SiO_2-TiO_2中空型界面光催化剂的制备及性能

采用十八烷基三乙氧基硅烷对TiO2和核壳中空型纳米粒子SiO2-TiO2进行了壳表面疏水烷基化修饰,制备出新型界面光催化剂,并用IR和XRD进行表征.在紫外光照射下,考察了两种界面光催化剂的光稳定性,并以弱酸性黄G溶液的界面光降解为模型反应,考察了催化剂的光催化活性.结果表明,长链烷基成功接枝在了两种纳米粒子表面,且改性前后晶型无变化.与TiO2界面光催化剂相比,SiO2-TiO2界面光催化剂不仅具有优异的界面光稳定性,同时在无搅拌状态下对弱酸性黄G溶液也有良好的光催化活性.

WO_3/TiO_2纳米棒复合材料的制备及其光催化活性

以纳米TiO2(P25)为前驱体,采用水热-煅烧法制备了具有大比表面积和高紫外光催化活性的TiO2纳米棒(TiO2-NRs),并考察了热处理温度对其形貌、晶型、比表面积及光催化活性的影响.以400oC热处理制得的TiO2-NRs为载体,采用溶胶-凝胶法制得负载型WO3/TiO2-NRs复合光催化剂,并使用透射电镜、X射线衍射和X射线电子能谱等手段对其进行了表征.结果表明,WO3负载量为2%时,WO3/TiO2-NRs的光催化活性是P25的5倍.对1×10?5mol/L罗丹明B溶液的脱色反应结果表明,该催化剂具有高速染料脱色特性.同时对光催化机理进行了探讨.

中空纳米粒子负载光催化纤维的制备及其性能

采用溶胶凝胶法依次在TiO2表面包覆有机物和SiO2,经高温煅烧除去中间的有机物,成功制得以TiO2为核、SiO2为壳的具有核壳中空结构的新型光催化剂(SiO2@@TiO2),并将此催化剂负载到经碱减量处理的涤纶纤维上,制得了新型光催化纤维(SiO2@@TiO2/PET)。采用TEM、EDS、SEM对样品进行表征,同时测试了SiO2@@TiO2对载体的保护性能和SiO2@@TiO2/PET对甲醛的催化降解性能。结果表明:核壳中空结构不仅可以有效地防止TiO2直接和有机载体接触,保护有机载体不被腐蚀,同时甲醛气体可有效地被TiO2光催化降解。

新型中空界面光催化粒子的研究

通过双层包裹-夹层去除法制备了具有核-壳中空结构的纳米二氧化钛(TiO2)粒子,采用TEM和EDXA对其进行表征,考察了这种中空结构对光催化活性的影响。通过在壳层上接入疏水基团使得中空粒子获得界面活性,检测了这种界面光催化剂在界面进行的蓝藻光催化分解反应。

超级质子-质子对撞机中束流热屏模型的热力学性能分析

束流热屏是高能对撞机的关键部件之一,用于转移管道内同步辐射、镜像电流和电子云引起的热负载,并通过在束流热屏壁面上的排气孔将管道内气体从管道内吸附到真空室壁,保证管道内的真空度。在低温条件下,束流热屏排气孔面积等参数的确定及不同工作温度下束流热屏的真空性能和传热性能优化是束流热屏结构设计的关键问题,也是新一代粒子加速器真空系统设计的难点之一。本文基于ANSYS模拟结果,在确保束流热屏良好传热性能的同时,优化束流热屏的排气孔面积等结构参数,提高束流热屏的排气能力,最终为超级质子-质子对撞机粒子束流的运行提供良好的真空环境。

超级质子-质子对撞机中束流热屏的热-结构耦合模拟分析

束流热屏(beam screen)是新一代高能粒子对撞机中的重要部件,用于将束流在管道中运行时产生的热量转移到冷却系统中,同时通过束流热屏上的排气孔将残余气体输送至冷管壁上,维持良好的真空度.然而,在转移热负载的过程中,温度变化产生的形变会影响束流热屏的结构稳定性.如何在保证束流热屏良好传热性能的情况下,尽量减小形变是优化束流热屏结构设计的关键问题之一.本文采用ANSYS软件对束流热屏模型的传热性能和力学性能进行了模拟,并优化了束流热屏结构设计,增强其传热性能和结构稳定性.对于束流热屏外屏的内表面,采用减小铜涂层厚度的方式来降低运行过程中产生的洛伦兹力.相关理论模型计算结果表明:与厚度为100μm的铜涂层工况相比,当铜涂层的厚度在0到100μm之间变化时,厚度为75μm的铜涂层可以使束流热屏外屏的最大形变降低70.9%,同时使束流热屏的最高温度升高1.1%.对于束流热屏内屏,采用间隔布置支撑肋片的设计方案对束流热屏的结构进行加固处理,提高束流热屏整体的结构稳定性.计算结果表明:与未加支撑肋片的工况相比,当相邻两个支撑肋片之间的间隔为1个排气孔时,束流热屏内屏的最大形变可降低86.8%,同时使束流热屏的最高温度降低7.69%.研究成果为新一代高能粒子加速器真空系统中关键部件束流热屏的设计提供重要的理论参考.

超级质子-质子对撞机束屏内气体密度演化规律研究

真空稳定性问题是粒子加速器设计中的关键问题之一,对高能量的超级质子-质子对撞机而言更是如此.质子束流在弯转区产生的同步辐射将会引起束屏壁面吸附的气体分子发生解吸和裂解,从而引发真空不稳定问题,导致束流品质和寿命的降低,甚至引起束流的崩溃.本文通过建立超级质子-质子对撞机束屏内的气体动态模型,首次计算分析了束屏内气体密度随束流运行时间的演化规律,并探究了将非蒸散型吸气剂涂层应用于束屏设计的优化方案.结果表明:H_(2)是束屏内的主要解吸气体,其次是CO,而CO_(2)和CH_(4)分子密度被分子裂解所限制.束屏内最高气体密度出现在运行初期,气体密度随时间呈下降趋势.考虑到非蒸散型吸气剂涂层具有强化吸附降低解吸的特性,讨论了不锈钢镀TiZrV涂层的束屏方案,计算得到最高等效H_2密度相比不锈钢镀铜降低接近两个数量级.计算结果定性地反映束流运行过程中束屏内的动态真空演化情况,可为真空系统设计提供参考.

双金属银铜氧化物溴化刻蚀制备多孔纳米CuO及其硫化氢气体传感性能研究

基于十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对双金属银铜氧化物Ag2Cu2Ox的刻蚀及硫代硫酸钠溶解副产物AgBr的方法制备了两种多孔纳米CuO骨架结构,并且利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和洛伦兹透射电镜进一步研究了刻蚀机理,结果表明CuO有独特的形貌结构和更大的比表面积。利用所制备的氧化铜具有大孔隙和多位点的优势,开展了H_(2)S气体传感实验。实验结果显示,在150℃的较低温度下纳米CuO传感器对0.0005‰H_(2)S仍具有1.7(CuO-Ag_(2)Cu_(2)O_(3))和1.3(CuO-Ag_(2)Cu_(2)O_(4))的灵敏度值,响应和恢复时间短,具有良好的选择性和长期稳定性;未来还可以通过构建异质结或者贵金属修饰多孔氧化铜来进一步提高传感性能。

模拟高放硼硅酸盐玻璃固化体的浸出行为

基于R7T7硼硅酸盐玻璃配方,采用挂片静态浸泡法评价了不同包容量的R7T7硼硅酸盐玻璃固化体在不同温度和2种浸泡剂(去离子水和北山模拟地下水)浸蚀长达365 d的浸出行为。同时,用X射线衍射仪,扫描电子显微镜-X射线能谱仪和电感耦合等离子体质谱仪等手段分析了蚀变层物相、形貌及成分随浸出时间的变化情况。结果表明:包容率超过20%时玻璃开始出现异相,均匀性变差,其成分主要为富钼物质和贵金属。其后的浸出实验中发现玻璃的质量损失率与浸出温度成正相关。在初始浸出阶段,各个温度下Na,Si和B3种元素在去离子水比模拟北山地下水的浸出率高,而平衡后三者在2种浸出剂中的浸出率相当。玻璃固化体表面在浸泡365 d后有多种结晶相生成,主要呈球状,花状和棱状和蜂窝状形貌,主要由Mg-Si-O和Si-Nd-Gd-O等成分组成。玻璃固化体的浸出过程由离子扩散机制和玻璃固化体网络溶解机制共同控制。这些研究结果可为中国未来高放玻璃固化体在地质处置过程的安全评价提供数据支撑。