球形粉体制备技术研究进展

【目的】球形粉体由于具有更好的流动性和均匀性被广泛应用于增强材料、涂料、陶瓷、3D打印等领域。为了满足不同行业对粉体材料的表面特性和物理性能要求,提升产品性能,降低工艺损失,促进绿色制造,对球形粉体制备技术的研究现状进行总结和思考。【研究现状】综述球形粉体常见制备技术,包括传统物理法(机械整形法和喷雾干燥法)、化学法(气相化学反应法、沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法及微乳液法)和高温熔融法(等离子体球化法、雾化法和气体燃烧火焰成球法),总结上述方法的优势及目前的局限性,重点阐述不同球形粉体材料制备技术的基本原理与应用领域的研究进展。【展望】对球形粉体制备技术的发展趋势进行分析与展望,认为高温熔融法是最具实现大规模工业化生产潜力的球形粉体制备技术,提出高纯超细、窄分布、粒径可控、高球化率、高效率工业智能化绿色生产是我国未来球形粉体制备技术的发展趋势。

CaCl_(2)-热处理煤泥制备复合材料及其活化PMS降解苯酚性能

基于我国煤泥当前综合利用现状与煤矿集聚区地下水体污染治理的迫切需求,以煤泥(CS)为原料,添加不同质量的CaCl_(2)作为活化剂,采用混合绝氧煅烧的方式制备了不同配比的煤泥基复合催化材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱等手段对其进行表征,并研究其用于活化过一硫酸氢钾复合盐(PMS)和催化降解水中苯酚的性能。结果表明:CaCl_(2)-热处理煤泥制得的催化材料能高效活化PMS和降解苯酚;当煤泥与CaCl_(2)质量比为4∶3时所制备的复合材料应用效能最优,苯酚降解率可达100%;降解体系中活性物种^(1)O_(2)起主要作用;催化材料pH值适用范围(3.0~11.0)较广,且水体中各种阴离子对苯酚降解的影响较为有限,展现出良好的应用前景。

V-TiO_2/凹凸棒石复合光催化材料的制备与研究

以凹凸棒石为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了V-Ti O_2/凹凸棒石复合光催化材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对材料的晶体结构、微观形貌及光学性能进行了表征。研究表明:凹凸棒石显著提高了材料的吸附能力,有效抑制了催化剂纳米粒子的团聚;以10 mg/L的罗丹明B溶液为目标降解物,研究了不同热处理温度下制备的V-Ti O_2/凹凸棒石(V掺量0.5%)在模拟太阳光下的降解效果,结果表明:400℃下煅烧2 h的样品性能最优;与其它对照材料相比,VTi O_2/凹凸棒石(V掺量0.5%)复合光催化材料性能更优。

风化煤基催化材料的制备及其活化PMS降解苯酚

为实现低品质风化煤资源的高值高效利用和对含酚废水的清洁治理,以低品质风化煤(CCM)为原料,分别添加ZnCl2,KOH和H3PO4等活性剂,采用浸渍混合-氮气焙烧工艺制备了3种煤基过硫酸盐催化材料,利用XRD,SEM,BET,FT-IR和XPS等手段对其进行了表征,并研究了其用于活化过一硫酸盐(PMS)催化降解水中苯酚的性能。结果表明:以ZnCl2为活化剂制备的催化材料(CCM-ZnCl2)具备较高的催化活性,其反应速率常数是未添加活性剂样品的63.7倍;添加的活性剂ZnCl2与风化煤生成了硅锌矿,说明新物质的引入在热处理过程中促使了物相转变。CCM-ZnCl2对PMS的优异的活化性能可归结为以下原因:ZnCl2作为活性剂的加入使风化煤具有更大的比表面积、更高的孔体积和更小的孔径,从而获得更好的吸附性能;CCM-ZnCl2材料丰富的边缘缺陷可拉长PMS的氧氧键,促进电子由苯酚转移至活化的PMS,从而通过非自由基路径(通过产生1O2)来实现苯酚的快速降解。由自由基实验可得,CCM-ZnCl2/PMS/苯酚体系中活性物种包括SO·-4、·OH和1O2,其中1O2占主导地位;由pH和阴离子降解实验可得,pH(3.0~11.0)和阴离子(Cl-,H2PO-4,HCO-3和SO2-4)对CCM-ZnCl2/PMS体系影响不明显,表明CCM-ZnCl2催化材料在实际废水治理领域具有良好的应用前景。

蛇纹石酸浸提镁残渣制备硅酸锂及其性能研究

以蛇纹石酸浸提镁残渣为硅源,碳酸锂为锂源,通过高温固相反应合成了硅酸锂高温固碳材料,探究了煅烧时间、气氛以及物料配比对合成材料高温固碳性能的影响。采用热重-差热综合热分析仪(TG-DTG)研究了蛇纹石酸浸提镁残渣型硅酸锂的CO2吸收性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射仪(XRD)对合成材料的微观形貌与结构特征进行了表征。结果表明:蛇纹石酸浸提镁残渣型硅酸锂具有较好的CO2吸收性能,吸收量可达26.66%;与市售Si O2为硅源相比,蛇纹石酸浸提镁残渣型硅酸锂材料煅烧合成时间缩短,高温固碳性能更优。

g-C_3N_4/高岭土复合材料的制备及其光催化性能研究

以水洗高岭土为载体,采用盐酸对g-C_3N_4进行质子化处理,通过浸渍法制备了g-C_3N_4/高岭土复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和紫外–可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对复合材料的晶体结构、微观形貌和光学性能进行了表征,并以罗丹明B为目标降解物,研究了复合材料在可见光下的光催化性能。结果表明:当高岭土和g-C_3N_4的质量配比为6︰3时,g-C_3N_4/高岭土具有较优的光催化性能,其光催化速率是纯g-C_3N_4的8.62倍;高岭土和g-C_3N_4通过静电吸引力紧密结合在一起,该复合结构能够有效地降低光生电子和空穴的复合几率,改善了纯g-C_3N_4光催化材料的吸附性能,进而有效提高了其光催化性能。

浸渍-热聚合法制备g-C_3N_4/高岭土复合材料及其性能

以高岭土为载体、双氰胺为g-C_3N_4前驱体,采用液相浸渍联合热聚合工艺制备出一种可见光响应的高岭土基复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、静态氮吸附仪(BET)、场发射扫描电镜(FESEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对复合材料的晶相、孔结构、界面特性和光学性能进行了表征,并以罗丹明B作为目标污染物考察了不同催化剂的可见光光催化活性。结果表明,当高岭土和双氰胺的质量配比为2∶4,即g-C_3N_4的实际负载量为38.82%时,所制备的g-C_3N_4/高岭土复合材料光催化性较优,其光催化速率是纯g-C_3N_4的4.18倍;高岭石与g-C_3N_4紧密结合,该复合结构能够有效地抑制光生载流子的复合,改善纯g-C_3N_4材料的吸附性能与光催化活性。

插层法制备g-C_3N_4/高岭石复合材料及其对罗丹明B的光催化机理研究

伴随着印染行业的快速发展,部分含有罗丹明B(RhB)的染料废水未经处理便被排出。因RhB较难自然降解,对环境造成了恶劣的影响。本文通过置换插层-煅烧法制备出g-C_3N_4/高岭石复合材料,在恒温模拟太阳光催化系统下,研究了复合材料对RhB的光催化性能,并探讨其催化机理。结果表明,随g-C_3N_4含量递增的复合光催化材料1g-C_3N_4/K、2g-C_3N_4/K、3g-C_3N_4/K、4g-C_3N_4/K和5g-C_3N_4/K的催化性能呈先升后降的趋势,4g-C_3N_4/K催化效果最好,光照6 h对RhB的降解率可达73%。进一步研究提出g-C_3N_4/高岭石复合光催化材料的催化机理为光照激发复合光催化剂,产生具有较强氧化还原能力光生载流子空穴对,其可与RhB发生反应,使之氧化成小分子碳氢化合物或被矿化成二氧化碳和水。所制备的高岭石负载石墨相氮化碳光催化材料具有较好的亲水性,使得复合材料在染料溶液中有较好的分散性,有利于光催化过程的进行,有效实现了对RhB的光催化降解。

攀钢 SCADA 及轧钢冲击负荷功率调节系统

冶金企业中的轧钢系统在轧钢过程中其负荷对电网的稳定运行影响较大，攀钢电力调度中心采用电网调度自动化系统和轧钢冲击负荷控制系统，对电网的安全稳定起了重要作用。文中详细介绍了攀钢ＳＣＡＤＡ系统构成及功能；介绍了轧钢冲击负荷调节控制系统，采用超短期负荷预测预给控制的方式，使发电机出力快速响应轧钢冲击负荷，从而确保电网安全稳定运行。

插层法制备g-C_3N_4/高岭石复合材料及其光学性能

高岭石表面与层间具有较高的活性和良好的规范性,因而适合对其进行化学修饰,在催化剂负载方面值得深入研究。本文以甲氧基嫁接的高岭石为前躯体,采用置换插层法制备出高岭石/三聚氰胺插层复合物,进一步在550℃煅烧获得g-C_3N_4/高岭石复合光催化剂。利用X射线衍射、傅里叶红外和热重-差热分析等手段对复合光催化材料进行表征,并对其光催化性能进行研究。结果表明,当高岭石与光催化剂前驱体三聚氰胺质量比为1∶1和1∶2时,较难缩聚得到g-C_3N_4;然而,当高岭石与三聚氰胺质量比为1∶3、1∶4、1∶5时,可获得不同g-C_3N_4占比的复合材料,其整体分散状况因高岭石的加入而有效改善,这表明高岭石的加入能有效避免g-C_3N_4的团聚。所制备的高岭石负载石墨相氮化碳光催化材料具有较好的光学性能,在探索经济、高效、绿色矿物基复合光催化剂方面研究具有重要意义。

化学浸渍法制备CdS/高岭土复合材料及其光催化性能

为了解决CdS颗粒本身存在的易团聚、失活等问题,同时提升天然矿物的利用价值,本文以水洗高岭土为载体,乙酸镉和硫化钠为CdS前驱体,在一定条件下与高岭土进行浸渍反应,制备出一种可见光响应的新型高岭土基复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、比表面积和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对复合材料进行了理化特性分析,并考察了不同催化剂的可见光光催化活性。结果表明,复合材料实现了CdS粒子在高岭土片层结构上的紧密复合与有效分散,有效地抑制了光生载流子的复合,进而改善CdS光催化材料的光腐蚀性能,提高材料的光催化效率。

多孔矿物复合催化材料研究进展与发展趋势

以来源广泛、价格低廉且化学性质稳定的天然多孔矿物作为催化剂载体构筑多元复合催化材料,不仅可以降低催化剂制备与应用成本,还可有效提高催化剂的分散性、可回收性及催化性。近年来,国内外科研工作者针对多孔矿物负载型复合催化材料的制备及性能进行了大量研究。系统性地介绍了多孔矿物复合光、热及过硫酸盐催化材料的制备及其在环境治理领域的应用研究进展,并对该技术的发展趋势进行了展望。

F掺杂纳米TiO_2/硅藻土复合材料光催化性能研究

以硅藻土为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了F掺杂纳米TiO_2/硅藻土复合光催化材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对材料的晶体结构、微观形貌及光学性能进行了表征。结果表明与纯TiO_2相比,硅藻土显著提高了材料的吸附能力,有效抑制了催化剂纳米粒子的团聚;F掺杂量为1%时,制备的F-TiO_2/硅藻土样品在可见光下对罗丹明B降解效果最好。

新型有机改性剂对重质碳酸钙的表面改性效果及机理

采用新型改性剂和传统改性剂对两种重质碳酸钙进行干法表面有机改性,探究了改性剂种类和改性剂用量对样品吸油值、活化指数、油相分散稳定性和水接触角的影响,确定了改性剂的优化用量,采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析(TG)探究重质碳酸钙改性机理。结果表明:改性剂JST-9001(聚氧乙烯醚型复合改性剂)、JST-9003(聚氧乙烯醚型复合改性剂)、硬脂酸和铝酸酯F-2的改性效果更好,尤其两种新型改性剂JST-9001和JST-9003在低改性剂用量下(质量分数为0.5%)可获得更加优异的表面改性效果;优化用量下JST-9001和JST-9003改性剂分子中的亲水基与重质碳酸钙表面的—OH发生键合作用,改性剂分子层包覆于重质碳酸钙颗粒表面。

硅酸钙表面有机改性和形貌对填充PP复合材料力学性能的影响及机理

采用羟基硅油干法表面改性硅酸钙,研究表面改性对硅酸钙活化指数、吸油值的影响。利用傅里叶变化红外吸收光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)表征探究硅酸钙改性机理,结果表明:2%羟基硅油对硅酸钙的改性效果良好,活化指数接近100%,吸油值降低50%以上。FTIR结果表明,改性硅酸钙在795 cm^(-1)、1258 cm^(-1)和2955 cm^(-1)处产生与羟基硅油相同的C-H吸收峰,说明改性剂成功包覆于硅酸钙表面。进一步将改性硅酸钙填充聚丙烯(PP)制备复合材料,研究填充量和形貌对复合材料力学性能的影响,结果表明:改性硅酸钙/PP复合材料的力学性能优于未改性硅酸钙/PP复合材料;通过力学性能和SEM对比可知,片状硅酸钙与PP的相容性更好,在较高填充量下复合材料的力学性能更优。

硅微粉表面改性及其应用研究进展

综述硅微粉原料特点、改性工艺、表面改性方法及改性剂筛选、改性剂用量、改性工艺条件等硅微粉改性技术;重点对硅微粉表面进行改性的有机改性、无机改性、机械力化学改性等方法进行阐述;总结硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂的有机改性机理;概述改性硅微粉在覆铜板、橡胶、涂料、环氧塑封料、电工绝缘材料等领域的应用。提出硅微粉原料质量、改性方法、改性条件等因素均影响硅微粉表面改性效果,可考虑将有机改性与其他改性方法结合进行复合改性。认为为了更好地发挥改性剂的协同作用,应结合下游基料的性质选择或开发新型专用改性剂,并深入研究改性剂的改性机理,这将是未来硅微粉表面改性领域的主要研究方向;硅微粉的应用研究主要集中在以球形硅微粉为原料生产高频覆铜板、高端涂料、高性能胶黏剂、绝缘材料等高技术领域,精细化和功能化将是未来硅微粉应用的主流方向。

黄河流域沉沙池泥沙制备陶粒及其性能研究

以黄河流域某沉沙池泥沙为主要原料,煤粉为造孔剂,通过造粒煅烧工艺制备多孔陶粒,系统研究了煤粉用量、煅烧温度、煅烧时间、升温速率和预热条件等主要因素对陶粒性能的影响规律,并对陶粒样品的物相和微观形貌进行了分析。结果表明:在泥沙与煤粉质量比为9∶1、煅烧温度为1125℃、煅烧时间为30 min、升温速率为20℃/min、预热温度为450℃、预热时间为40 min条件下,可制备出性能指标符合国标要求的泥沙陶粒样品(堆积密度为879 kg/m^(3),吸水率为5.9%,筒压强度为9.1 MPa);所制备的陶粒表面多孔,且高温固相反应使泥沙中云母、方解石等矿相转变成石英、长石并生成玻璃相,使陶粒内部孔隙周围结构致密。

硅藻土合成片状托贝莫来石及其机理研究

以硅藻土为硅质原料,采用动态水热法合成了具有良好片状结构的托贝莫来石,并研究了原料中铝组分及十二烷基硫酸钠(SDS)对产物形貌的影响及其机理。结果表明:在合成温度为200℃、时间为6 h、液固比为20 mL/g、SDS添加量为2.4%、搅拌转速为160 r/min条件下,可以合成出片状结构良好的托贝莫来石产物;以纯二氧化硅为硅源作为对比,当硅藻土作为硅源时,硅藻土中的含铝组分是片状托贝莫来石生成的主要因素之一;铝原子可通过对桥联四面体中硅原子的取代阻碍硅氧四面体双链的生成,进而促使晶体向片状的晶形生长;此外,十二烷基硫酸钠作为一种阴离子型表面活性剂,可与托贝莫来石(001)晶面的H—O发生键合,阻碍晶体在(001)晶面的生长,对片状晶形的生长同样具有促进作用。

煅烧温度对ZnO/辉沸石复合材料结构与性能的影响

采用均匀沉淀法,以醋酸锌为前驱体,尿素为沉淀剂,天然辉沸石为载体,得到了不同煅烧温度下的ZnO/辉沸石纳米复合材料。通过X射线衍射(XRD)、比表面积分析(BET)、扫描电镜(SEM)等表征手段研究了煅烧温度对复合材料结晶性能、孔结构特性以及微观形貌的影响。研究表明,随着煅烧温度的升高,复合材料中ZnO的晶粒先减小后增大,350℃时ZnO/辉沸石复合材料中ZnO晶粒尺寸最小;经煅烧后,复合材料的比表面积和孔径变化不显著,但微观形貌发生了显著变化;复合材料的光催化性能也呈现出先升高后降低的趋势,350℃煅烧得到的ZnO/辉沸石复合材料光催化效果最好,经300W高压汞灯照射2h后亚甲基蓝的降解效率达到95%以上。

高岭石的特性及其复合催化材料研究进展

近年来,高岭石基复合催化材料因成本低廉、化学稳定性好以及具有高效催化性能等优点,而被广泛应用于光/电解水制氢、流化催化裂化、废水废气治理以及环境抗菌,其可再生循环特点及优异性能可有效助力绿水青山的建设以及双碳目标的达成。论文综述了高岭石基催化材料在不同催化领域及其合成应用方面的最新进展,主要介绍了高岭石基光催化材料、高岭石基催化裂化材料、高岭石基过硫酸盐活化材料、高岭石基H_(2)O_(2)活化材料以及电催化材料的应用研究进展,同时介绍了高岭石在各种催化材料中的作用机制及应用方式。最后针对高岭石基催化材料在环境净化、能源领域的发展趋势进行了总结和展望。