CH_(4)/H_(2)O/CO_(2)在煤大分子中自扩散的分子模拟

通过巨正则蒙特卡罗和分子动力学方法,计算不同系综条件下CH_(4)、CO_(2)、H_(2)O在煤分子中的扩散系数,并考察了温度和压力的影响。结果表明:在NPT系综下,随着温度的升高,CH_(4)和CO_(2)的扩散系数逐渐增大,H_(2)O的扩散系数呈现波动式增加;在每个温度下,H_(2)O扩散系数均大于CH_(4)和CO_(2);扩散活化能表现为E(H_(2)O)<E(CO_(2))<E(CH_(4)),表明CH_(4)的扩散最难发生,CO_(2)的扩散更容易发生;随着压力的升高,各种气体分子的溶胀率逐渐越大;高压时,分子溶胀作用显著,预示着H_(2)O和CO_(2)吸附在提高煤层气采收率过程中可以引起显著的煤基质溶胀,从而导致气体传输通道变窄,不利于煤层气的产出;CH_(4)、H_(2)O和CO_(2)扩散活化能均随着压力的升高而逐渐升高,且增幅有增大的趋势,预示着在压力较高时激活CH_(4)、H_(2)O和CO_(2)扩散需要克服更高的分子结构能垒,CO_(2)应以较快的速度注入煤体中,从而提高煤层气采收率。

Zn^(2+)、Cr^(3+)掺杂对水热合成纳米CoAl_2O_4尖晶石色料的影响

以CoCl2·6H2O、ZnCl2、AlCl3和CrCl3·6H2O为原料,采用水热法合成了CoAl2O4(AB2O4)尖晶石型纳米钴蓝色料.采用色度分析、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高分辨透射电镜(HRTEM)等研究了A位掺杂Zn2+和B位掺杂Cr3+时不同掺杂量以及不同水热合成温度对样品呈色、晶相组成及CoAl2O4尖晶石的晶粒大小、发育程度和晶面间距的影响.结果表明,掺杂Zn2+、Cr3+所得固溶体型钴蓝色料晶粒发育均不完整,颗粒较于相同水热条件下获得的未掺杂样品更细小.A位掺杂Zn2+可降低CoAl2O4色料的合成温度,在230℃便能制得呈色较佳的Co0.95Zn0.05Al2O4钴蓝色料.随着Zn2+掺杂量的增加,合成产物由蓝色转为绿色,且呈色逐渐变浅.B位Cr3+掺杂则随着掺杂量的增加,产物从蓝色逐步转为绿色,但呈色逐渐变深.就两者相比较,A位掺杂Zn2+更有利于色料明度值的提高而呈色鲜亮.

尖晶石型纳米CoAl_2O_4色料水热合成工艺研究

分别以钴、铝的氯化物、硝酸盐和硫酸盐为起始原料,NaOH为沉淀剂,用水热法合成了纳米尖晶石型钴蓝色料。分别研究了填充度、pH值、nCo/nAl、起始原料种类以及浓度等对合成色料物相组成、颗粒大小与形貌和呈色的影响。用XRD、TEM和色度分析对样品进行了表征。结果表明:以浓度分别为0.15 mol/L和0.3 mol/L的CoCl2.6H2O和AlCl3为起始原料,在填充度为70%、pH值为13、nCo/nAl为1/2的条件下,245℃水热培育20 h制得呈色良好的尖晶石型钴蓝色料,颗粒为八面体型,晶型完整,粒径多为100 nm以下。相同条件下,以钴、铝的硫酸盐为起始原料,产物中除CoAl2O4外,还有Co-Al LDHs、γ-AlO(OH)和β-Al(OH)3;以钴、铝的硝酸盐为起始原料,样品呈绿色,颗粒为八面体型CoAl2O4,粒径多为100 nm以上。

CoAl_2O_4/蜂窝陶瓷催化剂的制备及其催化臭氧化性能

采用涂覆法制备了CoAl_2O_4/蜂窝陶瓷催化剂。利用X射线衍射、N_2吸附-脱附和透射电镜等方法对所制备的催化剂进行了表征,并分析了其催化臭氧化降解对苯二酚的效能。结果表明,CoAl_2O_4/蜂窝陶瓷的晶相属于典型的尖晶石结构,具有较大的比表面积、孔容和孔径,分别达到77 m^2·g^(-1)、0.001 7 cm^3·g^(-1)和3.9 nm。CoAl_2O_4/蜂窝陶瓷催化臭氧化对苯二酚的去除率高达81.2%,COD去除率可达47.7%。在叔丁醇存在的条件下,对苯二酚的去除率显著下降,说明CoAl_2O_4/蜂窝陶瓷催化臭氧化遵循羟基自由基机理。

尖晶石型CoAl_2O_4纳米粉体的合成及表征

铝酸钴(CoAl2O4)是目前世界上最耐候、耐光、耐热、耐化学品的尖晶石型钴蓝颜料,为了解决传统钴蓝制备方法存 在的能耗高、产品粒径分布不均匀、易团聚等问题,尝试采用柠檬酸盐凝胶法合成了尖晶石型CoAl2O4纳米粉体,对样品进 行了TG-DSC、XRD、SEM等分析,考察了前驱体凝胶的热分解过程,以及煅烧温度对CoAl2O4晶化程度和粒度的影响. 确定了钴蓝最佳合成条件为:n(Co2+)/n(Al3+)=1∶3,柠檬酸与金属离子摩尔比为1∶1,pH值约为6.5,煅烧温度为 800℃.结果表明,采用柠檬酸盐凝胶法成功合成了平均粒径为60nm,粒度分布均匀的尖晶石型CoAl2O4纳米粉体,该法 具有合成成本低、制备工艺简单、易操作等优点.

溶胶-凝胶水热合成法制备纳米CoAl_2O_4粉体

以仲丁醇铝和硝酸钴为原料,用溶胶-凝胶水热合成法制备了纳米CoAl2O4粉体,探讨了水热合成中前驱体的制备工艺条件,并用X射线衍射和扫描电镜等手段分析了水热系统中反应温度、反应时间对纳米CoAl2O4粉体的形成以及形貌的影响。结果表明:前驱体在250℃的水热系统中反应24h,能制备出较纯净、结晶完整、粒度均匀、粒径小、尖晶石结构的纳米CoAl2O4粉体,其平均粒度约为50～60nm。

柠檬酸螯合前驱体法制备CoAl_2O_4尖晶石型钴蓝色料

以Co(NO3).26H2O、Al(NO3).39H2O为前躯体,柠檬酸为螯合剂,乙二醇为溶剂,采用柠檬酸螯合前驱体法制备出CoAl2O4尖晶石型钴蓝色料。研究了不同热处理温度及钴铝比对色料呈色的影响,采用TG/DTA研究了螯合反应过程,采用色度仪、XRD、FT-IR等现代测试分析技术对样品进行了表征。结果表明,柠檬酸螯合前驱体法可在700℃制备出呈色良好的CoAl2O4尖晶石型钴蓝色料;前驱体经450℃热处理已经有尖晶石相生成,但其外观仍呈黑色;色料呈色随热处理温度的提高而随之加深;保温2h、钴铝比为1∶3制得的色料呈色效果最佳。

CoAl_2O_4蓝色的色料粒径对其色度的影响

目前,喷墨打印成为陶瓷装饰的主流技术。墨水的性能是影响喷墨打印效果的重要影响因素。为获得高稳定性的陶瓷墨水,需求粒径小、粒径分布窄的陶瓷色料。但是,超细的色料会改变其对光的吸收和反射,影响其在釉中的稳定性,进而影响其呈色。本论文采用燃烧法制备的超细CoAl_2O_4蓝色色料,通过粒度分布仪和CIE色度仪表征其粒径和色度。结果表明:砂磨机球磨10 h,可使粉体的平均粒径(d_(50))从6.40μm减小到0.33μm。相应地,CoAl_2O_4色料的色度值从L*=49.82,a*=0.05,b*=-50.90转变为L*=56.42,a*=-13.15,b*=-28.02。这说明随着粒径的减小,色料的明度增加,呈色鲜艳。但是b*值降低,色料的蓝色由深蓝转变为浅蓝。CoAl_2O_4色料在透明釉中也呈现相似的粒径-色度规律,但其影响较小。这规律有助于调控喷墨打印中蓝色的比例,以获得既定图案的颜色。

有机添加剂对水热合成CoAl_2O_4色料的影响

以CoCl2·6H2O和AlCl3为起始原料、NaOH为沉淀剂、7种有机物为添加剂,用水热法合成了CoAl2O4色料。主要研究了有机物的种类与加入量对合成产物物相组成、微观形貌、色度值的影响。结果表明,添加乙二醇和十二烷基苯磺酸钠不能得到纯相CoAl2O4;三乙醇胺和丙三醇能控制合成产物的形貌,并不受保温时间延长的影响,且呈色优于未添加者,其较好添加量为12%;加入三乙醇胺的样品呈色更好,能得到100 nm以下的球形颗粒,加入丙三醇则得到粒径为50～70 nm的类四边形或八面体形颗粒。

CoAl_2O_4粉体制备及在染料敏化太阳电池中的应用

采用向太阳电池光阳极中复合窄禁带半导体材料的方法来提高光阳极的光响应范围,以改善染料敏化太阳能电池的性能。用柠檬酸凝胶法制备CoAl2O4纳米粉体,并通过X-射线衍射光谱分析煅烧温度对CoAl2O4纳米粉体晶型及晶粒的影响规律;采用透射电镜观察CoAl2O4纳米粉体的表面形貌;通过紫外-可见吸收光谱分析CoAl2O4纳米粉体和CoAl2O4/TiO2复合多孔纳米薄膜的吸光度,并计算了CoAl2O4纳米粉体的禁带宽度。以CoAl2O4/TiO2复合薄膜为光阳极制备了染料敏化太阳电池(DSSC),应用太阳光模拟器及数字源表测试了DSSC的光电性能,分析了CoAl2O4的复合量对DSSC光电性能的影响规律。实验结果表明:CoAl2O4粉体的最佳烧结温度为700℃;CoAl2O4粉体的禁带宽度为1.69eV,属于窄禁带半导体材料;当CoAl2O4的复合量为1%时,电池性能较好,转化效率提高了62%。另外,CoAl2O4/TiO2复合薄膜电池的稳定性比纯TiO2薄膜电池好。得到的结果说明向TiO2中复合CoAl2O4粉体可以提高电池的转化效率。

CoAl2O4/Al2O3纳米复合陶瓷的结构与表征

利用溶胶-凝胶方法制备了的CoAl2O4/Al2O3纳米复合陶瓷,并用X-ray分析(XRD)、红外光谱(IR)和扫描电镜分析(SEM)对其结构进行了分析.结果表明,随Al2O3含量增多,CoAl2O4尖晶石相从CoAl2O4/Al2O3凝胶中的析晶温度升高.SEM形貌也说明,随Al2O3含量增多,CoAl2O4/Al2O3陶瓷中形成一定的层状结构.

微乳液法制备CoAl_2O_4天蓝纳米陶瓷颜料

采用Span80-Tween60/正己醇/120#汽油体系,通过微乳液法制备了CoAl2O4天蓝纳米陶瓷颜料,通过XRD、TEM和颜色测定等对制备的纳米颜料进行了表征,重点研究了前驱液离子浓度对CoAl2O4纳米晶结构及颜色性能的影响。结果表明,随着前驱离子浓度增加,纳米晶的尺寸有所减小,团聚现象有所增加,颜料的色饱和度增加,主波长减小,明度出现极值。

溶胶凝胶和化学镀法制备超细CoAl_2O_4粉体的研究

本研究用溶胶凝胶法和化学镀法两种方法制备超细CoAl_2O_4粉体,并且利用XRD,SEM,EDX,DTA等手段进行了检测。结果表明两种方法制备的粉体有相同的尖晶石转变温度;溶胶凝胶法制备的粉体成分严格符合化学计量比,化学镀法制备的粉体中Al是过量的。与溶胶凝胶法相比,用化学镀法来制备的粉体粒度小而且均匀一致,比表面积大,可以很好地控制粉体的粒度和组成。在化学镀制备工艺下,粉体催化剂的反应接触面积较大,有可能获得较高的催化效率;而且用便宜的Al_2O_3部分替代了昂贵的CoAl_2O_4降低了成本,说明化学镀法是一种制备超细CoAl_2O_4粉体的高效方法。

微波水热合成纳米CoAl_2O_4色料的工艺研究

以Co Cl2·6H2O和Al Cl3为起始原料,Na OH为沉淀剂,用微波水热法合成了纳米Co Al2O4钴蓝色料。分别研究了填充度、p H值、n Co/n Al、起始原料浓度等对合成色料物相组成、颗粒大小与形貌和呈色的影响。用XRD、TEM和色度仪对样品进行了表征。结果表明：Co Cl2·6H2O和Al Cl3的浓度分别为0.15 mol/L和0.30 mol/L,在填充度为50%、p H值为13、n Co/n Al为1∶2的条件下,230℃微波水热反应3 h可制得呈色较好的尖晶石型钴蓝色料;其形态为八面体,晶型完整、发育良好,粒径多为70-80 nm左右。

前驱液离子浓度对CoAl2O4天蓝纳米陶瓷颜料结构及性能的影响

采用Span80-Tween60/正己醇/120#汽油体系,通过微乳液法制备了CoAl2O4天蓝纳米陶瓷颜料.通过XRD,TEM和颜色测定等对制备的纳米颜料进行了表征,重点研究了前驱液离子浓度对CoAl2O4纳米晶结构及性能的影响.结果表明,随前驱液离子浓度增加,纳米晶的尺寸有所减小,团聚现象有所增加,颜料的色饱和度增加,主波长减小,明度在[Co2+]为8%(质量分数)时出现极小值.

尖晶石型CoAl_2O_4包覆云母钛珠光颜料的制备及其表征

以云母为基质,TiCl4为原料,采用强迫水解法制备了云母钛前驱体;再以Co(NO3)2.6H2O和Al(NO3)3.9H2O为原料,利用化学共沉淀法制备了尖晶石型CoAl2O4,并将其包覆在云母钛前驱体上,制备出蓝色云母钛珠光颜料.采用红外光谱和X射线衍射对产品进行了表征,并对产品进行了性能测定.蓝色云母钛珠光颜料表面包覆了金红石型TiO2和尖晶石型CoAl2O4,具有较好的珠光光泽并且性质稳定.

制备CoAl2O4／ZrO2复相陶瓷及微观结构

采用化学沉淀的方法,在氧化锆粉体表面包覆了10～20 nm厚的铝和钴的氢氧化物,高温烧结后制备了CoAl_2O_4/ZrO_2复相陶瓷。由于高温下CoO的挥发,少量过剩的Al_2O_3扩散进入CoAl_2O_4晶格而导致其晶格常数变小。XRD相分析发现CoO和Al_2O_3的引入对基体氧化锆的四方相含量没有显著影响。研究结果表明,化学沉淀包覆的方法有利于反应物的均匀混合,缩短传质距离而促进固相反应,并在一定程度上保证复相陶瓷结构的均匀性。

尖晶石型纳米CoAl_2O_4粉体的制备及其光催化还原CO_2制甲酸

采用有机物前驱法制备纳米CoAl2O4催化剂,并应用于光催化还原CO2/H2O体系中。通过TG-DTA、FTIR、XRD对光催化剂进行表征,表征结果显示,催化剂属于尖晶石相,粒子尺寸约为10-30nm,催化剂的最佳煅烧温度为900℃。在催化剂用量为1.5g/L、反应时间为8h、CO2流量200mL/min、反应温度为80℃、反应液中NaOH和Na2SO3的浓度均为0.10mol/L条件下,甲酸产率高达936.82μmol/g-Cat。并对纳米CoAl2O4催化剂光催化还原CO2的机理进行了探究。

CoAl_2O_4包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的电化学性能

通过共沉淀法制得类球形锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，并用非水相共沉法对其进行CoAl2O4包覆得到LNCMO（x）．采用x射线衍射（XRD）、扫描电子显微术（SEM）和透射电子显微术（TEM）测试材料的结构和观察材料形貌．结果表明．CoAl2O4在材料表面形成8nm均匀包覆层，未改变主体材料的结构．电化学性能测试表明，1％（bymass）CoAl204包覆量的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料（LNCMO（1））高充电电压（3．0～4．6V，150mA·g^-1）100周期循环放电容量保持率为93．7％（无包覆LNCMO（0）保持率为74．4％）；55℃高温100周期循环容量保持率为77％（无包覆LNCMO（0）保持率17％）．XRD和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP—AES）测试表明，CoAl2O4包覆的LNCMO（x）材料可有效地减缓材料中Mn离子在电解液的溶解，提高材料结构稳定性和热稳定性．

水热法合成CoAl_2O_4纳米粒子及其甲烷催化燃烧性能研究

以Co(No_3)2·6H_2O和Al(No_3)_3·9H_2O为原料,采用水热法合成了CoAl_2O_4纳米粒子,考察了水热反应时间和反应温度对CoAl_2O_4晶粒尺度的影响。当水热反应温度高于230℃时,能得到纯的CoAl_2O_4粒子;在240℃反应20h时得到的粒子的粒径最小。在固定床石英管反应器中测试了CoAl_2O_4的甲烷催化性能,CoAl_2O_4催化剂表现出较高的甲烷催化燃烧活性,催化剂的颗粒较小时,计算得到其表观活化能较低为76.87(kJ!mol-1),甲烷催化燃烧的反应速率较高,这可归因于小颗粒CoAl_2O_4催化剂暴露出较多的甲烷催化燃烧活性位。