ZIF-8@GO复合材料的合成及其对CO_(2)吸附性能

化石燃料燃烧排放的CO_(2)造成温室效应日趋严重,开发具有对CO_(2)高吸附性能的吸附剂至关重要.而金属-有机框架材料(MOFs)和氧化石墨烯(GO)作为新型吸附剂,仍存在对CO_(2)吸附性能低的问题.采用溶剂热法制备ZIF-8@GO材料,利用XRD、SEM、BET等表征手段,研究了ZIF-8@GO材料的微观结构及其对CO_(2)吸附性能.研究表明:ZIF-8@GO保持了ZIF-8的晶型结构,GO主要对ZIF-8起到尺寸调控和结构导向作用.气体吸附分离测试表明,ZIF-8@GO材料与ZIF-8材料相同,均是以微孔占据孔隙主导地位的材料;当GO参与复合比例为8%时,ZIF-8@GO(8%)材料的BET和Langmuir比表面积分别为1037.18、1115.90 m^(2)/g,对CO_(2)吸附量为34.347 cm^(3)/g,较母体ZIF-8材料对CO_(2)吸附量提高了32.3%.

一种新型组合式弯曲型金属阻尼器性能研究

为解决U形阻尼器承载能力低、耗能性差的问题,文中提出了由U形金属板与X形金属板组成的一种新型组合式弯曲型金属阻尼器,基于随动强化模型对阻尼器进行静力循环模拟加载,采用ABAQUS软件进行仿真研究,发现组合式金属阻尼器滞回性能和承载能力均有提高,比U形阻尼器承载能力提高了24%,根据材料屈服强度的理论分析,当X形金属板的材料屈服应力大于307.38 MPa时,组合式金属阻尼器可实现双级屈服效果,仿真中选用Q235B钢U形板和Q345B钢X形板,组合式金属阻尼器取得了较好的双阶段屈服效果。

井下应急封隔器结构设计及胶筒坐封效果评价

为应对海洋钻井过程出现的高压溢流和井涌风险,设计了一种井下应急封隔器装置,在内外胶筒间添加金属骨架提高其坐封强度。为评估井下应急封隔器的坐封效果,利用有限元方法建立井下应急封隔器模型,模拟了封隔器的坐封过程,并对比了金属骨架对胶筒接触应力、坐封效果的影响。结果表明:20 MPa坐封压力下,胶筒与套管接触应力达到12.1 MPa,封隔器能够封堵20 MPa井下溢流;添加金属骨架后,胶筒峰值应力、变形均显著降低,坐封能力大幅提升。所设计的井下应急封隔器装置可实现高压溢流、井涌的有效封堵,保障平台作业安全。

MIL-100(Fe)光芬顿催化剂的制备与循环使用研究

为解决金属有机框架MIL-100(Fe)粉末在实际工业应用中难以回收重复利用的难题,采用水热法合成了MIL-100(Fe)粉末,利用真空抽滤法将其负载到氧化铝多孔陶瓷片上,制备了MIL-100(Fe)@多孔陶瓷复合材料。利用场发射扫描电子显微镜能谱联用仪(FE-SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)、紫外可见光分光光度计(UV-VIS)等仪器对MIL-100(Fe)及复合材料的结构与性能进行了表征;以罗丹明B(RhB)溶液模拟染料废水,研究了在MIL-100(Fe)在H_(2)O_(2)反应体系中对染料的光芬顿降解能力。结果表明,MIL-100(Fe)呈现八面体结构,比表面积高达1152.75 m^(2)/g,当反应温度为60℃、H_(2)O_(2)的初始浓度为0.5 g/L、RhB溶液的初始浓度为20 mg/L时,RhB溶液的降解率达到99.26%。MIL-100(Fe)@多孔陶瓷在循环使用5次时,对RhB溶液的降解率仍达到98%以上,循环使用稳定性良好,具有商业化应用前景。

金属改性缺陷型ZSM-5分子筛用于丙烷催化转化的研究

锌离子改性的缺陷型HZSM-5分子筛的表面酸性和锌离子改性常规HZSM-5分子筛明显不同,其丙烷转化反应催化性能更优。用缺陷型HZSM-5分子筛制备的Zn、Sn、Pt三金属组元改性催化剂也可能在催化性能上优于用常规HZSM-5分子筛(骨架缺陷较少)制备的Zn、Sn、Pt三金属组元改性催化剂。因此,选择高硅铝比(n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))=100)缺陷型HZSM-5分子筛(Z100)及其(NH_(4))_(2)SiF_(6)修复样品,分别制备了Zn、Sn、Pt三金属组元改性催化剂,并在此基础上研究了不同催化剂对丙烷探针分子反应的催化性能。脉冲微反应实验结果表明:在丙烷探针分子反应中,Zn、Sn、Pt改性缺陷型HZSM-5分子筛催化剂的烯烃和芳烃产物总选择性与参比催化剂相近,但催化活性提高近1倍。

高倍率钠离子电池炭包覆纳米铋负极材料

铋作为新型钠离子电池负极材料,因其出色的离子动力学特性和长循环寿命而备受瞩目。铋基材料在能量密度和充放电效率方面展现出巨大潜力,但在应用中也面临体积膨胀和固态电解质层稳定性方面的挑战,需要通过纳米结构设计、界面工程以及碳包覆等方法来改善其导电性和结构稳定性。在这项工作中,以金属铋有机骨架材料为前体,通过一步炭化法得到了炭包覆铋纳米复合材料。铋颗粒通过C—O—Bi界面交互作用牢固锚定在石墨烯表面,在高电流密度下展现出优异的容量保持能力和稳定的循环性能。结果显示,由赝电容控制的钠离子存储过程有助于构建稳定的固态电解质界面膜并加速离子扩散,从而提高电池的循环稳定性和充放电效率。而铋与石墨烯界面较强的化学键结合有助于维持金属颗粒的结构稳定,缓冲体积膨胀,并加速二者之间的电子扩散,提高材料的电化学活性。这些发现不仅提供了改善电池负极材料的高效方法,还为理解和优化负极材料提供了新视角,对于设计和开发高性能钠离子电池负极材料具有重要的参考意义。

缺陷型ZSM-5沸石金属改性特征

MFI沸石中普遍存在骨架缺陷。但由于某些原因,迄今为止人们仅对于S-1沸石的骨架缺陷进行了一些较为系统的研究。实际上,与S-1沸石同样具有MFI拓扑结构的ZSM-5沸石也普遍存在不同程度的骨架缺陷。这些骨架缺陷会使ZSM-5沸石产生不同数量和形式的羟基窝缺陷位。然而,关于羟基窝对缺陷型ZSM-5沸石物化性质的研究却鲜有报道,所以有必要对缺陷型ZSM-5沸石中羟基窝的物化性质进行系统研究。因此,研究了缺陷型ZSM-5沸石的金属离子改性规律,考察羟基窝对金属离子在缺陷型HZSM-5上的改性行为,以便为将来开发利用缺陷型ZSM-5沸石打下基础。

适用于低温声传感器的MEMS密封氟橡胶复合材料合成及性能研究

随着我国电力建设向高纬度、高海拔等低温区域推进,变电站噪声测试面临低温问题,特别是低温声传感器密封,面临系列挑战。MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微型电子机械系统)密封性能取决于密封圈材料拉伸和压缩形变后的恢复程度,低温会导致密封圈材料玻璃化,进而影响传感器的使用寿命。含氟材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性,广泛用于各类密封件、绝缘材料的制备,但同样面临着低温环境下性能下降的问题。通过在金属有机骨架材料外表面接枝烷基长链合成了一种改性的纳米钛基材料DA-NH2-MIL-125(Ti),以氟橡胶为聚合物基体,DANH2-MIL-125(Ti)为功能填料,通过溶液共混法制备了复合密封材料。得益于NH2-MIL-125(Ti)颗粒外表面中烷基长链较低的极性作用,提升了纳米金属有机骨架颗粒与氟橡胶基质之间的相容性,得到一种高掺杂量的氟橡胶复合材料,当DA-NH2-MIL-125掺杂量为20%时,该复合材料拉伸强度可达19.1MPa,玻璃转化温度由-22℃降低到-31℃,提高了氟橡胶的耐低温性能。

锌金属有机骨架材料在食品Fe^(3+)检测中的应用

以2,2',5,5'-偶氮苯四羧酸(ABTC)、1,2,4-三氮唑(Tz)和硝酸锌为原料合成的一种锌金属有机骨架材料([(CH_(3))_(2)NH_(2)][Zn_(2)(ABTC)(Tz)]·3DMF)作为研究对象,用荧光光谱法对该材料的荧光特性进行探究。测试结果显示,相较于其他离子而言,Fe^(3+)离子的样品溶液发光强度猝灭效果最为明显,并且Zn-MOF材料对Fe^(3+)离子有良好的猝灭效果和选择性。利用Zn-MOF材料的这一特性,在实验中以Zn-MOF材料作为荧光探针来测定食品(紫菜、猪肝粉、奶粉、核桃和牛肉)中Fe^(3+)的含量。

柔性石墨金属波齿复合垫片金属骨架结构及其力学性能研究

从柔性石墨金属波齿复合垫片金属骨架结构入手,在一定的压紧应力(45.0 MPa)下,对厚度为3 mm和2mm、具有3种不同的圆弧半径、波齿距和齿数的金属骨架采用有限元法进行应力分析,得到了应力分布状态及弹性变形与其结构的关系,可用于优化柔性石墨金属波齿复合垫片的性能结构。分析结果表明:小圆弧直径多齿数波齿垫片具有更好的承载能力,大圆弧直径少齿数波齿垫片具有良好压缩性能。

基于骨架支撑的大扩张比封隔器设计研究

针对现场需求开展了大扩张比封隔器研究,由于封隔器扩张比达到50%,常规结构难以实现。鉴于此,优化设计了能够支撑大扩张比封隔器胶筒大变形的金属骨架,并分别研制了直线割缝、螺旋割缝和叠片钢带等多种金属骨架结构,通过有限元计算、变形测试和支撑胶筒胀封试验的方法,对金属骨架进行了结构优化和性能分析。试验数据表明叠片钢带骨架结构发生变形后不产生缝隙,对胶筒大变形能够提供有效支撑和保护,同时具有很好的回复性能,因此采用叠片钢带骨架结构支撑封隔器胶筒。试验中,该封隔器(外径120 mm)在内径165~182 mm的井筒内能够坐封并且封隔压力达到20 MPa,最大扩张比达到50%,各项指标满足现场技术要求。研究结果和研究方法可为大扩张比封隔器的进一步优化设计提供参考。

功能化锌金属有机骨架对刚果红染料的吸附

为了提高染料废水中刚果红的吸附量和脱色率,从而减少其对环境的污染,以锌金属有机骨架(MOF-5)和功能化锌金属有机骨架(EDA/MOF-5)作为吸附材料,探讨其对刚果红的吸附性能;研究染料浓度、温度、pH值、吸附时间和离子强度对吸附性能的影响,用Langmuir和Freundlich模型对其吸附行为进行描述,并对其吸附动力学进行了探究.结果表明:EDA/MOF-5较于MOF-5对刚果红的吸附量和脱色率分别提升了13.19 mg/g和14%;金属有机骨架MOF-5在弱碱性的条件下更容易吸附水中的刚果红染料,EDA/MOF-5受pH值的影响较小;在试验范围内,随着刚果红初始浓度和温度的升高,EDA/MOF-5对刚果红的吸附量也随之增大,当刚果红浓度为80 mg/L时,EDA/MOF-5对其吸附量和脱色率分别达到78.36 mg/g和98%;由于其他离子的加入,其与染料分子相互竞争吸附位点,对于刚果红的吸附有一定的抑制作用;研究表明Freundlich模型更适合描述该吸附过程;该吸附过程更符合拟二级动力学方程.

基于位置判别的激光QR二维码定位方法

针对金属件激光QR二维码常因磨损、腐蚀等致使位置探测图形特征不满足1:1:3:1:1,导致难以使用现有方法定位的问题,提出一种基于位置判别的激光QR二维码定位方法.首先利用双边滤波消除图像中的背景噪声,再结合数学形态学轮廓检测与最大连通区域方法完成了QR二维码的粗定位;其次采用骨架细化算法提取图像的骨架,并融合最小外接矩形和位置探测图形位置判别算法实现了QR二维码的精定位.实验结果表明,当传统方法无法对位置探测图形不完整的激光二维码进行定位时,该方法可有效地对二维码进行精确定位,具有更高的可靠性.

骨架金属原子对Keggin阴离子电子结构和物化性质的影响

使用第一原理密度泛函理论中的离散变分方法(DFT-DVM)对(PM_12O_40)^(n-)-(M=Mo,W,V),(PMo_9W_3O_40)^(3-),(PMo_9V_3O_(40)^(-6)五种Keggin结构杂多阴离子进行了电子结构计算,讨论了骨架金属原子对Keggin结构杂多阴离子的电荷分布、成键作用、热稳定性、氧化还原性等的影响.结果表明,骨架金属原子对Keggin阴离子的电荷分布和成键作用均有一定的影响,以Mo,W,V作骨架金属原子的Keggin阴离子(PM_12O_40)^(n-)的热稳定性顺序为:(PW_12O_40)^(3-)>(PMo_(12)O_(40))^(3-)>(PV_(12)O_(40))^(15-).提出了判断杂多阴离子氧化性强弱的两因素法——脱出晶格氧的难易程度和LUMO轨道电负性,并根据两因素法得到氧化性强弱顺序为:(PV_(12)O_(40))^(15-)>(PMo_(12)O_(40))^(3-)>(PW_(12)O_(40))^(3-),同时,讨论了当(PMo_(12)O_(40))^(3-)中的Mo部分被W和V取代后,即(PMo_9W_3O_(40))^(3-),(PMo_9V_3O_(40))^(6-),其中取代原子对电子结构的影响,结果表明,W取代使整个阴离子的稳定性增强,但氧化性减弱,V取代,使稳定性减弱,但氧化性增强.

三亚湾滨珊瑚中的重金属及环境意义

利用ICP AES测定了海南岛三亚湾滨珊瑚(Porites)骨骼生长带1978～1999年Cr、Zn、Cd、Cu、Pb的质量分数。结果表明,珊瑚骨骼内重金属平均质量分数顺序为:Cu>Zn>Pb>Cd>Cr,重金属的富集系数顺序为:Cd>Pb>Cu>Cr>Zn。1978～1988间,珊瑚骨骼重金属质量分数相对稳定,此后除Cr逐年减少外,Zn、Cd、Cu、Pb增加,尤以1995年以来的增加幅度显著。珊瑚骨骼重金属质量分数反映了表层海水重金属浓度的变化,表明90年代中后期以来三亚湾海区海水重金属污染有明显恶化的趋势。

Zn-BTC掺杂改性纤维素水凝胶的保水性能

以金属-有机骨架化合物(Zn-BTC)为改性剂对纤维素水凝胶进行掺杂改性,通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构进行了表征,并研究了掺杂量、pH值、盐溶液浓度、温度对复合纤维素水凝胶保水性能的影响及其可循环利用特性。结果表明,纤维素水凝胶表面的活性基团,有利于Zn-BTC与其结合,与纯纤维素水凝胶相比,溶胀比(SR)最高达3 667. 61%,增加了1 098. 3个百分点。保水性实验发现,复合水凝胶在NaCl、AlCl3盐溶液中的保水效果随着浓度增大而减小;当Zn-BTC掺杂量为5%、pH值=12、盐溶液浓度为4 mmol/L时具有最佳的保水效果,且在40℃,放置130 min,最佳掺杂量的复合纤维素水凝胶保水率仍在50%以上。可循环利用性实验证实,复合纤维素水凝胶循环使用4次时,其保有率为48. 97%。实验结果表明该复合水凝胶在高温农业生产领域有潜在应用价值。

三维双连续陶瓷骨架的粘接-复合新技术

探索了一种构建三维双连续陶瓷-金属复合材料中陶瓷骨架的新途径.采用基于丝网印刷原理的粘接剂涂布新工艺,对99A l2O3陶瓷坯体进行连接,成功实现了复杂空间构型陶瓷骨架的构建.通过SEM表征了陶瓷粘接体粘接界面的微观形貌,探讨了烧制温度对骨架力学性能的影响.结果表明,该工艺有效避免了高温陶瓷粘结剂堵孔的弊病,1 450℃烧结的陶瓷粘接体其抗折强度最佳,结点处的中间层厚度约为250μm.

高速冲击载荷下钨骨架／Zr基非晶合金复合材料的变形特征

利用自制高速冲击加载试验装置研究了钨骨架/Zr基非晶合金复合材料的室温变形特征。该复合材料在高速冲击载荷作用下的变形特征主要包括钨骨架碎化、Zr基非晶合金软化且沿钨骨架变形的方向发生流动。在剪切断裂面上不同变形带之间有明显的交界线,这些交界线形成剪切带和裂纹。

蔬菜温室薄壁金属型材骨架的受力性能分析

针对城镇郊区的蔬菜温室大棚所用的骨架型材,就其工业生产的型材规格和形状以及实际建造的构造形式,建立与实际工程应用相吻合的力学分析模型,并根据兰州本地的实际情况取其作用荷载工况类型,进行相应的受力性能分析,最终给出此结构的受力性能指标,同时,对其提出相应的处理措施。

基于ZIF-8的聚二甲基硅氧烷复合膜的研制

采用微波辅助合成法制备了沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8),再将ZIF-8与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合制得PDMS/ZIF-8复合膜,表征了ZIF-8晶体和复合膜的结构,并测试了复合膜的热稳定性、对水的接触角和对正丁醇的溶胀度。结果表明:成功制得了正六面体结构、平均粒径为4~6μm的ZIF-8晶体;PDMS/ZIF-8复合膜表面平整、结构致密、无明显孔隙和裂纹,ZIF-8晶体在PDMS基体中的分散方式为物理填充;ZIF-8的加入提高了PDMS膜的热稳定性;随着ZIF-8含量的提高,PDMS/ZIF-8复合膜的疏水性能逐渐提高;随着交联温度的提高,PDMS/ZIF-8复合膜对正丁醇的溶胀度先增后减,透醇性能先增后减,较佳的交联温度为70℃;PDMS/ZIF-8复合膜有望应用于醇水分离领域。