石墨烯基介孔锰铈氧化物催化剂:制备和低温催化还原NO

锰铈氧化物由于较强的氧化还原活性、优良的低温脱硝性能,已被广泛用于选择性催化还原(SCR)脱硝反应,但是锰铈氧化物存在活性组分易团聚、比表面积较低等问题,限制其催化剂活性的提高。本研究以介孔结构的石墨烯基SiO_(2)(G@SiO_(2))纳米材料为模板,采用水热法制备了系列石墨烯基介孔锰铈氧化物(G@MnO_(x)-CeO_(2))催化剂,并考察了该催化剂在低温下(100~300℃)的SCR脱硝性能。结果表明,与石墨烯基铈氧化物(G@CeO_(2))相比,G@MnO_(x)-CeO_(2)催化剂具有较高脱硝活性。当Mn、Ce与模板G@SiO_(2)质量比分别为0.35、0.90时,G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂的脱硝活性最佳,220℃下NO转化率达到最高(80%)。添加适量MnO_(x),提高了G@MnO_(x)-CeO_(2)催化剂的比表面积、孔容,降低了催化剂的结晶度;并且MnO_(x)-CeO_(2)以纳米尺度(2~3 nm)较为均匀地分散于石墨烯片层表面。此外,由于MnO_(x)与CeO_(2)之间存在协同作用,Mn原子可以部分替代Ce原子掺杂于CeO_(2)的晶体结构中形成MnO_(x)-CeO_(2)固溶体,使G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂表面存在较高含量的高价态Mn^(3+)和Mn^(4+)、Ce^(4+)以及较高的化学吸附氧浓度,从而展现出较高的脱硝性能。该工作为MnO_(x)-CeO_(2)基催化剂在低温NH3-SCR中的实际应用提供了基础数据。

制备条件对乙烯焦油调制包覆沥青性质的影响

以乙烯焦油为原料,采用空气氧化法制得锂离子电池石墨类负极材料用包覆沥青。考察了氧化温度、空气流量和氧化时间对包覆沥青物化性质的影响,并采用元素分析、热重分析、傅里叶变换红外光谱和核磁共振等方法对包覆沥青的物化性质进行了表征。结果表明,提高氧化温度、增大空气流量和延长氧化时间均能提高所制包覆沥青的结焦值和软化点。在氧化温度、空气流量和氧化时间分别为310℃、120 L/h和10 h的最佳制备条件下,可制得具有较高碳含量(w=93.44%)、较高芳香度和较少侧链(以短链为主)的高品质包覆沥青,其软化点、结焦值、喹啉不溶物质量分数和收率分别为258.90℃、70.19%、0.97%和39.99%。改性后石墨负极材料在150次循环后的容量保持率为89.74%。

干喷湿纺制备中空纤维膜的喷丝头结构优化模拟

在干喷湿纺法制备中空纤维膜的过程中,喷丝头作为关键的纺丝组件之一,其尺寸及内部几何形状对于聚合物分子链的取向和最终的膜形态有着重要影响,通过优化喷丝头结构有助于提高膜丝可纺性和产品质量。采用数值模拟的方法,建立三维喷丝头溶液流道模型,探讨了环隙直管长度、环隙间距、锥形流动角等流道结构参数对溶液在喷丝头内的剪切流动、出口挤出胀大以及气隙中拉伸流动的影响。模拟结果表明:纺丝液流经喷丝成型孔入口处的压力及压力降随着直管长度增加而增大,随环隙间距、锥形流动角的增大而减小,且环管流道越长,越有助于溶液流动充分发展;相比于直管长度,环隙间距和锥形流动角对溶液的挤出胀大行为影响更显著,随着环隙间距和锥形流动角的增大,挤出胀大现象减弱。直管长度和锥形流动角对气隙中的初生纤维外径分布影响不明显。增大直管长度和环隙间距、采用锥形环管,有利于增加膜丝取向度和强度、提高纺程中的流动稳定性。模拟优化得到的喷丝头结构为直管长度1.1 mm,环隙间距0.11 mm(即长隙比为10左右),锥形流动角大于30°。

凝固浴槽的圆形自由射流数值模拟

非溶剂致相分离的干喷湿纺法所制中空纤维膜的微结构与凝固浴的流场结构密切相关。常见的凝固浴流动更新类似于圆形自由射流。该流场结构不仅影响溶液纺丝的稳定性,还影响其分相成膜时的双扩散行为。合适的湍流模型能提高计算的准确性与可靠性,因此采用9种湍流模型来模拟圆形自由射流流动,得到了不同模型下的流体速度分布、起始段长度、湍流动能(k)、卷吸量等参量结果,并与实验值及理论解进行对比分析。结果表明,在k与湍流动能耗散率(ε)中增加了两个附加项(D,E)的Launder与Sharma(LS)模型,对速度分布的预测最准确,轴向无量纲速度平均误差为7.14%,起始段长度与实验值相比平均误差最小为10.7%;Prandtl数σk对水流扩散有较大影响,通过修正σk,能提高LS模型的速度分布预测能力,当σk取0.15时,起始段与主体段的平均相对误差降至2.75%,雷诺数为6378.2条件下的卷吸量预测平均误差为3.57%。因此,在具有圆形自由射流的凝固浴槽数值模拟中,建议采用LS模型。

聚醚砜中空纤维膜的制备及其微结构调控

以聚醚砜(PESU)为膜材料,聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂,水为非溶剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,采用非溶剂致相分离的干喷湿纺法制备PESU中空纤维膜丝,探究了气隙湿度、PESU含量、牵伸倍数、喷板温度、凝固浴温度等因素对膜丝微结构的影响。使用扫描电子显微镜观察了膜丝截面形貌结构并对膜丝组件的牛血清蛋白(BSA)截留性能进行了表征。结果表明,在PESU质量分数为15%~18%、气隙湿度为60%、喷板温度为30℃、凝固浴温度为70℃及牵伸倍数为2.5~3倍的条件下可制得内皮层较薄、支撑层呈海绵孔结构的中空纤维膜;气隙湿度由50%增加至60%时,膜丝内皮层厚度占比由10.02%减小至4.07%;膜丝内皮层厚度占比随PESU含量的增大及喷板温度的提高而增加,随牵伸倍数的增大、气隙湿度的提升及凝固浴温度的升高而下降;所制得的带内皮层的截面海绵状结构中空纤维膜对BSA截留率皆在98%以上。

制备工艺对聚醚砜中空纤维膜外表面孔结构的影响

以聚醚砜(PESU)作为膜基材,聚乙烯吡咯烷酮为致孔添加剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,水为非溶剂,采用非溶剂致相分离法制备了PESU中空纤维膜。依据膜丝外表面形貌结构表征,对膜丝外表面孔结构包括开孔率、平均孔径、孔径分布等参数进行了统计分析,研究了气隙高度及其相对湿度、纺丝牵伸倍数、凝固浴温度与喷板温度等工艺参数对膜丝外表面孔结构的影响。结果表明,在气隙高度30 cm、气隙相对湿度70%、牵伸倍数1倍、凝固浴温度70℃、喷板温度30℃的条件下,可制得外表面开孔情况较好的中空纤维膜;提高气隙高度或者气隙相对湿度都会增加膜丝外表面开孔率,在相对湿度为70%时开孔率可达18.13%,平均孔径达到最大值0.23μm,但孔径大小均匀性下降;随牵伸倍数的增加,外表面开孔率下降、孔径分布均匀性增加;凝固浴温度的升高有利于外表面开孔;喷板温度的升高则会使膜外表面开孔率下降甚至产生致密皮层。凝固浴温度为70℃时,膜的纯水通量达到530.6 mL/(m2·h·mmHg)。

机械搅拌反应器中挡板的结构设计

研究了内径为0.786m的搅拌釜中挡板尺寸及结构对圆盘透平桨RT和翼型桨k5及其组合在气液两相中的气体分散与混合特性的影响.对不同形式的挡板的搅拌功率、气含率及气液混合特性进行了对比分析.研究结果表明:挡板尺寸结构应根据搅拌特性需要进行优化设计;挡板系数为0.12时,组合浆的功率输入已与同一转速下的全挡板系数时的功率输入相近,它同时可改善微观混合、提高混合效率;采用开槽挡板可提高复杂快反应的选择性,混合效率提高20%～25%.

翼型组合桨持气特性的实验研究及数据关联方法

研究了内径0 382～ 1 16m机械搅拌釜中翼型组合桨气液两相的持气特性 ,考察了结构参数 (包括翼型桨径、桨间距、桨下距离、通气位置、挡板形式及翼型桨排出流方向 )和操作参数 (包括搅拌转速与通气量 )对气含率的影响 .采用单位体积功率和表观气速及Froude数和通气流动数两种方法对气含率进行了关联处理 ,并采用神经网络技术建立了翼型组合桨的气含率关联的网络模型 ,该模型掌握了各参数对气含率的影响规律 ,具有很好的泛化能力 ,与传统关联方法相比 ,网络模型的预测误差可缩小至± 10 %以内 .

气液两相机械搅拌釜中翼型组合桨持气特性

研究了机械搅拌釜中翼型组合桨的组合方式、桨间距、通气位置及翼型桨的排出流方向对气含率的影响。在单位体积功率消耗相同的情况下,采用以翼型k5桨为下层桨、较低的通气位置及较大的桨间距为搅拌釜的几何结构,并采用翼型桨的排出流方向向上的搅拌方式,可以提高搅拌釜的气含率。给出了气含率与单位体积功耗和表面气速的关联式。

气液两相机械搅拌釜中水翼-涡轮组合桨的功率消耗

研究了气液两相机械搅拌反应釜中水翼组合桨的组合方式、通气位置、搅拌方式及桨间距对通气功率下降的影响 ,给出了通气功率消耗关联式。当采用以水翼 k5桨为下层桨、较高的通气位置及较大的桨间距为搅拌釜的几何结构时 ,其通气功率的下降较小。水翼桨的排出流方向、通气管出口位置及桨间距对气体循环及全釜气液流动产生协同作用 ,且这种协同作用会因搅拌转速的不同而对桨间距有不同的要求。

高相对分子质量PAN纺丝溶液的流变性质

研究了聚丙烯腈 (PAN )纺丝溶液的浓度、温度及聚合物相对分子质量对纺丝溶液的 lgηa ～lgγ流动曲线、粘流活化能、非牛顿指数和结构粘度指数的影响。结果表明 :高相对分子质量聚丙烯腈纺丝溶液具有明显的非牛顿性 ,结构粘度指数随纺丝溶液浓度的升高 ,PAN相对分子质量的增大而增大 ,随纺丝溶液温度的升高、聚合物相对分子质量和浓度的降低而减小。纺制高性能的高相对分子质量PA N纤维宜采用较低的溶液浓度和较高的纺丝温度。

玻纤增强PP热塑性片材的制备及力学性能研究

采用熔融浸渍法制备了玻璃纤维毡增强聚丙烯(PP)热塑性复合片材;通过在PP中加入复合改性PP改善了基体与增强纤维间的相容性;考察了相容剂、PP种类及玻纤毡种类对复合片材的影响。结果表明,相容剂的加入可使复合片材的拉伸强度提高29%、拉伸模量提高23%、弯曲强度提高42%、弯曲模量提高25%;高熔体质量流动速率PP可使片材的弯曲与冲击性能进一步改善。连续玻纤毡和长玻纤毡增强PP复合片材,前者综合力学性能良好,而后者则冲击强度较弱、弯曲性能加强。

高分子量聚丙烯腈纤维的干湿法成形工艺及纤维性能研究

采用正交试验设计法研究了高分子量PAN纤维的干湿法纺丝工艺,开考察了凝固浴温度和浓度及预热和热水拉伸对纤维性能的影响.结果表明,采用干湿法纺制高分子量PAN纤维,在一定的喷出速度下进行喷出正拉伸并给予纤维一定的预热拉伸和高倍热水拉伸,可制得强度较高的纤维.纤维经过热拉伸并热定型后,其强度可达到7.5cN/dtex.

尼龙6反应注射成型的数值模拟与工程分析

采用Matlab软件对三维薄层模腔内尼龙6的反应注射成型进行了数值模拟。考察了反应速率常数(K_0)、物料入模注射温度(T_0)和模腔壁面温度(T_w)对反应加工体系的温度、单体转化率与产物结晶度的影响,并对工程特征时间进行了分析。结果表明,随着K_0的增大,体系的温升幅度增大,随着温度的升高,完全聚合所需时间缩短,体系开始结晶的时间提前,而完成结晶所需时间差别不大。随着T_w的升高,体系的温升幅度增大,聚合加快,单体完全转化所需时间显著缩短,结晶完全所需时间延长;但T_w<150℃时,提高T_w会使结晶开始时间提前,而T_w> 150℃后则延迟。T_0对体系温升幅度、单体转化和结晶行为的影响不大。工程分析表明,单体转化与聚合物结晶适宜匹配的K_0的范围为90×10~4～110×10~4s^(-1),T_w的范围为145～155℃,从能耗角度考虑,T_0应尽可能地低。

高分子量聚丙烯腈纤维纺丝溶液的粘度特性

讨论了溶胀及溶解时间、溶液浓度、溶解温度以及分子量对高分子量PAN纺丝溶液粘度的影响 ,并测定其粘度时间曲线 。

浅层气液两相鼓泡塔非线性混沌特征

研究了内径383mm、高径比（H／D）为1～3、多管布气的浅层气液两相鼓泡塔内的压力波动信息的非线性混沌特性。通过差值准相空间构造吸引子法确定重构相空间的时间延迟。探讨了不同高径比、不同轴向位置下表观气速对非线性混沌特性的影响。鼓泡塔不同区域的奇怪吸引子结果表明：对于HD≤3的气相多管分布的浅层鼓泡塔，沿轴向可区分为下部气泡分裂区、中部分裂与凝并过渡区和上部分裂凝并平衡区。鼓泡塔中存在小尺度的气泡运动、中尺度的气泡涡旋运动和大尺度的涡旋流动。其混沌特征参数具有多值性。高频小尺度的气泡破碎凝并的复杂非线性动力学运动特征。需要3～4个参数加以描述；鼓泡塔上部气泡运动的规则性加强。动力学描述所需参数减少至2～3个；Kolmogorov关联熵在uk=0．15～0．25m/s内存在极小值。表观气速可以得到优化。

尼龙6反应注射成型厚度效应的数值模拟

对尼龙6反应注射成型加工进行了数值模拟,考察了三维模腔的厚度对加工过程中体系温度、转化率及结晶度的影响。结果表明,体系的温度、转化率及结晶度存在厚度效应。入模初期表层温度较高,约24s后呈现由表面层向中心层的逐渐递增分布;体系各层温升高至极值后呈现由表面层向中心层转化率递增、结晶度递减分布。片材厚度增大会使体系的极值温度升高、升至峰值温度的时间延迟、峰温变宽甚至出现高温平台期;厚度变化不影响单体聚合完全所需时间,但中心层的转化率最大上升速率出现的时间相应地延迟,由2mm时的约40s增至10mm时的约72s。表面层的结晶度不受厚度影响,但中心层结晶时间随厚度增大而显著延长,由2mm时的约238s延长至10mm时的约491s。

抗菌纤维的研究进展及发展趋势

本文论述了抗菌纤维的种类、加工方法及应用，讨论了抗菌纤维的活性源及其抗菌作用机理，并提出了一些研究构想。

GMT片材的制造与应用技术 Ⅱ．GMT片材的力学性能

本文分析了GMT制品性能、结构设计的多样性与灵活性;总结了GMT材料的特点;阐明了熔融浸渍工艺生产GMT材料的主要性能影响因素。研究结果表明,采用组合增强、基体增韧及基体增强合金等途经可有效改善GMT材料的力学性能,以满足各类GMT制品的性能需求。对GMT材料的发展趋势提出了见解。

机械搅拌釜中翼型组合桨持气特性的神经网络模型

研究了内径0.382～1.16m机械搅拌釜中翼型组合桨气液两相的持气特性,建立了气含率与结构参数(包括翼型桨径、桨间距、桨下距离、通气位置、挡板形式及翼型桨排出流方向)和操作参数(包括搅拌转速及通气量)间关联的神经网络模型。考察了所建立的网络模型中各参数对气含率的影响规律。结果表明,模型具有很好的泛化能力,其泛化相对误差在±10%以内。采用开槽挡板、低位通气、适宜的桨径、桨间距和翼型桨的排出流向上的方案,在较宽的桨下距离范围内可获得较高的气含率。由于模型使用了与规模无关的无因次参数建模,因此可用于离线预测、参数优化及放大设计。