合材料对100μL/L二氧化氮(NO_(2))的响应值(S=R_(g)/R_(a))达到30.31,相比纯Ti_(3)C_(2)T_(x)提高7.27倍。f-Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZnO复合材料可用作检测NO_(2)气体的新型传感材料。

响应面法优化电石渣脱硝工艺的研究

为提高电石渣的资源化利用,实现以废治废,以改性电石渣为脱硝剂,采用单因素法研究了反应温度、氧含量、NO浓度对电石渣脱硝的影响,并利用响应面分析法优化改性电石渣脱除NO的工艺.探讨各因素对NO脱除率的影响,确定了脱硝最佳工艺条件:反应温度276.81℃、氧含量4.71%、NO浓度559.62 mg/m^(3).利用回归分析法建立了回归模型,其结果表明:NO浓度对NO脱除率有极显著影响,在最优条件下得到NO脱除率为99.56%.

Pr/Zr原子比对Pr_(x)Zr_(1−x)O_(2−δ)催化氧化脱硝活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同Pr/Zr原子比的Pr_(x)Zr_(1−x)O_(2−δ)催化剂用于催化氧化脱硝。结果表明,催化氧化脱硝效率随Pr原子比的增加而先提高后降低;当Pr/Zr原子比为5∶5时,在250°C下,最佳脱硝活性可达94.62%。采用SEM、N_(2)吸附-脱附、XRD、XPS、H_(2)-TPR和FT-IR对催化剂进行了表征。结果表明,活性最好的催化剂(Pr_(0.5)Zr_(0.5)O_(2−δ))具有“层状”形貌,表面孔隙多,比表面积大,孔体积分别为77.74 m^(2)/g和0.66 cm^(3)/g。此外,随着Pr原子的增加,晶相从c-ZrO_(2)转变为Pr_(2)Zr_(2)O_(7)。XPS和H_(2)-TPR结果表明,表面化学吸附氧和表面Pr^(4+)氧化物增加,Pr原子比的上升有利于产生氧空位(Vӧ),有利于提高催化氧化脱硝效率。FT-IR表征结果表明,Pr_(0.5)Zr_(0.5)O_(2−δ)固溶体具有较高的NO选择性,有利于NO的催化氧化。抗SO_(2)和H_(2)O毒性实验表明,5∶5的Pr/Zr原子比的催化剂具有更好的抗毒性。此外,利用IC分析吸收产物,结果表明,吸收液中的主要产物是NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-)。

甘肃白银厂铜多金属矿田岩石地球化学特征及地质意义

甘肃白银厂铜多金属矿田及外围是北祁连铜多金属成矿带的重要地段。本文以白银厂矿田重点勘查区为研究对象,重点讨论与成矿密切相关的火山岩岩石地球化学特征及其找矿评价意义。结果显示白银厂矿田火山岩呈明显的双峰式,酸性火山岩主要岩石类型为英安岩和流纹岩,属低钾系列;基性火山岩属钾玄岩系列。酸性火山岩具有两种截然不同的稀土元素配分模式,一种是产在折腰山-火焰山(以下简称折-火)地区的酸性火山岩,∑REE低(43.21×10-6~65.02×10-6),LREE/HREE以及(La/Yb)N较高(LREE/HREE=4.66~6.71,(La/Yb)N=3.51~7.12),在稀土配分曲线图上表现为右倾的半弧型;另一种是产在小铁山-铜厂沟(以下简称小铁-铜厂)地区的酸性火山岩,∑REE较低(62.78×10-6~104.36×10-6),LREE/HREE以及(La/Yb)N亦较低(LREE/HREE=2.03~2.82,(La/Yb)N=1.19~1.95),在稀土配分曲线图上表现为平坦型。折-火地区酸性火山岩与小铁-铜厂地区酸性火山岩相比Sr亏损较弱,高场强元素含量也相对较低。以上证据表明折-火地区酸性火山岩形成于大陆边缘弧环境,为地幔源区部分熔融的产物,而小铁-铜厂地区的酸性火山岩则形成于原始的大洋弧或演化的大洋弧,为深度较浅的地壳源物质重熔的产物,因此,两者不属于同一火山机构,具有不同的成矿属性。

预合金结合剂成分及烧结工艺对金刚石工具性能的影响

以Fe40Cu40Co20预合金粉、Cu80Sn20预合金粉和WC粉为原料,通过真空无压烧结方法制得金刚石工具胎体样品,并采用扫描电子显微镜、洛氏硬度计、阿基米德排水法分析了预合金粉含量对样品微观形貌、硬度和相对致密度的影响。结果表明,Fe40Cu40Co20预合金粉、Cu80Sn20预合金粉和WC粉含量分别为50%、40%和10%时,样品具有最佳的综合力学性能,胎体的相对致密度和硬度分别达到94.6%和105HRB。在此基础上,探讨了最佳胎体配方条件下冷压压力及保温时间对样品力学性能的影响,研究发现冷压压力为45MPa、烧结保温时间为30min时,样品具有良好的综合力学性能。本工作可为建立金刚石工具的无压烧结方法提供前期实验探索。

原料预合金化对微波无压烧结金刚石工具性能的影响

以Fe60Cu40预合金粉和单质粉为基础原料,利用微波无压烧结在850℃制备了FeCu/WC基金刚石复合材料刀头。通过探讨物料在微波场中的升温特性设计了微波无压烧结制度。采用扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机、激光拉曼光谱等表征手段,对比研究了预合金粉和单质粉微波烧结样品的组织形貌等微结构信息,并获得了样品的硬度、致密度、横向断裂强度等力学性能。结果表明,与常规烧结方法相比,微波强化烧结可将温度降低至900℃以下,金刚石颗粒没有出现石墨化转变;FeCu/WC基配方在850℃微波烧结样品的洛氏硬度、相对致密度、横向断裂强度分别达到102.7 HRB、98.5%、1035 MPa。并对微波烧结的强化机制和原料预合金化对于基体的增强机理进行了初步探讨,微波无压烧结对于预合金粉体金刚石刀头的制备表现出良好的应用前景。

甘肃白银厂矿区及其外围铜矿床成矿特征与定量预测

北祁连地区是我国重要的海相火山成因铜多金属块状硫化物矿床成矿带,位于该区东段的白银矿田内产出有多个大型-特大型VMS矿床,具有较好的找矿前景。在该地区铜矿床成矿特征研究的基础上,利用GIS技术提取与成矿有关的地层、构造、岩浆岩、地球化学等多元找矿信息,构建了白银矿区及外围铜矿床的证据权重找矿模型,利用后验概率圈定出找矿远景区,按照各找矿远景区相对成矿可能性的大小和各找矿标志将远景区分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3级,各级找矿远景区各3个。

以新型硼源制备硼掺杂金刚石膜的性能研究

采用微波等离子体化学气相沉积技术,以氧化硼-乙醇溶液作为硼源,制备不同掺硼浓度的金刚石膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、电化学工作站等研究其表面形貌、晶体结构、薄膜质量和电化学性能。结果表明:随硼元素含量升高,金刚石膜的晶体颗粒尺寸先减小后增大,电势窗口由3.1V降至2.6V,阳极电流密度由0.022 7mA·cm^(-2)降至0.011 9mA·cm^(-2),但对背景电流及电化学可逆性几乎不影响。

等离子体改性褐煤半焦低温催化氧化脱除NO研究

采用KOH改性-低温等离子体(NTP)活化制备褐煤活性半焦催化剂,用于低温催化氧化NO的研究.考察了KOH改性浓度,低温等离子体活化电压和活化时间对NO脱除效率所带来的影响.研究结果显示,采用该法所制备的催化剂具有较低的灰分以及较好的碘吸附值,催化剂经NTP活化之后表面的碱性官能团增加,有利于催化活性的提高及活性窗口扩宽.经5%KOH改性,在氮气等离子体源、7.5 k V改性电压和1h的改性时间条件下制得的褐煤半焦催化剂具有较高的反应活性,在反应温度为125℃,NO的脱除效率可达47%.

微波强化烧结制备铁钴基金刚石锯片刀头

采用微波烧结技术制备了低钴型Fe-Co基金刚石锯片刀头,利用圆柱谐振腔微扰法电磁特性测试系统评价了配方物料压坯的吸波特性,并结合物料在微波场中的升温特性设计了可行的微波烧结制度。采用SEM、致密度和硬度测试对比研究了微波烧结和常规烧结所得样品的微结构信息和力学性能。结果表明,对于低钴高铁型配方,在850℃下微波烧结获得的样品,其相对致密度和硬度即可分别达到96.63%和99.4HRB,微波烧结在最大升温速率为32.5℃/min时能保证烧结体组织均匀。与常规烧结方法相比,在获得同等级力学性能的前提下,微波强化烧结可将温度降低至900℃以下,显著缩短了烧结总时间,在金属基金刚石工具刀头烧结方面表现出良好的应用前景。

预合金粉结合剂真空无压烧结制备金刚石工具

以Fe_(40)Cu_(40)Co_(20)和Cu_(80)Sn_(20)预合金粉为结合剂,采用真空无压烧结制备金属胎体样品,并与相同烧结工艺下的金属单质粉结合剂烧结样品进行对比。用扫描电子显微镜、洛氏硬度计、阿基米德排水法对所得样品的微观形貌、硬度和相对致密度进行对比分析。研究发现:随温度升高,两类样品的致密度和硬度均先增大后减小;当烧结温度达到860℃时,致密度和硬度均达到最大值。预合金粉在860℃下烧结所得样品的相对致密度比同条件下烧结的金属单质粉样品的提高5%,硬度提高HRB 7 MPa。因此,在达到同等级性能的前提下,预合金粉真空烧结所得样品的烧结温度更低,可有效避免在高温条件下金刚石的强度和质量损失。

微波无压烧结Fe-Cu-WC基金属结合剂

分别采用常规无压烧结和微波无压烧结法,以Fe、Cu、Sn等金属粉以及WC粉作为原料制备金属烧结体,研究不同烧结工艺对金属烧结体的微观组织形貌、致密度和抗弯强度的影响。结果表明:对比常规无压烧结,微波无压烧结可提高金属烧结体的致密度及力学性能;当烧结温度为900℃时,致密度和抗弯强度均达到最大,分别为90.6%、93.9%和753 MPa、816 MPa;通过样品微观形貌分析,微波无压烧结可以使烧结体元素分布更均匀,降低烧结体的孔隙率。在达到同等级力学性能的前提下,微波无压烧结可以降低烧结温度,避免高温损伤金刚石强度。

辉钼矿微波氧化焙烧法制备三氧化钼

为研究微波焙烧辉钼矿的可行性及氧化焙烧机理,选取品位为64.68%的高品位辉钼矿进行介电特性、微波焙烧工艺以及物相演变规律研究。采用谐振腔微扰法分析辉钼矿介电特性;采用XRF、XRD及SEM等分析手段分别对样品的成分、物相、微观形貌等进行表征。结果表明,辉钼矿为强吸波物质,焙烧过程中微波选择性地优先加热MoS_(2)和FeS;最佳工艺条件为焙烧温度550℃、保温时间120 min、物料厚度<4 mm;在最佳工艺条件下,焙烧产物中Mo的含量达到84.25%,产物物相为MoO_(3),焙烧过程中,物相变化遵循MoS_(2)→MoO_(2)→MoO_(3)的规律。该研究可为辉钼矿氧化焙烧提供新思路。