纳米Al_(2)O_(3)改性沥青的制备及其性能研究

为了研究纳米Al_(2)O_(3)改性剂对A-70#基质沥青物理性能、流变特性的影响及其微观改性机理。基于室内试验制备了不同掺量(1%、2%、3%、4%、5%)的纳米Al_(2)O_(3)改性沥青,对其进行三大指标、黏度、流变、抗老化性能及其傅里叶红外光谱试验测试。结果表明:加入纳米Al_(2)O_(3)之后,基质沥青的软化点和黏度提高,针入度及延度下降,纳米Al_(2)O_(3)最佳掺量为4%。由流变试验结果可知,纳米Al_(2)O_(3)可以提升基质沥青的车辙因子,显著增强其高温稳定性,抗老化性能得以提升,但对低温抗裂性能不利。根据微观分析结果,纳米Al_(2)O_(3)与基质沥青之间既产生了物理变化,又有微弱的化学反应存在。

NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

Fe/g-C_(3)N_(4)表面改性及其对CO加氢产物分布的影响

采用尿素热缩合法制备了氮化碳(g-C_(3)N_(4)),经H_(2)O_(2)、NH_(3)·H_(2)O处理、浸渍法负载Fe制得改性Fe/g-C_(3)N_(4),对比研究了改性前后催化剂的CO加氢性能。结合XRD、SEM、FT-IR、CO_(2)-TPD、CO-TPD、H_(2)-TPR、接触角测试和N_(2)物理吸附-脱附等系列表征,探究了表面预处理对Fe/g-C3N4催化剂织构性质以及CO加氢产物分布的影响。结果表明,不同改性方法对催化剂的织构性质和CO加氢性能影响显著。尿素热缩合法制备的g-C_(3)N_(4)具有典型蜂窝状结构,Fe与g-C_(3)N_(4)相互作用较强,且高度分散;改性前后样品均呈亲水性,且H_(2)O_(2)、 NH_(3)·H_(2)O处理后亲水性增强,H_(2)O_(2)处理增强了表面羟基,NH_(3)·H_(2)O处理增加了表面氨基,促进了CO吸附,促使Fe(NCN)物相生成;预处理后的催化剂表面碱性增强。在CO加氢反应中,两步改性后的Fe/AM-g-C3N4催化剂,CO_(2)选择性降至11.61%;Fe/AM-g-C_(3)N_(4)表面碱性增强,抑制了烯烃二次加氢,烯烃选择性较高,C_(2)^(=)-C_(4)^(=)达32.37%,O/P值3.23。

十二烷基三甲基溴化铵改性纳米CaCO_(3)对刚果红的吸附性能

以固体废弃物脱硫石膏为原料,在加氨水、通CO_(2)气体条件下制备纳米CaCO_(3),用表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对纳米CaCO_(3)进行改性,对改性材料DTAB-CaCO_(3)进行表征。研究刚果红在DTAB-CaCO_(3)表面的吸附行为,考察影响DTAB-CaCO_(3)对刚果红吸附性能的因素,数学拟合吸附过程,计算热力学参数。结果表明,ρ(刚果红)=50 mg/L、m(DTAB-CaCO_(3))∶V(刚果红)=0.20 g/L、pH=2、t=120 min,吸附率为95%。该吸附过程为自发放热,符合Langmuir等温式的单分子层吸附模型和二级吸附动力学模型。

超声改性对蓝莓果胶与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷相互作用的影响

本文以不同超声处理(688、1376、2063 W/cm^(2),10、20、30 min)对蓝莓中水溶性果胶、螯合性果胶、碳酸钠可溶性果胶进行超声改性,并探讨改性果胶结构与果胶-矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(C3G)相互作用的关系。实验结果表明,超声改性使果胶与C3G之间的相互作用增强。超声功率2063 W/cm^(2)处理10 min后,与未经超声改性相比,三种果胶均表现出与C3G的最大结合量(提高到约2~6倍),但长时间超声(20~30 min)不利于改性果胶与C3G的相互作用。经超声改性后,果胶-C3G复合物的粒径变小,Zeta电位增加,物理稳定性提高。在三种不同的果胶样品中,超声处理引起了果胶分子量的降低和甲基酯化,促进了支链结构的降解,提高了游离羧基的数量,并增加了结构网络空隙,超声处理对果胶结构特性的改变促进了果胶与C3G之间的相互作用。

吸附剂表征及改性对棕榈油中3-氯丙醇酯和缩水甘油酯脱除效果的影响

为探究吸附法脱除精炼油脂中3-氯丙醇酯(3-MCPDE)和缩水甘油酯(GEs)的效果,以精炼棕榈油为原料,采用3种类型吸附剂(活性炭、活性白土、凹凸棒土)对其中的3-MCPDE和GEs进行吸附脱除,测定不同吸附剂的3-MCPDE和GEs脱除率,对吸附剂进行表征,分析其固有特性与脱除率的相关性,并研究了酸碱改性方法对吸附剂吸附脱除3-MCPDE和GEs效果的影响。结果表明:3种吸附剂及其酸碱改性后均未对3-MCPDE起到有效吸附脱除效果,而不同吸附剂对GEs表现出了不同的吸附脱除效果;9种活性炭(添加量1%)对GEs的脱除率为6.50%~98.57%,其中有2种活性炭可以有效地将GEs控制在1.00 mg/kg以内;9种活性白土(添加量0.1%)对GEs的脱除率为11.56%~83.72%;3种凹凸棒土(添加量0.5%)对GEs的脱除率为40.86%~69.64%,脱除效果均不理想;相关性分析表明,GEs脱除率与活性炭的pH呈极显著负相关(p<0.01),与活性炭比表面积、介孔面积和介孔容积均呈显著正相关(p<0.05),与活性白土的pH、平均孔径呈极显著负相关(p<0.01),与活性白土的活性度呈显著正相关(p<0.05);酸改性有利于活性炭和活性白土对GEs吸附脱除,而碱改性不利于其对GEs吸附脱除。实际生产中可选择低pH、孔隙发达的活性炭或低pH、活性度高、孔隙发达的活性白土,另外可进行适当的酸改性,以达到较好脱除油脂中GEs的目的。

酸碱改性木质活性炭对棕榈油中3-MCPD酯的吸附脱除效果

以精炼棕榈油为研究对象,研究4种碳纳米吸附剂(木质活性炭粉末、椰壳活性炭粉末、煤质活性炭粉末和多壁碳纳米管)对3-氯丙醇(3-MCPD)酯的吸附脱除效果,并对最佳吸附剂进行酸碱改性,探究改性后吸附剂添加量、吸附时间和吸附温度对棕榈油中3-MCPD酯吸附脱除效果的影响。结果表明:对3-MCPD酯的脱除效果为木质活性炭粉末>多壁碳纳米管>椰壳活性炭粉末>煤质活性炭粉末,整体脱除效果欠佳;经4 mol/L H_(3)PO_(4)改性后的木质活性炭粉末,吸附性能增强,在吸附剂添加量为5.85%、吸附时间为47 min、吸附温度为103℃的最佳吸附条件下,对棕榈油中3-MCPD酯的脱除率可达71.82%。使用H_(3)PO_(4)改性木质活性炭可作为脱除食用油中3-MCPD酯的一个有效方法。

锆改性Cu/SiO_(2)催化剂催化3-羟基丙酸甲酯选择性加氢

采用蒸氨法制备了锆(Zr)改性的Cu/SiO_(2)催化剂,用于3-羟基丙酸甲酯(3-HMP)气相加氢制1,3-丙二醇(1,3-PDO)。采用比表面积及孔分布测试、XRD、ICP-OES、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、CO_(2)-TPD、FTIR、TGDTG、HRTEM、XPS和AES等手段对催化剂进行了详细表征,发现Zr物种的加入使得Cu和Zr物种之间发生了强相互作用,产生了较多的层状硅酸铜,在结构方面提高了催化剂的比表面积,降低了铜物种的粒径,促进铜物种的分散,且在电子调控方面提高了Cu^(+)的含量,增强了催化剂吸附酰基和甲氧基的能力。与未改性的Cu/SiO_(2)催化剂相比,在相同反应条件下,Zr掺杂量为0.5%的Cu/SiO_(2)催化剂表现出更高的催化性能,获得3-羟基丙酸甲酯转化率为96.0%和1,3-丙二醇选择性为84.3%,1,3-PDO的总收率达80.9%。这是目前在高液时空速0.10h^(-1)的条件下取得的最佳结果。

Ti_(3)C_(2)T_(x)改性棉织物的结构及性能

将Ti_(3)C_(2)T_(x)涂布在聚乙烯亚胺预处理棉织物的表面,制备Ti_(3)C_(2)T_(x)改性棉织物。聚乙烯亚胺预处理大大提高了Ti_(3)C_(2)T_(x)在棉织物表面的负载量和负载牢度。涂布Ti_(3)C_(2)T_(x)后,棉织物由白色转变成深黑色,K/S值大幅提高。棉纤维表面被Ti_(3)C_(2)T_(x)均匀包覆,形成一层连续致密的Ti_(3)C_(2)T_(x)导电涂层。Ti、F、Cl三种元素被成功引入到棉织物表面,相对原子比分别为18.68%、6.39%和3.28%。Ti_(3)C_(2)T_(x)在棉织物表面成膜后,提升了对氧气和水的稳定性,而且基本不影响棉织物的透气性能。

3D打印梯度多孔钛合金支架表面纳米结构化改性

通过3D打印技术制备具有梯度结构的微米级多孔钛合金支架,解决了不同患者对骨缺损修复支架的个性化需求。然而,由于钛合金本身的生物惰性,多孔钛合金支架植入人体后骨整合能力较差。为提高支架的生物活性,采用电化学阳极氧化对多孔支架表面进行纳米结构化改性。本文探究了氧化电压、氧化时间和电解液对梯度多孔钛合金表面制备TNTs(二氧化钛纳米管)的影响规律。结果表明,采用两次阳极氧化的方法,电解液为0.3wt%氟化铵+2vol%去离子水+1.5mol/L乳酸的乙二醇溶液,氧化电压为100 V,氧化时间为1 h时,可在支架表面制备出形貌高度有序的TNTs涂层。对氧化处理后的多孔钛合金支架进行500℃退火处理,表面TNTs涂层的晶型结构由无定型结构转变为更有利于蛋白吸附和细胞增殖的锐钛矿和金红石的混合晶型结构。通过电化学腐蚀试验发现经过阳极氧化处理的多孔钛合金支架具有更好的耐腐蚀性。

Al_(2)O_(3)改性等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的异物损伤行为及失效机理

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用寿命的重要因素。为了提高等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)热障涂层的耐冲蚀性能,采用磁控溅射和真空热处理在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备一层致密的α-Al_(2)O_(3)。系统研究热障涂层的异物损伤行为,并采用第一性原理计算对α-Al_(2)O_(3)/c-ZrO_(2)界面进行研究。结果表明,PS-PVD、大气等离子喷涂(APS)和电子束-物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的冲蚀质量损失率分别为324、248和139μg/g,而Al_(2)O_(3)改性的PS-PVD热障涂层的冲蚀质量损失率降至199μg/g。此外,在Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)-O的顶部构型模型中观察到的界面结合能最高(3.88 J/m^(2)),远高于ZrO_(2)/Ni(2.011 J/m^(2)),使界面结合性能得以提高。

微纳米α-Al_(2)O_(3)改性丙烯酸树脂-有机硅烷复合钝化对不锈钢硬度及耐蚀性的影响

通过微纳米α-Al_(2)O_(3)改性丙烯酸树脂-有机硅烷复合而成的无铬钝化液作用于不锈钢基板表面,探究其在不锈钢表面形成的微纳米α-Al_(2)O_(3)钝化膜对不锈钢表层性能的影响。通过表面硬度测试、扫描电镜测试,分析基板表面特征。同时,通过涂层附着力测试和电化学测试,探究涂层的粘结强度和基板的耐蚀性能。结果表明,经微纳米α-Al_(2)O_(3)改性的无铬钝化液使不锈钢板材的耐蚀性显著提升,同时对其表面硬度的提升效果达到80%。

硅烷偶联剂改性α-AlH_(3)材料的制备及其与HMX和CL-20的相容性

为提高α-AlH_(3)与HMX和CL-20的相容性,选用带有不同有机官能团的硅烷偶联剂对α-AlH_(3)进行包覆改性。通过X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对包覆改性前后α-AlH_(3)的结构和形貌进行表征,并考察α-AlH_(3)和改性后所得材料分别与HMX和CL-20的相容性。结果表明:硅烷偶联剂在不改变α-AlH_(3)本体结构的基础上,可在其表面形成均匀的包覆层;其中γ-巯丙基三乙氧基硅烷(KH580)包覆改性提高了α-AlH_(3)热稳定性,使其最高热分解温度提高1.7℃,活化能Ea值增加2.21 kJ·mol^(-1);γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)改性后,α-AlH_(3)与HMX混合体系的相容性从3级提升至1级;KH550改性后,α-AlH_(3)与CL-20混合体系的相容性从4级提升至1级。

Fe_(3)O_(4)掺杂改性电极电化学去除Pb^(2+)的效能研究

为了实现水体中Pb^(2+)的高效电化学去除,采用涂覆法将Fe_(3)O_(4)、粉末活性炭、乙炔黑和聚乙烯醇混合后负载于石墨纸上,制备得到了Fe_(3)O_(4)掺杂改性电极。采用差分柱批式反应器模式进行电化学去除Pb^(2+)实验,考察了电压、温度、运行时间、Pb^(2+)质量浓度对去除Pb^(2+)的影响并评估了电极的重复利用性和稳定性。结果表明,所制备的电极表面孔隙丰富,孔径均匀。电压为1.4 V时,运行150 min后电化学体系对Pb^(2+)的去除率达到了98.73%,延长运行时间可以显著强化Pb^(2+)的去除率。在10~35℃的温度范围内,温度升高有利于Pb^(2+)的电化学去除,电化学体系在不同的Pb^(2+)浓度下均有较好的适用性和适应性,随着Pb^(2+)初始浓度的升高,处理单位体积含Pb^(2+)废水的能耗逐渐增加,但去除单位质量Pb^(2+)的能耗反而降低,拟合结果表明Pb^(2+)的去除过程符合准一级动力学。经过8次循环后,电化学体系仍保持原有的Pb^(2+)去除效果。

对改性飞灰烟道循环喷射脱硫脱NH_(3)的研究

本文设计了飞灰循环改性系统及烟道喷射系统,由喷射装置将其均匀喷入烟道中,使改性飞灰与烟气中的酸性气体或碱性气体发生反应,避免对后续除尘器等设备的腐蚀。实验表明,改性飞灰对烟气中的NH_(3)、SO_(2)有很好的吸附效果。

油浸式变压器内微水在Zn改性C空位C_(3)N的吸附传感特性及电子行为研究

油浸式变压器的含水量直接决定着变压器的绝缘水平和使用寿命,保证变压器安全稳定运行,对水分子(H_(2)O)传感器的可靠性提出了新的要求。基于泛函密度理论计算(DFT),分析了过渡金属纳米Zn粒子对二维材料C_(3)N的表面改性效应。在对本征C_(3)N、C空位C_(3)N,及Zn原子掺杂C_(3)N对H_(2)O分子的吸附能力进行比较后,发现掺杂后的吸附能分别为本征(-0.231 eV)及C空位C_(3)N(-0.550 eV)的3.52倍和1.48倍。Zn原子能够在维持原有C_(3)N化学结构稳定性的同时,提高复合结构的导电性。结果表明,掺杂原子的附着改善了C_(3)N单层对变压器中H_(2)O吸附时的电子行为。吸附类型从物理吸附转变为化学吸附,理想的吸附能(-0.814 eV)使掺杂系统拥有良好的吸附和解吸性能。本研究为进一步应用变压器H_(2)O分子传感器,实现绝缘设备的在线监测提供了理论依据。

光稳定剂与CaCO_(3)@ZnO对硅烷改性聚醚密封胶耐紫外老化的影响及其老化机理研究

为研究硅烷改性聚醚(MS)密封胶的耐紫外老化方法,通过傅里叶变换红外光谱分析了MS树脂的紫外老化机理,并借助紫外老化前后的力学性能变化评价了2种光稳定剂和4种无机颜料对MS密封胶的耐紫外老化效果。在此基础上,探讨了氧化锌包覆碳酸钙(CaCO_(3)@ZnO)对MS密封胶的耐紫外老化效果。结果表明,聚醚链段断裂是MS树脂紫外老化的主要原因,CaCO_(3)@ZnO具有优异的耐紫外老化性能,可替代氧化锌或钛白粉。

镁改性对Ni-Mo/Al_(2)O_(3)体系催化剂烯烃选择性能的影响

为探究助剂改性对催化加氢催化剂烯烃芳烃选择性能的影响,采用超声辅助沉淀法制备出不同镁含量的系列Mg-Al_(2)O_(3)载体,后采用等体积浸渍法制备出Ni-Mo/Mg-Al_(2)O_(3)催化剂,并对催化剂进行了XRD、BET、XPS、NH_(3)-TPD和H_(2)-TPR等表征分析。结果显示,引入的镁助剂与氧化铝载体有效结合改善了催化剂的孔道织构特性,降低了催化剂的酸性,改善了活性组分的分布形态,促进了更多活性更高的NiMoS-Ⅱ型相的生成。在固定床加氢反应器中,使用催化裂解汽油(DCC汽油)作为评价原料,探究催化剂的加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)性能及催化剂对芳烃和烯烃选择性的影响。结果表明,经过镁助剂改性的催化剂,产物加氢脱硫脱氮率能达到99.9%,并且当镁助剂引入量为3%(质量分数)时,烯烃饱和率大于99%,芳烃损失率仅为7.2%。镁助剂的引入有效提高了催化剂的加氢脱硫脱氮能力,通过对Mg助剂含量的控制可以调变催化剂的烯烃芳烃选择性能,对目前催化加氢催化剂选择性能的提升具有较大的研究意义。

纳米CaCO_(3)改性聚氨酯复合运动鞋底材料的制备及其性能测试

以聚氨酯为基体材料、纳米材料为改性剂,制备纳米材料/聚氨酯复合材料。纳米材料均匀分布于聚氨酯大分子长链结构内,不仅可确保复合材料柔韧度与刚度,还可改善聚氨酯材料力学性能,以此复合材料制成的运动鞋鞋底性能也更为优异。因此,通过分析运动鞋鞋底性能需求,以聚氨酯原液为鞋底基体材料,在预聚法原液内加入纳米CaCO_(3)粒子,并对以此原液制成的运动鞋鞋底性能进行测试分析。结果发现,纳米CaCO_(3)/聚氨酯复合材料运动鞋鞋底防滑性明显优于单纯聚氨酯材料运动鞋鞋底,可保护运动员不受损伤;纳米CaCO_(3)/聚氨酯复合材料运动鞋鞋底耐磨性更佳,耐用且使用寿命更长。

SnO_(2)-Au-PANI复合材料改性商用NH_(3)传感墨水及其性能研究

采用点胶印刷技术,以商用墨水(kz-sense-103)在棉布基底上考察电极指间距和电极对数对氨气(NH_(3))传感性能的影响,确定了指间距为1 mm、传感器性能最佳的6对叉指电极。研究了以SnO_(2)-Au-PANI复合物改性商用墨水获得的改性墨水的传感性能。结果表明:经改性墨水制备的传感器实际检测限可达到5×10^(-6)的NH_(3),性能远远优于商用墨水,且具有优异的时间、温度和湿度稳定性,并能够从H_(2)、CO、SO_(2)和NH_(3)中区分出NH_(3),表明该传感器墨水适合在日常及工业环境中对NH_(3)的监测应用。