层状多孔炭片负载钌催化剂的制备及其催化氨硼烷水解制氢性能研究

本研究以煤沥青为炭材料,氯化钠为模板剂,碳酸钾为活化剂,在氩气气氛下高温煅烧得到载体层状多孔炭片(LPCS),通过浸渍法向其中加入RuCl3金属溶液,将活性组分Ru负载到LPCS载体上合成Ru/LPCS催化剂,并对其催化氨硼烷水解制氢的性能进行了研究。结果表明,Ru/LPCS催化剂中,当煅烧温度为1123 K时,Ru的负载量为2%时,催化剂的反应转化频率(TOF)值最大,此时有光下催化剂的TOF为334.8 min^(-1),是无光照时TOF的1.38倍。在光照下,催化剂的活化能(Ea)从90.60 kJ/mol下降到70.33 kJ/mol。氨硼烷水解制氢速率相对于其浓度的级数为0.75,而相对于催化剂的用量满足于一级动力学关系。

α-Si_3N_4晶种对层状多孔氮化硅陶瓷性能的影响

利用二氧化硅在氮气中的碳热还原反应,原位制备氮化硅多孔陶瓷。由于反应中存在大量的质量损失,烧结后可望形成高气孔的材料。通过改变原料中α-Si3N4晶种与二氧化硅和碳粉的相对含量,获得了气孔率可控的多孔氮化硅陶瓷。以此种控制多孔氮化硅气孔率的工艺为基础,制备三层层状多孔氮化硅陶瓷,考察中间层的成分和层间界面对层状多孔氮化硅陶瓷微观组织和力学性能的影响。当中间层与表面层的收缩率相差较大时,虽然是弱界面结合,但产生的界面残余应力对层状多孔氮化硅的力学性能非常有利;当中间层与表面层的收缩率和气孔率接近时,弱界面结合转变为强界面结合。所制备的三层层状多孔氮化硅陶瓷具有优异的力学性能。

高速移动简谐荷载下层状多孔饱和固体的动力响应

本文研究了匀速移动的振动荷载作用下层状多孔饱和固体的动力响应。应用Fourier变换求解该问题的控制偏微分方程,首先考虑了荷载的移动速度及振动频率对单层多孔饱和固体中应力与孔隙水压力的影响,并与相应的弹性介质的解答和半平面解答进行了比较;然后运用精确刚度矩阵法求解了层状多孔饱和固体的应力响应,并与单层问题进行了比较。结果显示层状多孔饱和固体中应力和孔隙水压力随荷载的移动速度的增加而明显变化,层状多孔饱和固体在移动荷载下的动力响应与相应的单相弹性固体和半平面固体的动力响应有较大的差别。

层状多孔Al_2O_3/ZrO_2陶瓷热机械行为研究

采取凝胶注模工艺层层沉积制备梯度氧化铝/氧化锆多孔陶瓷,研究了层状多孔氧化铝/氧化锆陶瓷的抗热震行为.研究结果表明,同单层多孔陶瓷相比,层状多孔陶瓷表现出更加优良的抗热震性能.临界抗热震温差由气孔率为32%的单层结构的300℃上升到层状结构的500℃,且层状结构多孔陶瓷在温差高达1 100℃淬火后剩余强度为30 MPa,而单层陶瓷在温差800℃淬火后仅为20 MPa.

层状多孔介质方程的平衡解

主要研究层状多孔介质中渗流问题在平衡状态下各种边值问题的平衡解的存在性 。

黏弹性层状多孔介质中地震波传播方程的传递矩阵解法

基于Biot理论,饱和多孔介质中波的传播是一个耦合问题。由于此模型的复杂性,难以给出高效的数值解法。为此本文提出了地震波在层状饱和多孔黏弹性介质中传播的一种实用求解方法,即在所研究的层状三维模型中,对时间域用拉氏变换,对空间域用傅氏变换,将原问题变换为具有六个独立变量的常微分方程组,每个变量只是深度坐标和一个水平坐标的函数,进而得到关于每一层中波的传播问题的传递矩阵,再用数值方法求出传递矩阵的特征值和特征向量。此算法的核心是首先求出在变换后的空间中的波场,然后用FFT方法进行傅氏和拉氏反变换得到在时间域的波场。文中给出了算法的详细推导和数值算例。

分层状多孔SiO2负载Ni基催化剂用于甲烷二氧化碳重整反应的研究

以"膨胀-酸化"改性处理蛭石(VTM)制备的二维层状多孔纳米片(EXVTM-SiO2)为载体,采用浸渍法制备负载量不同的Ni/EXVTM-SiO2催化剂用于甲烷重整反应。通过BET、XRD、XRF、SEM、H2-TPR、TEM、TG等对催化剂进行表征,在常压750℃条件下进行300 min稳定性实验。结果表明,10%Ni/EXVTM-SiO2表现出较好的催化活性及稳定性,其CO2、CH4的初始转化率分别为92%、55%。这主要是由于10%Ni/EXVTM-SiO2催化剂具有大的比表面积、较好的金属分散性,从而使催化剂具有一定的抗积碳和抗烧结性。

层状多孔介质中声反射和透射

本文根据流体饱和多孔介质中声传播的Biot理论和多孔介质界面上的六个边界条件研究了平面声波斜入射于多层水平板状多孔介质时的反射和透射。数值计算了快纵波为入射波时声波频率、入射角等量的变化对能量的反射系数、透射系数的影响。数值计算结果表明,当声波波长与中间介质厚度呈一定比例时,反射系数、透射系数取得极值,入射角、多孔介质的性质对反射系数、透射系数的影响很大。

氮掺杂空心碳纳米球嵌入氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子作为甲酸氧化的高效电催化剂

低成本、高活性、耐久性好的高效电催化剂对直接甲酸燃料电池的应用起着至关重要的作用。本文采用简单经济的方法,研究了以三维层状多孔结构嵌入氮掺杂石墨烯(NG)的氮掺杂空心碳纳米球(NHCN)负载Pd纳米粒子作为直接甲酸燃料电池催化剂。由于具有独特的氮原子掺杂三维互联层状多孔结构,Pd纳米颗粒尺寸较小的Pd/NHCN@NG催化剂具有较大的催化活性表面积、优越的电催化活性、较高的稳态电流密度和较强的抗CO中毒能力,明显超过传统的Pd/C、Pd/NG和Pd/NHCN催化剂对甲酸电氧化的催化性能。通过优化HCN/GO比,当HCN/GO质量比为1∶1时,Pd/NHCN@NG催化剂对甲酸的催化氧化性能最佳,其活性是Pd/C的4.21倍。本工作开发了一种优越的碳基电催化剂载体材料,为燃料电池的发展带来了广阔的应用前景。

醇类添加剂对冷冻浇注陶瓷的多孔结构及形貌的影响（英文）

采用冷冻浇注法制备具有层状多孔结构的氧化铝陶瓷。通过添加乙醇和正丙醇两种类型的醇类来改变水的凝固点,研究醇类的添加量及浆料的固态含量对水基氧化铝浆料的黏度、多孔陶瓷的微观结构、孔隙率和力学性能的影响。结果表明:随着浆料中乙醇和正丙醇含量的增加,浆料的黏度增加,氧化铝陶瓷的孔隙度降低;醇类的加入会使片层之间具有较好的连接从而增加多孔氧化铝陶瓷的抗压强度;当乙醇或正丙醇的添加量为30%(质量分数)时,对应的孔隙度最低,分别为68.52%和73.72%,而抗压强度最高,分别为18.2 MPa和15.0 MPa。

3D层状木基微压传感器的制备及性能

【目的】将去除木质素、半纤维素组分的木材作为传感器骨架材料,研究其与导电聚合物的含固比对压力传感器感测性能的影响,为开发基于绿色天然材料的低成本、高性能传感器提供新思路。【方法】以轻木为原料,通过NaClO2、NaOH溶液两步法选择性地从细胞壁中去除木质素和半纤维素组分,应用冷冻干燥技术制备木基气凝胶并将其作为传感器骨架材料;采用浸渍法将气凝胶骨架浸入导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)和偶联剂3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(GOPS)混合溶液中,经冷冻干燥后低温加热使三者交联,制备3D层状木基微压传感器;对3D层状木基微压传感器进行结构形态表征和电学、感测性能测试,探讨木基气凝胶骨架与PEDOT∶PSS含固比对压力传感器感测性能的影响。【结果】木基气凝胶骨架结构机械可压缩性好、高度多孔、具有特殊分层结构,有利于PEDOT∶PSS和GOPS混合溶液吸附,CPG-0.25、CPG-0.5、CPG-0.75的电导率分别为0.02、0.15和3.04 mS·cm^(-1),最大压缩应变分别为72%、62%和51%,微压灵敏度分别为95.93(R^(2)=99.6%)、96.88(R^(2)=99.8%)和108.34 kPa-1(R^(2)=99.1%),随着PEDOT∶PSS含固比增大,复合导电气凝胶的电导率不断增大,传感器最大压缩应变逐渐减小,传感器在微压(1.5 kPa)下灵敏度逐渐增大,压力传感器CPG-0.75的微压灵敏度最高,且显示出良好的线性度和优异的稳定性(2 kPa下5 000个加载-卸载循环试验的相对电阻变化率稳定,无明显电信号波动)。【结论】木基气凝胶与PEDOT∶PSS含固比对3D层状木基微压传感器的微压灵敏度影响较大,随着PEDOT∶PSS含固比增大,复合导电气凝胶的导电性增强,传感器微压灵敏度提高。3D拱形层状多孔木基气凝胶骨架一方面在微小压力作用下传感器能够产生更多接触,电阻变化率较大,使传感器具有优异的微压灵敏度;另一方面骨架结构机械可压缩性好,使传感器具有良好的稳定性。

Zr基MOFs材料UiO-66-NH_(2)负载g-C_(3)N_(4)催化剂的制备及光催化性能

通过溶剂热法制备了UiO-66-NH_(2)/g-C_(3)N_(4)催化剂,以甲基橙(MO)染料溶液为模拟污染物,研究可见光照射下UiO-66-NH_(2)/g-C_(3)N_(4)光催化活性和循环使用稳定性。结果表明:UiO-66-NH_(2)均匀地负载在层状g-C_(3)N_(4)表面,UiO-66-NH_(2)与g-C_(3)N_(4)形成Ⅱ型异质结,抑制了光生电子-空穴的复合;当催化剂质量浓度为1.25 g/L时,其对MO的光催化降解率达到了95.6%,催化剂循环使用5次后其对MO的光催化降解率仍达到了85.2%。

层状土体固结中孔隙水压力消散规律的研究

基于Biot固结理论 ,采用状态变量法研究了层状饱和多孔介质轴对称固结问题 .通过引入状态变量 ,利用Laplace Hankel变换和矩阵理论提出了层状饱和多孔介质Biot轴对称固结问题状态变量法的一般解析表达式 ,并利用该解析解对层状饱和多孔土体固结过程中孔隙水压力的消散规律进行了详细的研究 .文中数值算例给出了层状饱和多孔土体在固结中孔隙水压力沿水平径向和沿深度的分布 ,以及随固结时间增加 。

二硫化钼/石墨相氮化碳光催化降解印染废水研究

通过浸渍法和煅烧法相结合制备二硫化钼/石墨相氮化碳(MoS_(2)/g-C_(3)N_(4))催化剂。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外可见漫反射光谱、稳态荧光光谱等手段对MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)催化剂的晶型、形貌、光电化学性质进行了表征,并将MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)催化剂应用于印染废水的处理。结果表明:MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)催化剂呈现多孔的层状结构,对可见光有着较好的响应;在MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)用量2.0 g/L、pH=6、反应时间120 min的光照条件下,MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)催化剂对印染废水的色度去除率和化学需氧量(COD)去除率最高,分别为89.78%和65.57%,MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)催化剂循环使用5次后对印染废水的色度去除率和COD去除率仍达到了77.28%和53.26%,具有良好的稳定性。

石墨相氮化碳的制备、表征及光催化性能研究

以三聚氰胺为原料,通过直接热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4)),采用X线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附以及紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等表征手段对g-C_(3)N_(4)的晶型、特征基团、形貌以及比表面积等进行表征,以亚甲基蓝(MB)染料溶液为模拟污染物溶液,对g-C_(3)N_(4)的光催化活性和稳定性进行评价,并对光催化机制进行探讨。结果表明:所制备的g-C_(3)N_(4)呈多孔的层状堆叠结构,具有良好的结晶度和纯度,比表面积达到了96.32 m^(2)/g,在氙灯照射120 min下,g-C_(3)N_(4)对500 mL质量浓度为10 mg/L的MB染料溶液的光催化降解率达到93%,g-C_(3)N_(4)循环使用5次后,其对MB染料溶液的光催化降解率仍达到85%。

饱和多孔层状介质弹性波衰减频散的应力依赖性

地球内部大量地层具有饱和多孔层状(fluid-saturated porous layered,FSPL)结构,其整体力学性质、微观孔隙结构及内部弹性波传播特征与初始地应力作用密切相关.然而,当前研究仍未提出有效岩石物理与地震波传播理论以表征初始应力对FSPL介质中波传播的影响.根据孔隙声弹理论与各向异性弹性理论,本研究提出了考虑初始应力作用的FSPL介质弹性波波动方程.方程包含了Biot宏观波致流导致的弹性波能量衰减与耗散,以解释弹性波频散衰减特征.Thomsen弹性各向异性参数用来表征介质层状骨架的各向异性强度.对波动方程开展平面波分析,推导出了快、慢纵波以及两类横波的速度表达式.模拟结果显示,弹性各向异性参数可以显著影响速度的应力依赖性,垂向孔隙迂曲度与渗透率对快、慢纵波的速度以及对应的衰减峰具有明显作用,但是对横波速度及衰减影响甚微.当FSPL介质受到水平单轴应力作用时,两个横波速度数值出现差异,与水平应力方向一致的横波速度较大.该现象表明水平应力诱发了除水平层理外额外的骨架各向异性.另外,理论预测的岩石速度与实验数据具有较好的一致性.本研究提出的波传播方程与模拟结果有助于更好理解深层高压层状介质中地震波传播特征,为深层页岩岩石物理、油气勘探以及地应力预测研究提供了新的理论认识.

多孔层状复合材料研究

通孔多孔金属材料具有良好的热交换性能，其与金属板复合后在热交换器、散热器、太阳能利用等领域有很好的应用前景。本文对铝表面复层多孔铝的多孔层状复合新型材料制备工艺与性能的实验研究进行了分析讨论，获得了厚度＜1mm,表面多孔层厚度＜0.1mm且结合界面良好、表面结构可控的层状复合材料，探讨了影响多孔层复合材料的结合强度、表面结构的原因。

锌二次电池负极用碳包覆纳米氧化锌材料的凝胶前驱体的碳化制备与性能（英文）

针对碱性二次锌电池负极活性物质碳包覆后容量较低的不足,采用一步热处理凝胶前驱体制备锌负极用碳包覆纳米ZnO (nano-ZnO@C)材料,研究其微观结构与电化学性能。结果表明,所获ZnO及nano-ZnO@C具体多孔分层结构,其原始颗粒尺寸约100nm。相比于商业氧化锌和所制备纯ZnO而言,nano-ZnO@C作为锌负极时具有更高的电化学活性、更低的内阻和更好的循环稳定性,放电比容量可达622 m A·h/g。其主要原因在于碳包覆纳米ZnO材料在维持负极活性物质高利用率的同时,能抑制锌枝晶的生长与电极的致密化。

层状土中降雨对浅层地下水补给的初步研究

本文通过室内实验和数值计算,对层状土中降雨补给浅层地下水问题进行模拟。实验和计算结果吻合较好。用数值法分析模拟了夹层位置、厚度、降雨强度等因素对降雨补给地下水的影响,提出降雨入渗时细质地夹层阻水和不阻水的条件,对前人的有关结论作了进一步补充和修正。