褐煤基硬炭微观结构调控及其储钠特性

煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华亭褐煤制备出褐煤基硬炭,探究褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳与纳米孔及表面官能团等缺陷结构在高温炭化过程中的形成机制与演变规律,揭示炭化温度对煤基硬炭微观结构的影响,并通过恒电流充放电、恒电流间歇滴定及循环伏安测试等研究不同褐煤基硬炭用作钠离子电池负极材料的电化学性能,探索微观结构对负极材料电化学储钠性能的影响机制及褐煤基硬炭的电化学储钠机理。研究表明,通过调节炭化温度可实现对褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳、纳米孔、含氧/含氮官能团等缺陷结构的调控。当炭化温度为1400℃时,所制褐煤基硬炭LHC-1400富含合理层间距(0.371 nm)的类石墨微晶,兼有适宜含量的无定形碳和纳米孔等缺陷结构,其比表面积为4.92 m^(2)/g,且含有C—O、C=O、O—C=O及吡啶氮、吡咯氮、石墨氮等含氧/含氮官能团。该硬炭用作钠离子电池负极材料的可逆容量达275 mAh/g,且在0.2 A/g电流密度下可逆容量为111 mAh/g,经200次循环后容量保持率仍可达96%,展现出良好的倍率性能和循环稳定性。褐煤基硬炭优异的储钠性能与其不同微观结构所发挥的功能与作用密切相关。硬炭中合理层间距的类石墨微晶可为Na+的快速嵌入/脱出提供传输通道,以插层储钠来提供容量;硬炭中的无定形碳、开放的纳米孔和含氧/含氮等缺陷结构可为Na+存储提供足够的活性位点,以吸附储钠来贡献容量;而硬炭中少量封闭孔则可为Na+的存储提供足够的空间,以填充储钠来提供容量。褐煤基硬炭中“吸附-插层-填充”3种储钠方式相互协同,最终实现其高效的电化学储能。

生物质型煤的制备及成型原理研究

通过正交实验研究了小麦秸秆经"水浸-碱煮"处理制备生物质型煤黏结剂的可能性,在此基础上,利用红外光谱仪和显微观测系统研究了生物质型煤的成型原理.结果表明,生物质型煤的最佳生产工艺为:碱液浓度2%,加热时间2 h,型煤成型压力20M Pa.采用该工艺生产的型煤,其性能指标和煤质指标满足储存运输和工业锅炉燃烧的要求.改性生物质纤维形成的立体网状结构是型煤的骨架,黏结剂在型煤内部起黏结作用.型煤成型是其各组分相互作用的结果.

低资源条件下基于i-vector特征的LSTM递归神经网络语音识别系统

在低资源条件下,由于带标注训练数据较少,搭建的语音识别系统性能往往不甚理想。针对此问题,首先在声学模型上研究了长短时记忆(LSTM)递归神经网络,通过对长序列进行建模来充分挖掘上下文信息,并且引入线性投影层减小模型参数;然后研究了在特征空间中对说话人进行建模的技术,提取出能有效反映说话人和信道信息的身份认证矢量(i-vector);最后将上述研究结合构建了基于i-vector特征的LSTM递归神经网络系统。在Open KWS 2013标准数据集上进行实验,结果表明该技术相比于深度神经网络基线系统有相对10%的字节错误率降低。

基于煤与麦秸秆共活化的超级电容器用活性炭电极材料的制备

分别以神木烟煤、麦秸秆及二者混合物为前驱体,采用KOH活化法制备超级电容器用活性炭电极材料(AC1,AC2,AC3),采用低温N2吸附、接触角法对各活性炭的孔结构和润湿性进行表征,并利用恒流充放电、循环伏安、漏电流和交流阻抗等测试手段对各活性炭电极材料的电化学性能进行对比评价。结果表明:AC3兼具AC1比表面积高和AC2润湿性好的优点,其组装的超级电容器在3 mol/L KOH电解液中具有较高的比电容(270 F/g)、充放电可逆性好、较低的漏电流(0.01 mA)和较小的阻抗等特点,反映出煤与麦秸秆共活化过程中存在协同效应。

生物质型煤的成型机理和防水性能

采用红外光谱对玉米秸秆原料与其经处理制得的生物质型煤黏结剂进行了对比研究,并借助显微观测系统对生物质型煤的微观结构进行了观察分析.结果表明,生物质型煤黏结剂中存在大量未反应的生物质纤维,它们在型煤内部形成多级网络结构,对煤粒起连接作用,这种多级网络结在型煤浸泡24 h后仍然存在.秸秆原料在处理后部分降解,降解产物与黏结剂中的其它液态组分一起形成黏稠液,在型煤内部起黏结作用,黏稠液固化后具有一定的强度和防水性.生物质纤维形成的多级网络结构和黏稠液的存在是生物质型煤成型和具有防水性的关键.

煤泥无废排放综合利用模式

对国内煤泥综合利用进行了综述,并就煤泥燃烧产物———煤泥灰与粉煤灰的理化特性进行了对比分析,认为粉煤灰的许多利用途径可以为煤泥灰综合利用所借鉴,提出了符合循环经济要求的煤泥无废排放综合利用构想。

小麦秸秆作型煤粘结剂的试验研究

阐述了在实验室用小麦秸秆制粘结剂并加工型煤, 进行型煤强度、防水性及煤质指标测试的过程。测试结果表明,所有样品均满足工业锅炉燃烧的要求,生物质粘结剂用量越大,型煤强度、防水性越好,型煤挥发分远高于原煤,含硫量远低于原煤,有利于改善型煤着火性能和减少环境的污染。

活性氧化镁的制备及其对煤的黏结作用

通过煅烧菱镁矿制备活性氧化镁,并与粉煤混合成型。利用水合法测定氧化镁的活性,采用N_2吸附仪、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）等设备表征氧化镁的结构与形貌;通过机械强度值表征氧化镁对粉煤的黏结效果,采用XRD和SEM等手段研究其黏结机理。结果表明：随着煅烧温度的升高（500~900℃）、煅烧时间的延长（0.5~2.5 h）,所制氧化镁的活性均呈现出先升高后降低的趋势。菱镁矿在700℃下煅烧1.5 h后,氧化镁大量生成且结晶度不高,比表面积最大,活性最高。氧化镁的活性决定其对煤粒的黏结效果,活性越高,形成的稳定水化物越多,对煤粒的黏结作用越强,相应型块的机械强度越高（最大值超过500 N/块,约30 MPa）。

BCFC的制备和成型机理及燃烧特性

通过实验确定了生物质煤基燃料炭(BCFC)的制备工艺,研究了BCFC的成型机理和燃烧特性.结果表明,BCFC的制备工艺是将禹州煤、玉米秸秆和黏结剂按照81∶6∶13的质量比混合成型,再经700℃炭化处理.生物质型煤的内部结构、禹州煤和有机黏结剂的黏结性是BCFC成型的保证.市售燃料炭在燃烧初期燃烧强度较大,但持久性逊于BCFC,这与二者挥发分、固定碳和发热量的差异有关.

煤抽提物基炭材料的制备及其电化学性能

以某煤抽提物为前驱体,在N_2保护下,分别在600℃,700℃,800℃和900℃炭化制备四种电化学电容器用炭材料,分别记作:FKC600,FKC700,FKC800和FKC900.采用低温N_2吸附法对各炭材料的孔结构进行表征,并通过恒流充放电和循环伏安测试研究其电化学性能.结果表明:随着炭化温度的升高,四种炭材料的比表面积和总孔容逐渐增大,但孔结构总体上发育不完善,FKC600和FKC700的比表面积仅为14 m^2·g^(-1)左右.四种炭材料在3 mo1/L KOH电解液中具有良好的充放电可逆性和典型的双电层电容特性;其体积比电容和面积比电容随炭化温度的升高呈现先增大后减小的趋势,FKC700的体积比电容高达112.4 F·cm^(-3),FKC600和FKC700的面积比电容大于800μF·cm^(-2),远远高于炭材料的理论储能极限.

神木烟煤气化型煤的制备及成型机理研究

本文采用正交试验方法,确定了神木烟煤气化型煤的最佳制备工艺,利用扫描电镜(SEM)研究了该型煤的成型机理。结果表明,该气化型煤的最佳制备工艺是神木烟煤、禹州煤、粘结剂P、粘结剂L、粘结剂F以55～60∶25～30∶8∶5∶2的质量比混合成型,生球依次在60℃、90℃、120℃烘干20min,最终升温到180℃烘干30min,冷却即得型煤产品。粘结剂的固化物在型煤内部起到"桥梁"作用,把煤粒粘结成整体而成型,复合粘结剂的有机、无机组分分别与煤中的有机物和矿物质有较强的物理化学作用。

生物质型煤的制备及其微观结构分析

利用熟石灰处理农作物秸秆,将所得粘结剂与粉煤混合,并在实验室加工成型煤样品。对型煤样品的理化性能指标进行测试,在此基础上确定了生物质型煤的最佳制备工艺。利用显微镜对生物质型煤的微观结构进行了分析,为确定其成型机理提供了依据。

当前形势下提高大学生就业能力的几点建议

由于遭受国际金融危机的影响,今年我国大学生就业形势十分严峻,大部分专业的一次就业率明显低于往年。本文对影响目前大学生就业的因素进行了调查分析,在此基础上,对如何提高大学生的就业能力提出了几点有针对性、实效性的建议。

《粉煤成型技术》课教学方法初探

阐述了化学工程与工艺专业开设粉煤成型技术课的意义,分析了粉煤成型技术课的教学方法,强调实践在该课程教学过程中的重要性。

超级电容器电极材料的研究现状与展望

超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间的新型储能元件,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。电极材料是决定超级电容器性能的关键因素,因而备受关注。主要论述了目前应用于超级电容器的多孔炭材料、金属氧化物及导电聚合物等电极材料的研究进展,探讨了电极材料今后的发展方向和研究重点,并指出大力开发复合电极材料是改善超级电容器性能的有效途径。

核桃壳水热炭对六价铬的吸附特性

以核桃壳为前体采用水热炭化法制备水热炭,利用低温液氮物理吸附仪和傅里叶变换红外光谱仪测定水热炭的孔结构和表面官能团;实验研究其对液相中Cr(Ⅵ)的吸附特性,考察吸附剂加入量、Cr(Ⅵ)初始浓度、p H值、吸附时间等因素对吸附效果的影响。结果表明,水热炭的孔径分布范围较宽,表面含氧官能团丰富,能够很好地吸附溶液中的六价铬;溶液p H值对Cr(Ⅵ)的脱除影响很大,p H值呈酸性时吸附效果较好,p H值为2时脱除率达98.85%。当反应温度35℃、Cr(Ⅵ)初始浓度50mg/L、水热炭投加量为16g/L、p H值为6、吸附时间为100min时,Cr(Ⅵ)离子的去除率可达98%以上。核桃壳水热炭对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附能力,吸附过程符合准二级吸附动力学模型,可用Freundlich吸附等温模型来描述,吸附等温线的线性相关性显著。

高品质低阶煤基活性炭的制备与表征

以国内外8种低阶煤为原料,在相同工艺条件下采用KOH活化法制备低阶煤基活性炭,利用低温N2吸附、傅里叶红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等对活性炭的孔结构及表面化学性质进行表征,考察原料煤的物理化学特性对低阶煤基活性炭孔结构的影响及其表面化学性质。结果表明:在碱炭质量比为3∶1、活化温度为650℃、活化时间为0.5 h、升温速率为10℃/min、保护气流量为200 mL/min的条件下,可制备出比表面积为1 694～2 956 m2/g、总孔容为0.909～1.949 cm3/g、中孔率为37.3%～71.1%的高品质低阶煤基活性炭;低阶煤自身固有的物理化学特性对活性炭的孔结构具有重要影响,原料煤原生孔隙丰富、挥发分高有利于活性炭中孔的发育;煤中无机矿物成分不仅会削弱活化反应的剧烈程度,而且会降低活性炭的质量及性能;低阶煤基活性炭表面含有丰富的含氧官能团,其中以羰基及酚羟基(或醚类)为主,其次为内酯基和羧基。

超级电容器用活性炭电极材料的研究进展

活性炭因具有制备简单、成本低、比表面积大、导电性好以及化学稳定性高等特点,作为超级电容器电极材料已得到广泛应用。论述了活性炭电极超级电容器的工作原理及活性炭物化性质对超级电容器电化学性能的影响,介绍了活性炭电极材料的最新研究进展,展望了其应用前景,指出寻找新炭源及活化技术、探索活性炭孔结构和表面性质的有效控制手段、开发活性炭复合材料等是该领域今后研究的重点方向。

生物质与煤混烧燃烧特性研究

利用TG-DTG热分析技术对煤、生物质及二者混合物的燃烧过程进行分析,研究了煤种、生物质、生物质添加比例、升温速率及氧气流量等因素对燃烧特性的影响.结果表明,生物质的着火特性、燃尽特性和燃烧性能明显优于原煤;添加生物质可以改善原煤的燃烧特性,随着生物质添加量的增加,燃烧性能改善越显著;升温速率增加,着火特性指数和综合燃烧特性指数升高,燃尽性能降低;增加氧气流量,可以显著改善燃料的燃烧性能.

中低温活化条件下超级电容器用活性炭的制备与表征

以印尼褐煤为原料,KOH为活化剂,在400～580℃的中低温活化条件下制备出超级电容器用煤基活性炭,采用低温N2吸附、X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)对其孔结构、微晶结构以及表面形貌等进行表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明:在KOH活化制备煤基活性炭的活化过程中,KOH与煤中C的反应始于400～460℃;随着活化温度的升高,活性炭的比表面积及总孔容增大,孔径分布变宽,中孔率提高。当活化温度达到580℃时,所制活性炭的比表面积高达1 598 m2/g,总孔容达0.828 cm3/g,中孔率达41.4%,该活性炭用作电极材料在3 mol/L KOH电解液中具有良好的充放电性能,在50 mA/g的低电流密度下比电容高达369 F/g,在2 500 mA/g的高电流密度下比电容仍保持305 F/g,其漏电流仅为0.02 mA,且具有良好的循环性能,经1 000次循环后,比电容保持率超过92%,是一种理想的超级电容器电极材料。