有机胺促进大气气溶胶成核机理研究进展

新粒子生成是大气气溶胶和云凝结核的重要来源,影响着全球气候变化、空气质量、生态系统以及人类健康。然而目前对新粒子生成机制的研究和认识仍存在一定的局限性,特别是对可能参与并促进成核的关键前体物种的认识还非常有限。大气中有机胺的种类丰富,结构复杂,是常见的有机碱,具有独特的酸碱中和能力,一直以来备受关注。鉴于有机胺对新粒子生成具有非常重要的作用,从实验室模拟、外场观测和模型计算三个角度综述了有机胺促进新粒子生成机制方面的研究。实验室和外场观测研究均证实了硫酸-有机胺分子簇的存在,且同等浓度下有机胺对大气成核的促进作用高于氨;而模型计算也表明了有机胺更容易和硫酸发生酸碱反应形成更为稳定的氢键分子簇,从而降低成核能垒,促进新粒子生成。最后,对新粒子生成的研究前景进行了展望。

污泥与煤泥混燃过程中颗粒物的排放特性及汞成核机理

为实现城市污泥协同低热值煤泥的高效资源化利用,以单组分污泥、煤泥以及耦合燃料作为研究对象,针对燃烧过程中所生成的可吸入颗粒物,利用多种表征手段及自行建立的流化床实验系统,结合耦合燃料以及燃烧产物的微观特性及元素分布,并基于成核控制理论,在揭示多参数耦合条件下颗粒物排放特性以及粒径分布的基础上,研究混烧条件下Hg在颗粒物表面的成核机理。研究结果表明:样品所含挥发分与矿物质在燃烧过程中存在交互作用,主要包括焦炭、无机矿物质与易气化元素之间的反应,对颗粒物的形成具有较大影响。所生成颗粒物的粒径均呈双峰分布的特征,其中燃烧温度对排放特性的影响存在临界值(800℃)。随着粒径的减小,粗细2种模态颗粒物的分布范围均呈现减小的趋势,且对应峰值均逐渐增大(800℃燃烧条件所对应峰值分别可达3.6%和18.0%)。PM1与PM1~10的组成元素分别主要为易气化元素(如K、Mg、S、Cl和P等)与难熔性元素(如Si、Al、Fe和Ca等)。均相成核和异相凝结是Hg由气相向粒子成核转变的基本途径,并存在不同的成核控制机制,其中异相凝结过程又包含扩散控制与表面反应控制2种机制。

氧化物晶体的成核机理与晶粒粒度

从微观动力学角度研究了晶粒的成核机理，认为晶粒的成核机理主要包括生长基元的形成，生长基元之间的氧桥合作用和Ｏ桥转变为ＯＨ桥．并从成核速度角度分析了影响晶粒粒度的主要原因，揭示了影响晶粒粒度的内部原因为生长基元的生成能、晶体的晶格能．由此总结出不同结构类型的氧化物粉体的晶粒粒度的相对大小．即具有ＣａＦ２或ＴｉＯ２结构的氧化物粉体的晶粒粒度比具有α－Ａｌ２Ｏ３结构的氧化物粉体的晶粒粒度小，具有α－Ａｌ２Ｏ３结构的氧化物粉体的晶粒粒度比具有六方ＺｎＳ结构的氧化物粉体的晶粒粒度小．合理地解释了由水热法制得的氧化物粉体的晶粒粒度差别较大的原因以及溶液的ｐＨ值、反应温度对晶粒粒度的影响．

聚硅氧烷/丙烯酸酯核/壳复合胶乳的粒径分布与成核机理

通过种子乳液法合成出具有高有机硅含量核 壳结构的聚硅氧烷 丙烯酸酯复合粒子 .研究了聚合方法、乳化剂浓度、引发剂浓度、单体滴加速度等工艺条件对复合乳液粒径尺寸、分布与形态的影响 ,并对复合乳液的成核机理进行了探讨 .研究表明 ,乳化剂浓度对乳液粒子的粒径分布和形态、结构有显著影响 ,引发剂浓度增加将使粒子粒径减小 ;相对一次投料法 ,种子乳液法生成的粒子分布窄 ,具有明显核壳结构 ,通过壳层单体滴加速度可以控制粒子的粒径尺寸和分布 ;而壳层丙烯酸酯聚合物主要是在聚硅氧烷种子表面的“过渡层”聚合、富集而成 .

氧化-还原低温引发苯乙烯/丙烯酸丁酯细乳液聚合粒度分布和成核机理的研究

用氧化还原引发剂 (NH4 ) 2 S2 O8/ Na HSO3研究了苯乙烯 (St) /丙烯酸丁酯 (BA)低温下的细乳液共聚合 ,细乳液单体液滴在亚微米级 (1 0 0～ 40 0 nm) .测定了聚合过程中粒子大小及分布的变化 ,发现细乳液聚合随引发剂、乳化剂和共乳化剂浓度的增加 ,乳胶粒子尺寸变小 ,分布变宽 ,并且比相同条件下传统乳液聚合的粒子大 .计算了聚合过程中粒子数变化规律及乳化剂覆盖率 ,讨论了细乳液与传统乳液中引发剂、乳化剂对反应过程的影响及成核机理的差异 .

阳离子无皂含氟核壳苯丙乳液的制备及成核机理

在水溶性阳离子单体甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)存在下,以乙醇为助溶剂,通过种子半连续核壳乳液聚合法制备阳离子无皂含氟核壳苯丙乳液。考察了水溶性阳离子单体DMC和乙醇用量对乳液聚合过程的影响;用透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对聚合物乳液乳胶粒形貌及涂膜化学组成进行表征,并讨论了无皂乳液聚合的成核机理和聚合过程。结果表明,采用种子半连续乳液聚合法,当DMC的质量分数为6.0%,乙醇的质量分数为7.5%(釜液)时,可以得到稳定的阳离子核壳结构含氟乳液,无皂乳液聚合的成核机理是先以均相成核方式后继续以低聚物成核方式进行,最终形成核壳结构。

无皂苯丙乳液的粒径与成核机理

研究了甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸丁酯(BA)-苯乙烯(St)-甲基丙烯酸(MAA)四元无皂乳液聚合体系中各种因素对单体转化率、乳胶粒大小及分布的影响,并对其成核机理进行了分析。结果表明,在引发剂用量一定的条件下,引发剂的加入方式对单体转化率和乳胶粒的单分散性均有很大的影响;引发剂含量增大,聚合温度升高,单体转化率先升高后趋稳定,乳胶粒粒径和分散度先减小后增大;反应性乳化剂量增大,乳胶粒粒径和分散度均逐渐减小。在所研究的条件下,含有反应性乳化剂的无皂苯丙乳液聚合体系以均相成核为主。

乙烯基硅氧烷改性丙烯酸酯乳液聚合的动力学及成核机理分析

用种子乳液聚合法研究了硅氧烷改性丙烯酸酯的乳液聚合，对影响种子乳液聚合动力学的因素进行讨论，并分析了乳液聚合的成核机理．实验结果表明：反应温度、引发剂浓度、乳化剂浓度和有机硅氧烷用量对有机硅改性丙烯酸酯乳液聚合动力学有较大的影响．反应温度越高，引发剂浓度越高、乳化剂浓度越高、有机硅氧烷用量相对较小，乳液聚合反应的转化率越高，此外，体系的pH值在6～8之间时也有利于反应的进行．种子乳液聚合中Rp∝[E]^0.72，RP∝[I]^0.56，表观活化能Ea为143．92kJ·mol^01．种子乳液聚合初期，反应主要是单体液滴成核；进入壳层反应时，反应成核主要是以胶束成核为主．

氨络合物体系中镍在玻璃碳上的电化学成核机理

采用循环伏安法和计时电流法研究了氨络合物体系中镍在玻璃碳上电结晶的初期行为。结果表明 ,镍在该基体上的沉积没有经历UPD过程 ,镍的电沉积经历了晶核形成过程 ,在所研究的外加电位范围内其电结晶按连续成核和三维生长方式进行 ,外加电位对晶体生长具有显著的影响。通过分析恒电位暂态曲线 ,求出镍离子的扩散系数D ,以及不同外加电位下的饱和晶核数密度Nsat。

MMA/BA半连续乳液聚合的动力学特征及成核机理

以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯（BA）为反应单体合成丙烯酸酯乳液,研究了半连续式乳液聚合过程中反应温度（T）、引发剂浓度（[I]）和乳化剂浓度（[E]）对聚合动力学的影响,并着重分析了不同[E]时体系的成核机理和整个聚合过程中粒径及其分布的演变规律。实验结果表明：单体转化率随T、[I]和[E]的增大而增大,体系的表观活化能Ea=132.43kJ·mol^-1,聚合反应速度Rp∝[I]^0.42;当[E]〉1.0×10^-2mol·L^-1时,Rp∝[E]^1.28,体系遵循胶束成核机理及其聚合规律;而当[E]〈1.0×10^-2mol·L^-1时,Rp∝[E]^0.17,体系以均相成核为主要成核方式。此外,乳胶粒径及其分布规律进一步验证了体系在不同[E]时具有不同的成核机理,当[E]为1.91×10^-2mol·L^-1时其成核阶段为0-10min;而当[E]为9.57×10^-4mol·L^-1时其成核阶段为0-15min。

微孔发泡塑料动态成核机理的研究

分析动态条件对分子取向、出口膨胀中分子链松弛过程的影响 ,进而指出对泡沫塑料气泡成核行为的影响。

钯铁合金共沉积行为及其成核机理的研究

应用循环伏安法和电位阶跃法研究了Pd-Fe合金电沉积的循环伏安特性与电结晶机理。结果表明,在以FeSO4·7H2O和Pd(NH3)2Cl2为主盐、磺基水杨酸(SSCS)为络合剂、(NH4)2SO4为导电盐所组成的镀液体系中,Pd-Fe合金共沉积经历了成核过程,而不是欠电位沉积,且其电沉积反应是一个不可逆过程;将Pd-Fe合金共沉积的恒电位暂态曲线进行拟合得知,其电结晶的成核过程属于三维瞬时成核方式。

热固性聚氨酯泡沫成核机理的研究

用自制的一套在线显微观测系统研究了热固性聚氨酯泡沫合成初期的气泡成核机理,探讨了聚氨酯发泡过程中搅拌速率(剪切力)、固体成核剂及反应前体系中溶解的气体量等工艺参数对气泡成核过程的影响。通过研究发现,热固性聚氨酯泡沫的成核机理为空气分散成核,在反应原料中添加固体成核剂、增加反应前体系中溶解的气体量以及提高物料的搅拌速率等都可以在一定程度上促进成核。

CVD金刚石薄膜的成核机理研究

利用热丝化学气相沉积 ,在预沉积无定形碳的硅镜面基底及表面研磨预处理的铜基底上 ,实现了金刚石薄膜的沉积 ,并由此讨论了金刚石的成核机理。研究表明 ,无定形碳是金刚石成核的前驱态 ;成核密度不仅与基底材料有关 ,更主要由基底的表面状态决定 ,基底表面状态的设计是改善成核密度的最有效的方法。

超临界水中碳酸钾成核机理的分子动力学模拟

针对超临界水对催化剂成核过程的影响机制问题,采用分子动力学模拟方法系统研究K2,CO3在不同温度和密度的超临界水中的成核过程.通过对体系的相互作用能、径向分布函数、配位数及体系氢键网络结构变化的分析,揭示了在K2,CO3成核过程中K+、CO32-与水分子间的相互作用机理.结果表明:在超临界态下,随着温度的升高、密度的降低,水溶液体系氢键结构破坏,水分子与K+和CO32-的作用急剧降低,K+和CO32-在静电作用下可冲破水分子的静电屏蔽,从而碰撞聚合形成离子对,继而进一步团聚成核;体系温度越高、密度越小,K2,CO3越易形成小而分散的团簇.

金刚石(111)面上乙炔合成金刚石薄膜的成核机理

运用量子力学半经验分子轨道ＡＭ１方法计算乙炔作为生长基在金刚石（１１１）附氢表面上的吸附和成核过程，提出了两种可能的由乙炔合成金刚石薄膜的成核机理。

ITO上电沉积Pd的成核机理及电催化性质

采用循环伏安技术和计时电流技术,研究了ITO上电沉积Pd的过程,发现Pd在ITO表面的电沉积是过电位成核且为不可逆的扩散控制过程;根据Cottrell方程计算得到[PdCl4]2-的扩散系数为2.19×10-5cm2/s;根据Scharifker的理论模型,归一化处理电流-时间曲线,与理论成核曲线对照,判断Pd的成核机理.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)对Pd的形貌进行分析,讨论了沉积电位和沉积时间对Pd纳米粒子形貌的影响.用X射线粉末衍射(XRD)对Pd纳米粒子进行结构分析,并在0.5 mol/L H2SO4溶液中研究了其电化学性质及在碱性条件下乙醇分子的电催化性质.

水热温度对纳米AlOOH成核机理及界面模型的影响

用微观结晶理论解释提高水热温度时出现的纳米AlOOH形貌"逆转"现象,指出升高温度对纳米AlOOH晶体生长速率所具有的"双重"作用;分析温度的改变所引起的体系能量起伏,探讨温度变化直接引起生长基元变化,从而改变成核的机制,最终导致晶体形貌的改变的实质。结果表明:温度的提高激发新的晶核形成,诱导新的生长基元出现,改变原来的界面生长模型,从而彻底改变了晶体生长机制。

不同单体配比下半连续乳液聚合的成核机理和粒径分布

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为反应单体、过硫酸钾(KPS)为引发剂、十二烷基苯磺酸钠(DBS)为乳化剂,研究了半连续乳液聚合中单体配比F(MMA/BA的质量比)对体系成核机理和粒径分布的影响.结果表明:在F较大(≥0.75)时,体系以均相成核与胶束成核两种方式成核,F较小(≤0.5)时,体系主要以胶束成核方式成核;BA、MMA单体均聚合成的乳液粒径小于其共聚时的粒径;成核阶段结束时的转化率突变、颜色突变、粒径突变规律是一一对应的.

MMA/BA半连续乳液共聚的成核机理

在半连续乳液聚合过程中,研究了甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酸丁酯(BA)共聚时单体配比及pH调节剂(NaHCO3)对成核过程的影响,并根据整个聚合过程中粒径及其分布的变化规律来推断体系的成核机理。实验结果表明:MMA摩尔分率fMMA不同时体系的成核机理不同,fMMA增大时,成核时间t1,2逐渐减小,而成核结束时的乳胶粒子数Npmax逐渐增大(fMMA=0除外);当MMA/BA共聚(fMMA=0.5763)时,单体转化率随NaHCO3用量的增加而增大,t1,2却保持不变,表明体系中除胶束成核之外存在均相成核。整个聚合过程中乳胶粒径及其分布规律也进一步验证了在MMA/BA共聚体系中,胶束成核与均相成核共存,且t1,2=16 min。