CuO掺杂C_(3)N对C_(5)F_(10)O分解组分吸附性能的第一性原理研究

全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)作为可替代SF_(6)的新型环保绝缘气体已被投入到实际应用中.当绝缘设备内部发生局部放电等故障时,C_(5)F_(10)O会分解产生弱绝缘性的CF_(4)、C_(2)F_(6)以及剧毒的CF_(2)O、HF等有害组分,为保证绝缘设备的安全运行,需有选择地通过吸附去除这些分解组分.新型类石墨烯C_(3)N材料在气体吸附领域具有良好的应用前景,文中基于第一性原理计算了CuO分子掺杂C_(3)N对主要分解组分CF_(4)、C_(2)F_(6)及剧毒产物CF_(2)O、HF的吸附过程,计算并分析了各分解组分吸附时的吸附能、态密度、电荷转移量、差分电荷密度以及不同环境温度下的恢复时间.结果表明,CuO-C_(3)N对HF表现出良好的吸附性,CF_(2)O次之,但其无法吸附CF_(4)与C_(2)F_(6),因此CuO-C_(3)N可以作为一种高性能的气体吸附剂对C_(5)F_(10)O绝缘设备内的剧毒分解组分HF进行吸附去除.

C_(2)HF_(5)/伊利石抑制甲烷爆炸的实验研究

为研发新型环保高效的甲烷爆炸抑制剂,基于自主研发的透明亚克力管道爆炸实验平台,测试五氟乙烷(C_(2)HF_(5))气体、伊利石粉体单相抑爆剂及C_(2)HF_(5)/伊利石粉体两相抑爆剂对甲烷-空气预混气体的抑爆效果和爆炸特性参数的影响,并通过电镜扫描、粒径分析对伊利石粉体进行了表征分析。结果表明:五氟乙烷及伊利石粉体单独作用时均对甲烷-空气预混气体有抑爆作用,C_(2)HF_(5)的抑爆效果随其体积分数的增大而增大,当体积分数大于6%时完全抑爆,伊利石粉体存在最佳抑爆质量浓度,为0.16 g/L;C_(2)HF_(5)/伊利石粉体两相抑爆剂共同作用下的抑爆效果更佳,具有气体和粉体的双重抑爆性,且C_(2)HF_(5)存在临界体积分数,当高于临界体积分数时,添加较低质量浓度的伊利石粉体即可完全抑爆,该临界体积分数为3%~4%。最后,结合气体、粉体抑爆剂的热解特性及伊利石粉体的结构表征和元素组成分析了C_(2)HF_(5)/伊利石抑制甲烷-空气混合气体爆炸的机理,可为瓦斯爆炸灾害新型抑爆剂的开发利用提供参考。

C_(5)石油树脂用量对天然橡胶胶料性能的影响

研究C_(5)石油树脂用量对天然橡胶(NR)胶料性能的影响。结果表明:随着C_(5)石油树脂用量的增大,NR胶料的邵尔A型硬度、定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和交联密度减小,但加入40份C_(5)石油树脂的NR胶料的拉断伸长率仍达654%,表明其弹性仍较好;加入C_(5)石油树脂的NR胶料的损耗因子(tanδ)-温度曲线仅出现单个损耗峰,即C_(5)石油树脂与NR的相容性好;随着C_(5)石油树脂用量的增大,NR胶料的tanδ峰值减小,玻璃化温度向高温方向移动,有效阻尼温域拓宽,阻尼性能明显提升;未加入C_(5)石油树脂的NR胶料的断面较为粗糙,加入C_(5)石油树脂的NR胶料的断面较平滑。

热态C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体电击穿特性研究

热态气体的临界击穿场强是评估高压断路器弧后电击穿特性的基础数据,文中研究了C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体在C_(5)F_(10)O混合比例k=0~10%、压强0.1~2.0 MPa、温度300~4 000 K范围内的临界击穿场强。基于质量作用定律数学模型,得到不同温度下混合气体的平衡组分,采用两项近似方法求解玻尔兹曼方程,分析混合气体的电子能量分布函数、折合电离和吸附系数,获得混合气体的临界折合击穿场强和临界击穿场强。结果表明:0.6 MPa下,温度低于3 000 K时,随着温度降低,k=0~10%混合气体的临界击穿场逐渐低于SF_(6);在温度高于3 000 K时,混合气体的临界击穿场强为SF_(6)的1.2倍以上,具有较强的绝缘能力。研究结果可为C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体高压断路器弧后电击穿特性研究提供参考。

超薄2D/2D NiPS_(3)/C_(3)N_(5)异质结的界面工程促进光催化产氢

探索高效水分解光催化剂具有获得氢能源的巨大潜力。调控异质结界面可以有效地促进电荷载流子的分离和太阳能的利用,从而提高光催化活性。本工作使用了一种机械混合辅助自组装方法来构建NiPS_(3)(NPS)纳米片(NSs)/C_(3)N_(5)(CN) NSs (NPS/CN)异质结,即在二维(2D) CN NSs表面紧密沉积2D NPS NSs以形成2D/2D异质结构。在可见光下,通过在去离子水和海水中分解水生成氢气来评价样品的光催化性能。与CNNSs和NPSNSs相比,NPS/CN复合材料显示出较高的光催化产氢(PHE)活性,这是由于光捕获能力增加和异质结形成的协同作用所致。然而,过量的NPS NSs沉积在CNNSs表面会降低NPS/CN中CNNSs组分的光吸收,从而降低NPS/CN复合材料的PHE活性。这表明,NPS/CN复合材料要获得良好的光催化活性,需要两个组分之间适当的质量比。优化后的光催化剂(3-NPS/CN)具有良好的结构稳定性,在可见光下PHE效率最高,为47.71 μmol·h^(-1),是CN NSs的2385.50倍。此外,3-NPS/CN在海水中也表现出良好的PHE活性,反应速率为8.99 μmol·h^(-1)。采用光电化学、稳态光致发光(PL)、时间分辨光致发光(TR-PL)、稳态表面光电压(SPV)和时间分辨表面光电压(TPV)技术研究了不同光催化剂上的电荷分离和迁移。根据表征结果提出了一种可能的PHE机理。在NPS/CN光催化剂中,由于CN NSs和NPS NSs之间的电位差和强的界面电子耦合,光生电子从CN NSs的导带迅速迁移到NPS NSs的导带。然后,聚积在NPS NSs组份导带上的光生电子可以有效地还原质子生成氢气分子。同时,在三乙醇胺(TEOA)分子存在下,CN NSs和NPS NSs的价带上的光生空穴被消耗。本研究提供了一种简单的2D/2D异质结构光催化剂制备方法,该方法对于构建高效二维异质结光催化剂在能源领域中的应用具有重要价值。

C_(5)/C_(9)共聚石油树脂热聚合成工艺影响因素分析

为了得到浅色优质C_(5)/C_(9)共聚石油树脂,本文以C_(5)馏分、双环戊二烯(DCPD)和C_(9)馏分为原料,在原料配比C_(5):(DCPD):C_(9)=350ml:350ml:200ml时,详细考察了反应温度和反应时间对共聚石油树脂的收率、软化点和色度的影响。结果表明:当反应温度为240~245℃时,反应时间为7~8h,可得色度为4#左右的优质石油树脂,并且石油树脂的收率高达60%以上。

环保型绝缘气体C_(5)F_(10)O对大鼠致畸作用研究

全氟戊酮(C_(5)F_(10)O)作为一种环保型气体绝缘介质,具备替代SF_(6)应用于中低压气体绝缘设备的潜力。然而,目前关于C_(5)F_(10)O的生物安全性特别是生物致畸作用的相关研究较少。为了确保C_(5)F_(10)O在电力行业的安全性,有必要对C_(5)F_(10)O气体开展更为全面的毒理学研究。文中通过C_(5)F_(10)O气体对妊娠大鼠的胚胎发育器官形成期给予吸入染毒,然后对孕鼠和胎鼠各项生命体征及胎鼠发育情况进行检查分析,系统评估吸入一定体积分数的C_(5)F_(10)O气体所引起的子代致畸可能性。实验结果表明,吸入高体积分数的C_(5)F_(10)O气体可能会导致大鼠后代存在内脏畸形、骨骼发育不全等不良现象,但并未表现出明显的统计学意义,C_(5)F_(10)O气体对大鼠致畸实验观察到的最大无作用致畸剂量(NOAEL)为7 715.3μL/L,相关结果可以为C_(5)F_(10)O的工程应用和安全防护策略提供了重要参考。

OPLL后路单开门椎管扩大成形术后C_(5)神经根麻痹的风险

目的 探讨颈椎后纵韧带骨化症(OPLL)椎管占位严重程度与后路单开门椎管扩大成形术后C_(5)神经根麻痹的关系。方法 纳入2019年12月~2021年12月该院收治的88例OPLL患者,采用单开门椎管扩大成形术治疗,术后根据是否发生C_(5)神经根麻痹分组,比较两组术前椎管占位率以及性别、年龄、手术节段等临床资料,并采用多因素分析椎管占位率、C_(5)椎间孔宽度等与C_(5)神经根麻痹的关系。结果 88例OPLL患者术后19例发生C_(5)神经根麻痹;麻痹组与非麻痹组椎管占位率、C_(5)椎间孔宽度、术后脊髓漂移距离、手术节段数、年龄差异具有统计学意义(P<0.05);组间性别、OPLL类型差异无统计学意义(P>0.05);多因素分析显示,椎管占位率、C_(5)椎间孔宽度、脊髓漂移距离是术后C_(5)神经根麻痹的危险因素(P<0.05)。结论 OPLL单开门椎管扩大成形术后C_(5)神经根麻痹发生率较高,椎管占位率、C_(5)椎间孔宽度、脊髓漂移距离是危险因素之一。

g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料的制备及催化果糖脱水制5-羟甲基糠醛的研究

采用水热法制备g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料,并将其应用于果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)。利用SEM、TEM、XRD、FTIR、BET等检测手段对g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料的形貌、晶型、基团和比表面积进行了表征,同时研究了反应温度、反应时间、催化剂用量及溶剂种类对果糖转化率、5-HMF的收率和选择性的影响,此外,还考察了催化剂的稳定性。结果表明,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料具有三维立体网状结构,比表面积达到了31.4782 m^(2)/g,对果糖脱水反应具有良好的催化活性;在果糖质量为5.0 g、二甲基亚砜用量15 mL、g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO用量1.0 g、反应时间3 h、反应温度150℃的条件下,果糖的转化率为98.5%,5-HMF的收率为69.7%,选择性为70.8%;5次循环使用后,5-HMF的收率仍能达到58.8%,表明g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/RGO三元复合材料的催化稳定性良好。

C_(5)/C_(9)共聚石油树脂对回收涤纶/锦纶/氨纶混合材料性能影响

为提升涤纶/锦纶/氨纶等回收材料的利用价值,以涤纶/锦纶/氨纶等回收材料为原料,首先对回收涤纶/锦纶/氨纶混合材料进行预处理,得到预处理混合材料;再将预处理混合材料与C_(5)/C_(9)共聚石油树脂均匀混合,经过挤出及注塑等步骤,制备复合材料。通过力学性能对比,考察了C_(5)/C_(9)共聚石油树脂添加量对复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂延伸率、弯曲模量等力学性能的影响;通过扫描电镜对制备材料的断裂面微观结构进行表征。结果表明,C_(5)/C_(9)共聚石油树脂制备的复合材料拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量、断裂延伸率最大值分别为29.82MPa、17.67kJ/m2、40.84MPa、1866.35MPa、9.61%,各项力学性能指标与对照品相比均有较大提升。

g-C_(3)N_(5)纳米片光催化还原Cr(Ⅵ)和抗菌性能研究

在高温热聚合制备块体石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(5))的基础上,通过液相超声剥离获得g-C_(3)N_(5)纳米片,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光(UV-Vis)、荧光光谱(PL)及BET比表面积对样品进行表征。结果表明:g-C_(3)N_(5)纳米片在可见光下还原Cr(Ⅵ)和灭活大肠杆菌(E.coli)的性能均优于块体g-C_(3)N_(5)。g-C_(3)N_(5)纳米片在30min内对Cr(Ⅵ)的还原率达到86%,反应速率常数为块体g-C_(3)N_(5)的1.46倍。g-C_(3)N_(5)纳米片在180min内将E.coli全部灭活,h^(+)和·O^(-)_(2)为抗菌过程的主要活性基团,其通过氧化作用破坏E.coli细胞结构,导致细胞坍塌凋亡。g-C_(3)N_(5)纳米片光催化活性增强归因于CB位置上移和VB位置下移使其氧化还原能力增强,同时优良的光生载流子分离效率和大的比表面积也助力其光催化性能提高。

C_(4)烯烃转化制丙烯工艺及催化剂研究

目的开发C_(4)烯烃催化裂解制丙烯工艺和催化剂制备工艺技术,完成小试和工业侧线试验。方法采用固定床评价装置考查了催化剂配方、改性及工业条件对催化剂活性、选择性、稳定性能的影响。结果以ZSM-5分子筛为活性组分的催化剂在C_(4)烯烃转化制丙烯反应中具有较好的活性、选择性、稳定性和再生性,磷的引入未改变催化剂的晶型结构,但降低了催化剂酸性位点数量,并调节了催化剂的n(B酸)/n(L酸),随着磷负载量增加到5%(w),分子筛中磷与铝的相互作用逐渐增强,磷可以和骨架铝和非骨架铝相互作用。结论C_(4)烯烃的转化率达到80%以上,丙烯的选择性达到35%~45%,催化剂的单程寿命达到一个月以上,且经再生后,再生恢复率达95%。

环保型绝缘气体C_(5)F_(10)O与密封材料三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的相容性

C_(5)F_(10)O混合气体具有在中低压气体绝缘设备中替代SF6的潜力,但其与现有气体绝缘设备常用密封材料的长期相容性目前仍未揭示,这为C_(5)F_(10)O在电力工业中的应用带来了挑战。为此,以现有气体绝缘设备最常用的三元乙丙(ethylene propylene diene monomer,EPDM)和丁腈橡胶(nitrile butadiene rubber,NBR)为研究对象,通过28 d的热加速老化实验来模拟C_(5)F_(10)O与橡胶在设备中的长期共存过程,结合光电子能谱和气相色谱检测,分析了两种典型橡胶与C_(5)F_(10)O长期作用后的密封性能和C_(5)F_(10)O的稳定性。结果表明:在长期共存条件下,C_(5)F_(10)O与两种橡胶均会发生反应,生成CO、CO_(2)、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H等分解产物;三元乙丙和丁腈橡胶的压缩模量在28 d热加速老化后分别下降为原本的90.6%和88.4%;与C_(5)F_(10)O发生反应后,橡胶表面出现原本不存在的F元素,且主要以C—F键和Zn—F键的形式存在,因此两者间的相互作用不仅与橡胶中的主体共聚物有关,还与橡胶中广泛使用的ZnO等补强剂有关。该研究结果表明三元乙丙和丁腈橡胶与C_(5)F_(10)O相容性较差,在相关设备的运维中需对密封材料采取保护措施或固定其更换周期。

基于FTIR技术的环保气体C_(5)F_(10)O/N_(2)分解组分检测方法

近年来,C5F10O因优良的绝缘性能和环保特性被广泛关注,且C5F10O混合气体已经在气体绝缘环网柜等设备中开始应用。研究C5F10O混合气体分解组分的检测方法,对于设备的故障诊断和运维具有重要意义。为此以C_(5)F_(10)O/N_(2)混合气体热分解产物为研究对象,搭建傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)检测实验平台,基于FTIR技术探索C_(5)F_(10)O/N_(2)混合气体过热分解组分的种类,并与气相色谱质谱联用仪(gas chromatography mass spectrometry,GCMS)的检测结果对比,确定FTIR检测混合气体分解组分的可行性。通过FTIR检测分析,确定C_(5)F_(10)O/N_(2)热解后的分解组中含有CF_(3)H、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H、CO、CO_(2)和CH4气体。对CF_(3)H、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H这3种气体的吸收光谱进行分析并建立浓度标定模型,确定了采用FTIR可以分别在1130~1170、1020~1050、890~930 cm^(-1)波段对CF_(3)H、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H气体实现定量分析,得到CF_(3)H、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(7)H的体积分数分别为21.34×10^(-6)、27.39×10^(-6)、7.78×10^(-6),与GCMS的检测结果20.88×10^(-6)、27.88×10^(-6)和7.62×10^(-6)相近。该研究可以为C_(5)F_(10)O/N_(2)混合气体绝缘设备过热故障的分解气体检测提供参考。

固体超强酸C_(5)/C_(6)异构化催化剂RISO-C的开发及工业应用

采用水热法合成了细晶粒氢氧化锆,并以其为基元制备了高比表面积Pt/SO42--ZrO2催化剂,通过氧化铝改性进一步提高了Pt/SO42--ZrO2的酸性和热稳定性,开发出高活性、高选择性、高稳定性并具有优异再生性能的固体超强酸C5/C6异构化催化剂RISO-C,并将其应用于国内首套固体超强酸C5/C6异构化工业装置上。工业应用结果表明,以催化重整拔头油为原料,在反应器入口温度为170℃、气液分离罐压力为1.5 MPa、原料质量空速为1.26 h^(-1)、氢/油摩尔比为1.95的反应条件下,RISO-C催化剂具有优异的异构化活性和稳定性,C5异构化率高于70%,C6异构化率高于85%,异构化稳定汽油的研究法辛烷值(RON)达到85,应用前景良好。

ZnZr/HZSM-5复合催化剂上CO_(2)加氢制备C_(5+)异构烷烃

本研究将锌锆氧化物(ZnZr)与HZSM-5分子筛有效耦合制得系列ZnZr/HZSM-5复合催化剂,考察了HZSM-5硅铝比及Zn/Zr比对复合催化剂上CO_(2)加氢制备C5+异构烷烃性能的影响。结果表明,SiO_(2)/Al_(2)O_(3)=130,Zn/Zr=1∶5制得的ZnZr-4/HZSM-5复合催化剂表现出最优的CO_(2)加氢制C_(5+)异构烷烃性能,CO_(2)转化率为17%,CO选择性抑制到25%,C_(5+)烃及C_(5+)烃中异构烷烃选择性分别达60%及89%。该复合催化剂稳定性良好,连续运转120 h未出现失活现象。ZnZr氧化物与HZSM-5分子筛的良好匹配对CO_(2)加氢高选择性合成C5+异构烷烃至关重要。

闲置重整预加氢装置改造为C_(5)/C_(6)异构化装置技术选择及工业应用

以某炼油厂360 kt/a重整预加氢装置改造为C_(5)/C_(6)异构化装置为例,本着“改造费用最低、设备利旧最大化、建设周期最短”的原则,从技术路线选择、改造方案、应用效果及经济效益评价等方面探讨了闲置预加氢装置改造为C_(5)/C_(6)异构化装置的技术路线及效果。研究结果表明,将预加氢装置改造为C_(5)/C_(6)异构化装置是闲置重整预加氢装置再利用的最佳途径之一。

C_(5)/C_(6)异构化装置综合改造方案研究

为了挖掘C_(5)/C_(6)异构化装置产品方案的灵活性,在实现生产高辛烷值异构化汽油的同时联产高纯度化工产品,借助Aspen Plus流程模拟软件分析了Par-Isom-C_(5)/C_(6)异构化技术的“单塔脱戊烷+一次通过”流程的优化改造方向,提出了“双塔+一次通过”“三塔+一次通过”及“多塔+一次通过”3种工艺流程改造方案,并分别对其进行了工艺模拟与优化。结果表明:3种改造方案均可使异构化汽油的研究法辛烷值提高4以上;“双塔+一次通过”方案仅能提升异构化汽油辛烷值,不能联产化工产品;“三塔+一次通过”方案可联产高纯度的异戊烷和混合C_(4);“多塔+一次通过”方案可联产高纯度的异戊烷、混合C_(4)和环戊烷产品。此外,3种流程改造方案均具有技术可行性,但会不同程度增加能耗,因而可根据市场需求与实际需要,选择适宜的工艺流程改造方案。

商用车C_(5)石油树脂/CIIR复合材料减震支座阻尼机理的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟和统计分析对商用车C_(5)石油树脂/氯化丁基橡胶(CIIR)复合材料减震支座的阻尼机理进行研究。结果表明:随着C_(5)石油树脂用量的增大,C_(5)石油树脂/CIIR复合材料的结合能(E_(b))增大,在改善复合材料的阻尼性能方面分子间范德华力起主导作用;复合材料的自由体积分数(F_(FV))和均方位移(DMS)减小,C_(5)石油树脂起反增塑剂的作用;复合材料的玻璃化温度(T_(g))升高,有效阻尼温域(ΔT)增大,C_(5)石油树脂可改善复合材料的阻尼性能。C_(5)石油树脂/CIIR复合材料的ΔT和T_(g)均与E_(b)和F_(FV)之间存在显著的线性关系。本研究从分子层面分析复合材料的阻尼机理,形成定量预测复合材料的阻尼性能的理论方法,为商用车减震支座复合材料的配方优化奠定了基础。

甲醇制烯烃/甲醇制丙烯副产C_(5)~C_(9)^(+)馏分加氢催化剂及工艺研究

对甲醇制烯烃(MTO)/甲醇制丙烯(MTP)副产C_(5)~C_(9)^(+)馏分进行详细的组分和杂质分析。实验结果表明,MTO馏分主要为C_(5)~C_(7),烃类主要为单烯烃;MTP馏分主要为苯、正己烷和己二烯;MTO/MTP副产C_(5)~C_(9)^(+)馏分中含有较多的含氧化合物与含氯化合物,远超常规加氢催化剂的耐受范围;以Ti改性的复合氧化物载体制备催化剂BY-6M并用于MTO/MTP副产C_(5)~C_(9)^(+)馏分加氢,常规加氢评价条件下均可实现产品中无二烯烃检出、单烯烃含量变化不大,且稳定运行1000 h,达到工业化应用标准。