DBD等离子体协同MnFe_(2)O_(4)降解氢氯噻嗪性能研究

文章研究介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体协同MnFe_(2)O_(4)对常用药物氢氯噻嗪(hydrochlorothiazide,HCTZ)在水中的降解性能。通过溶剂热法制备磁性锰铁氧体MnFe_(2)O_(4)作为非均相芬顿催化剂,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析手段对其结构进行表征。利用HCTZ模拟目标废水,分别研究不同的HCTZ初始质量浓度、溶液初始pH值、电源输入功率和MnFe_(2)O_(4)投放剂量等因素对体系降解性能的影响,结果显示随着药物初始质量浓度的提高会使降解效率持续下降,不断提升放电功率将更利于HCTZ的降解,且碱性环境会对处理过程产生抑制效应。同时研究发现,DBD/MnFe_(2)O_(4)体系下的最佳MnFe_(2)O_(4)投放剂量是50 mg,并且经5次循环使用后,体系仍能在25 min内将99%的HCTZ去除,表现出良好的重复使用性能。

SPS烧结(Mg,Zn)Al_(2)O_(4)透明陶瓷的微观结构及性能

尖晶石透明陶瓷是一种应用广泛的透明材料。通过放电等离子烧结技术制备了(Mg_(1-x)Zn_(x))Al_(2)O_(4)透明陶瓷,研究了Zn^(2+)含量对其微观结构、致密化、透光率及硬度的影响。在(Mg_(1-x)Zn_(x))Al_(2)O_(4)透明陶瓷中,随着Zn^(2+)含量的增加,陶瓷的致密度变化并不明显,在x=0.8时致密度约为99.31%;Zn^(2+)对陶瓷的光学透过率有显著的提升作用,在x=0.8时,陶瓷在620~6220 nm波长范围内透过率均优于80%,且陶瓷的红外起始衰减波长发生红移;(Mg,Zn)Al_(2)O_(4)透明陶瓷的硬度整体优于MgAl_(2)O_(4),在x=0.8时,硬度达到(13.53±0.24)GPa,比MgAl_(2)O_(4)提高了约9%;(Mg,Zn)Al_(2)O_(4)透明陶瓷的断裂韧性随Zn^(2+)离子的增加逐渐降低。Zn^(2+)离子的加入能提高MgAl_(2)O_(4)尖晶石透明陶瓷透过率与硬度。

C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体局部放电起始电压的试验研究

研究C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)环保绝缘气体的局部放电特性,可为环保型气体绝缘电气设备的设计制造及运维提供技术支撑。为此,利用针–板电极研究了极不均匀电场中C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体的交流局部放电起始电压(partial discharge initial voltage,PDIV),并分析了O_(2)的体积分数、气压以及电场不均匀系数对其PDIV的影响。试验结果表明:在0.15~0.25 MPa气压范围内,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中加入O_(2)体积分数不宜超过4%;而在0.35~0.65 MPa气压范围内,3种O_(2)占比中,在C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体加入体积分数为4%的O_(2)的方案相对最优。混合气体的PDIV随气压的变化会出现“驼峰效应”;O_(2)体积分数小于8%时,不均匀系数的增加能够有效减少C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)和C_(4)F_(7)N/CO_(2)这2种混合气体PDIV幅值的差别;而O_(2)体积分数高于8%时,不均匀系数的变化对2种混合气体幅值差别的改变影响很小。因此,从混合气体交流局部放电起始电压角度考虑,C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体具备应用于气体绝缘交流设备的可行性。

脉冲调制射频大气压SiH_(4)/He/O_(2)放电数值模拟研究

大气压等离子体放电由于设备简单,生产成本低,一直被广泛用于二氧化硅薄膜沉积中。较其他形式的放电,大气压脉冲放电由于其稳定、高效等特点在近年来引起了人们的广泛关注。为了更深入了解其反应机理,本文利用二维流体力学模型对脉冲调制射频大气压SiH_(4)/He/O_(2)的放电过程进行了研究,重点关注了脉冲放电中占空比与调制频率对等离子体的影响。结果表明:在平均功率相同的条件下,占空比对薄膜的沉积速率和质量具有重要影响。具体表现为,随着占空比减小,反应腔中各粒子密度均呈现出增加的趋势,且当占空比为0.4时,SiO_(2)密度约为10^(14) cm^(-3),高于连续放电三个数量级;同时电场对负离子的约束作用也随着占空比的减小而减弱,导致大量的负离子流向极板,形成了对薄膜的性能有益的负离子流;另外适当降低占空比还可以改善薄膜的均匀性。值得注意的是,适当降低调制频率也可以在不影响薄膜均匀性的情况下,提高薄膜沉积速率、改善薄膜附着性能,但其影响不如占空比显著。

C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体PD作用下气体和固体副产物生成特性

C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体以其优异的环保和绝缘性能成为目前最具潜力替代SF6应用于电力工业的气体绝缘介质。尽管O_(2)的加入可以在一定程度上提升C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体的绝缘性能和化学稳定性,但O_(2)加入及其体积分数变化对混合气体局部放电(partial discharge,PD)作用下气体和固体副产物生成特性的影响规律尚不清楚。因此通过针–板电极模拟设备内的金属突出物缺陷开展C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)96 h PD及其分解特性试验。研究发现C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中加入体积分数2%~4%的O_(2)可以显著抑制大部分副产物的生成,O_(2)体积分数大于6%时每秒累积放电量和平均放电量急剧增加,导致混合气体分解加剧;C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)在长时间PD作用下板电极表面中心区域出现较为明显的圆环状固体析出物,主要成分包括金属氧化物(CuO)、氟化物(CuF、CFx)、碳氧化合物(CO、CO_(2))和氮氧化合物(NO、NO_(2));体积分数4%的O_(2)加入对PD固体析出物的元素组成及其价态影响较小,但可以一定程度上减少其生成量,混合气体中O_(2)对金属导体的腐蚀作用弱于C_(4)F_(7)N。

悬浮放电下微氧及气压对C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体分解特性的影响

随着"碳达峰、碳中和"目标的提出,SF_(6)替代型环保C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体得到了广泛关注。为探究不同微氧和气压下C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体悬浮放电分解特性,开展了一系列气体分解实验,利用色谱质谱联用仪和脉冲氦离子化检测器色谱仪对分解产物进行了定性和定量分析。结果表明:在氧气体积分数为0%~10%和气压为0.25~0.65 MPa时,C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体主要分解产物为CF4、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(8)、CNCN和CF_(3)CN;随着氧气体积分数的增加,主要分解产物生成量的变化趋势均呈"U"型,氧气体积分数为4%时对气体分解的抑制效应最为明显;C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体分解产物生成量与气压呈负相关,C_(3)F_(6)和C_(3)F_(8)等大分子相较如CF4、C_(2)F_(6)等小分子在高气压下更难产生;不含氧气时C_(3)F_(6)/C_(3)F_(8)体积比值和0.25 MPa下C_(2)F_(6)/C_(3)F_(6)体积比值基本保持不变,适合作为这两类工况的悬浮放电特征量,在对悬浮放电进行类型识别时,必须考虑氧气体积分数和气压的影响并进行校正。

高镍LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)的锂离子导体Li_(3)PO_(4)的包覆改性及电化学性能研究

采用典型的溶胶-凝胶法,在高镍LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极颗粒表面包覆不同含量的Li_(3)PO_(4)锂离子导体。利用X射线衍射仪,扫描电镜对Li_(3)PO_(4)包覆前后的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)样品的晶体结构和微观形貌进行分析。结果表明,合成材料的层状结构明显,阳离子混排度低,并且Li_(3)PO_(4)成功包覆在LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)颗粒表面。另外,对4个样品进行了首次充放电,倍率放电和循环性能比较,结果表明经过Li_(3)PO_(4)包覆后的正极材料的综合电化学性能明显比未包覆样品优越。首次库伦效率从未包覆样品的84.2%提高到2%(质量分数)Li_(3)PO_(4)包覆样品的89.2%。而且在5C高倍率,2%(质量分数)Li_(3)PO_(4)包覆LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)的放电比容量是129.7 mAh/g,远远高于未包覆样品的92.6 mAh/g。同时,在常温和高温环境下循环100次后,2%(质量分数)Li_(3)PO_(4)包覆LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)的容量保持率比未包覆样品分别高出7.1%和9.9%。

CNTs-MnFe_(2)O_(4)复合正极对锂空气电池性能影响研究

采用水热法在碳纳米管上分别制备Fe_(3)O_(4)和MnFe_(2)O_(4)催化剂,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和氮气吸脱附等检测技术对其晶体结构、表面形貌,以及比表面积进行表征分析,通过循环伏安测试、电化学阻抗谱测试、恒流定容充放电测试,以及深度充放电测试,分别研究其对锂空气电池性能的影响。研究表明:CNTs-Fe_(3)O_(4)复合正极由于具有较好的催化活性,电池具有较低的充放电电势差为1.49 V,放电循环次数为43次,但由于其比表面积较小,使得电池的放电比容量较低为3268 mAh·g^(-1);而CNTs-MnFe_(2)O_(4)复合正极不仅表现高表面活性,还具有较大的比表面积和独特的孔径结构,电池的充放电电势差降低至1.27 V,循环次数增加至74次,放电比容量达到4227.5 mAh·g^(-1)。

放电等离子烧结制备NiFe_(2)O_(4)陶瓷的工艺优化及性能研究

以粒径为50 nm的NiFe_(2)O_(4)粉末作为原料,制备出单相NiFe_(2)O_(4)陶瓷,优化放电等离子烧结工艺,研究升温速率和保温时间对烧结块体物相、微观结构、致密度及磁性能的影响。结果表明,升温速率从30~60℃/min升高至60℃/min,致密度显著升高至97.7%。当升温速率升高100℃/min时,致密度升高至98.3%。且升温速率提高,块体的磁滞损耗下降;保温时间从4 min延长到12 min时,块体的磁导率和密度皆增大,但当保温时间超过12 min后,其密度及磁导率不升反降。并得出升温速率为100℃/min和保温时间12 min为最佳烧结工艺,所制备出的NiFe_(2)O_(4)陶瓷烧结体致密度为98.3%,磁导率为13000 H/m。