n-nc-Si:H低温制备工艺及其在柔性钙钛矿太阳电池中的应用

【目的】为在低温工艺下制备出适用于柔性钙钛矿太阳电池的高性能电子传输层,需要对电子传输层材料及制备条件进行研究。【方法】将n型氢化纳米晶硅薄膜作为柔性钙钛矿太阳电池电子传输层,研究衬底温度对薄膜性能的影响,并优化电子传输层与钙钛矿层界面处理工艺和结构。【结果】得到暗电导率、光透过率、表面形貌适用于柔性钙钛矿太阳电池电子传输层的n型氢化纳米晶硅薄膜低温制备条件,经过界面优化处理的柔性钙钛矿太阳电池转换效率达到14.66%。【结论】在低温工艺下制备出了高性能的电子传输层及柔性钙钛矿太阳电池,对进一步开展叠层钙钛矿太阳电池的研究具有指导意义。

半再生重整装置催化剂硅中毒现象及分析

某炼油企业的半再生重整装置因重整催化剂活性下降而停工,更换了第一反应器和第二反应器的催化剂。对旧催化剂进行分析后发现,第一反应器催化剂二氧化硅质量分数高达20.40%,因此判断重整催化剂发生了硅中毒。在硅中毒期间:第一反应器的温降由初期的73.70℃下降到末期的20.12℃,重整反应后移到第二反应器;循环氢的氢气纯度上升到90%,纯氢产率下降到2.17%;稳定汽油RON(研究法辛烷值)下降到83.7。重整催化剂硅中毒较为罕见,其表现与氮中毒相似,容易误判为催化剂氮中毒。对硅进行溯源,确认是原油携带。分析认为:重整预加氢捕硅剂无法完全捕获所有硅,导致部分硅穿透预加氢系统;硅对预加氢催化剂的影响小于对重整催化剂的影响;硅中毒会导致催化剂的氯流失,需要加大注氯量。

B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢溶液中的摩擦学行为研究

采用闭合场非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢表面沉积硼、氢掺杂类金刚石碳(B_(4)C&H-DLC)薄膜,利用扫描电镜(SEM)、Raman、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕和线性往复摩擦试验机等系统分析了B_(4)C&H-DLC薄膜的结构、力学性能及过氧化氢水溶液中与不同对偶球的摩擦学行为.结果表明:B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Al_(2)O_(3)球相对摩擦时,有严重的磨粒磨损行为,摩擦系数与磨损率较高.此外,B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Si_(3)N_(4)和SiC球相对摩擦时发生了复杂的摩擦化学反应,形成了硅胶和硼酸的摩擦化学产物,发挥了减摩抗磨作用[磨损率较低分别为0.8×10^(-7)和1.0×10^(-7)mm^(3)/(N·m)].因此,本研究为碳基薄膜在氧化条件下摩擦副的合理设计和应用提供了试验依据,同时也为保护在苛刻环境工作的机械部件提供了1种可行方法.

二氧化硅颗粒堆积空隙中氢气分子的核磁共振谱学特征研究

本文研究了一系列不同尺寸二氧化硅小球堆积空隙中氢气分子的核磁共振信号特征,观察到氢气分子化学位移随着小球堆积空隙尺寸减小逐渐向高场变化的现象.结合变温氢谱、氢气自扩散系数测量及扫描电镜等实验结果,认为两个因素的共同作用是该现象产生的原因,即:1)抗磁性的二氧化硅小球所导致的磁场不均匀性分布随小球尺寸变化而变化;2)处在小球空隙内不同位置的氢气分子间存在快速交换.本文结果展示了氢气作为探针分子用于微纳空隙尺寸测量的可能性.

焦化汽柴油加氢捕硅剂的制备及性能评价

目的脱除焦化汽柴油馏分中的有机硅化合物,避免催化剂硅中毒。方法以拟薄水铝石粉为载体制备原料,镍钼为活性金属组分,采用等体积浸渍法制备了加氢捕硅剂,利用N 2吸附脱附、X射线衍射、吡啶红外光谱、扫描电镜等方法对其进行分析表征,并在200 mL加氢中试装置上考查了捕硅剂的脱硅活性和2000 h活性稳定性。结果自主开发的捕硅剂比表面积和孔容较高,酸性适宜,活性金属分布均匀,强度满足工业装置装填要求。捕硅剂的脱硅活性较高,在典型的工业条件下,脱硅率>90%,在2000 h活性稳定性试验过程中,脱硅率稳定>90%,活性稳定性良好,且具有较高的容硅能力。结论自主开发的捕硅剂具有广阔的工业应用前景,对清洁燃料的生产及保护装置的长周期稳定运行具有十分重要的意义。

含氢硅油对氟硅密封剂性能影响

研究了不同种类的含氢硅油对脱氢型氟硅密封剂力学性能、耐介质性能及耐热性能的影响。结果表明,甲基含氢硅油作交联剂时密封剂力学性能较好,随着活性氢质量分数的增加,拉伸强度和硬度上升,断裂伸长率下降;采用含氢氟硅油作交联剂时,密封剂的耐介质性能相对最好;苯基含氢硅油作交联剂时,氟硅密封剂的耐热性能相对最好。

双组分缩合型透明灌封胶的制备及性能研究

将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、含氢硅油混合制得A组分,以二甲基硅油为主体,与交联剂、硅烷偶联剂、催化剂混合制得B组分;A、B组分按10∶1混合制得深层固化性能优异的双组分缩合型室温硫化(RTV-2)硅橡胶。研究了活性氢质量分数不同的含氢硅油及其用量对RTV-2硅橡胶性能的影响。结果表明,优选活性氢质量分数为0.36%的侧含氢硅油,且当添加量为3 g时,制得的硅橡胶综合性能最佳,能够满足LED照明灯具密封防水及粘接需求。

废润滑油加氢催化剂失活机理研究

目的研究废润滑油加氢催化剂失活机理。方法以NiMo/γ-Al_(2)O_(3)催化剂为研究对象,对加氢前后的催化剂和油品进行表征分析,从而找出催化剂失活的原因。结果该催化剂的初始加氢活性很好,对硫(S)、氮(N)及氯(Cl)3种杂元素的脱除率可分别达到83.6%、81.7%和99.7%。但随着反应的进行,从第4周起,催化剂活性下降严重。对反应前后的催化剂进行表征发现,反应后催化剂比表面积和孔容大幅下降,且反应后催化剂成分中硅含量显著增多。结论造成催化剂活性下降的原因并不是活性金属纳米颗粒的流失,也不是催化剂微观结构的破损,而是随着加氢反应的进行,一方面,油品中的硅加氢后沉积在催化剂表面,致使活性位点被覆盖而无法与反应物接触;另一方面,在固定床管路中堆积的硅限制了传质传热效率,降低了反应活性。

改性聚乙烯醇协同硅酸盐水泥制高强防水石膏

以脱硫石膏为基料,以液碱活化聚甲基氢硅氧烷(PMHS)催化改性聚乙烯醇(PVA)防水剂协同硅酸盐水泥研发高强防水石膏。探究了改性PVA防水剂、硅酸盐水泥对脱硫石膏标准试块表面吸水率、力学性能和软化系数的影响;通过红外光谱确定改性疏水剂、硅酸盐水泥单独及协同研发强防水石膏的连接形式;通过热重仪分析不同掺加剂对石膏热稳定性的影响;研究表明,改性PVA防水剂协同硅酸盐水泥制高强防水石膏的最佳配比为:防水剂120 g、硅酸盐水泥150 g,此时表面吸水率9.35%,绝干抗压强度22.54 MPa、软化系数67.57%,同时有效提高了纸面石膏板的热稳定性。

铝基碳化硅复合材料镍镀层氢释放规律

铝基碳化硅复合材料具有高导热率、低热膨胀以及尺寸稳定性好等特点,广泛应用于空间微波组件管壳产品。为满足其应用于天线微波组件时的导电、焊接、散热等功能特性要求,铝基碳化硅复合材料需要进行化学镀镍,此过程会引入氢,由此对释氢、控氢提出明确需求。基于此,对铝基碳化硅镀镍的氢分布进行研究,采用SEM、XRD等方法分析材料微观结构表征,结果表明,基材与镀层均存在一定的孔隙结构,为氢的存贮提供场所;采用氢微印的实验方法表征氢的分布,结果表明铝基碳化硅镀镍中的氢规律为:铝基碳化硅镀镍后,氢分布在镀镍层和镀层下浅层基体中,且随着时间的延长,氢自发向深层基体扩散;氢主要分布在Al基体中,SiC颗粒上较少,且主要分布在基材及镀层中的微孔及位错缺陷处。采用TDS对不同温度除氢后的铝基碳化硅镀镍的氢释放量进行测试,表明高温除氢后释氢明显降低,且温度高有利于氢释放。

氢氧化铝阻燃剂的表面改性及其在聚丙烯中的应用

采用含氢硅油对氢氧化铝(ATH)阻燃剂进行表面改性,探讨了含氢硅油用量、时间、温度等工艺因素对ATH改性的影响,并通过热重分析和傅里叶变换红外光谱仪分析了表面改性ATH的热稳定性和表面结构。将表面改性后的ATH填充到聚丙烯(PP)中,并对复合材料的力学性能、阻燃性能及断面形貌进行分析。结果表明,ATH表面改性的最佳工艺为含氢硅油用量1.0%、改性时间30 min、温度80℃。含氢硅油不仅提高了ATH本身的热稳定性,也明显改善了复合材料的力学性能。

改性聚硅氧烷稠油破乳剂的合成及其性能

以含氢硅油、烯壬基酚聚醚与甲基丙烯酸十二酯为原料制备了一种梳型改性聚硅氧烷稠油破乳剂(GPX1),并用FTIR、1HNMR、单滴法、表面张力法、微生物降解法对聚合物GPX1进行了表征和测试。结果表明,液膜的破裂速率常数k含GPX1的自来水=0.257 46,高于k含SP169的自来水=0.218 84,说明GPX1能够有效降低液膜稳定性,加快液膜的排液速率。微生物降解性能测试结果表明,投加90 mg/L的GPX1于耗氧活性污泥中,24 h后体系中COD降到24.8 mg/L,低于空白值33.4 mg/L。破乳性能测试结果表明,GPX1与腰果酚胺醛树脂按质量比4∶6可得出最佳复配破乳剂FW1,再将100 mg/L FW1、80 mg/L聚合氯化铝与3 mg/L阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)进行复配,对制备的乳状液破乳效果达到最佳,脱水率可达到98.32%,污水含油量为19.7 mg/L,油水界面整齐。

草酸二甲酯加氢合成乙二醇反应的研究

在微型管式反应器中,采用Cu/SiO2催化剂,在温度190～210℃、压力1～3MPa、草酸二甲酯(DMO)与氢气的摩尔比(氢酯比)40～120、DMO空速6.0～25.0mmol/(g.h)的条件下,对DMO加氢制乙二醇的反应进行了研究。实验结果表明,高温、高压、高氢酯比和低DMO空速都能提高DMO的转化率和乙二醇的收率,但同时也增加了副产物的选择性。较适合的反应条件为:压力2MPa,温度205～210℃,氢酯比80～100,DMO空速10.0mmol/(g.h)。动力学研究表明,DMO加氢反应符合Langmuir-Hinshelwood吸附反应动力学模型,表面反应为速率控制步骤,氢气不解离吸附,由此得到了相应的动力学方程及参数。统计检验结果表明,该模型对DMO加氢反应高度适定。

Ni金属诱导晶化非晶硅(a-Si∶H)薄膜

对在氢化非晶硅薄膜(a-Si∶H)上溅射金属Ni的样品进行金属诱导晶化(MIC)/金属诱导横向晶化(MILC),制备多晶硅薄膜(p-Si)的工艺及薄膜特性进行了研究。XRD测量结果表明非晶硅在500℃退火1 h后就已经全部晶化。金属诱导晶化的优选晶向为(220),而且晶粒随退火时间的延长而长大。非晶硅薄膜样品500℃下退火6 h后的扫描电镜照片显示,原金属镍覆盖区非晶硅全部晶化,晶粒均匀,平均晶粒大小约为0.3μm,而且已经发生横向晶化。EDS测试Ni在晶化的非晶硅薄膜中的原子百分含量分析表明,金属Ni在MILC过程中的作用只是催化晶化,除了少量残留在MILC多晶硅中外,其余的Ni原子都迁移至晶化的前沿。500℃下退火20 h后样品的Raman测试结果也表明,金属离子向周边薄膜扩散,横向晶化了非晶硅薄膜。

红外光谱法测定聚醚硅油中含氢硅油的含量

以烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和含氢硅油为原料,以辛酸亚锡为催化剂,甲苯作溶剂,采用溶液聚合的方法合成了一种新型聚醚硅油。用红外光谱法对合成样品中残留的含氢硅油进行定量分析,利用含氢硅油中Si—H键在2 167 cm-1处的吸收峰,选择司班-60作为内标物,以朗伯-比尔定律为理论依据,推导出样品和内标物的吸光度比(Y)与质量比(X)的线性关系式为Y=kX(k为常数),从而建立了直接红外光谱法测定聚醚硅油中含氢硅油含量的方法。实验测定内标工作曲线为Y=2.072 1X+0.296 3,相关系数r2=0.998 9,通过对方法重现性和回收率的测定,得到了较为满意的结果。该法是确定合成聚醚硅油产品的反应程度和控制产品质量的一种必要手段,同时为调整聚醚硅油的性能提供了依据;从而确定了最佳合成工艺路线及工艺条件。将合成的聚合物经处理后进行了应用实验,该聚合物对醇系和苯系化合物的萃取效果很好,具有广泛的应用前景。

基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数;通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率;利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合,给出了a-Si:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性,将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较,结果显示两条曲线基本重合,可见这是确定a-Si:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.

稀土固体超强酸催化D4和D_4~H开环共聚合制备二甲基含氢硅油

二甲基含氢硅油是制备二甲基硅橡胶不可缺少的原料,其性能对硅橡胶性能有较大影响。针对二甲基含氢硅油传统制备方法存在的缺点,本文中采用高活性、便于处理、能重复利用、低腐蚀性的稀土固体超强酸SO42-/Ti O2/Ln3+催化八甲基环四硅氧烷(D4)与1,3,5,7-四氢-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷(D4H)开环共聚合,制备了二甲基含氢硅油。系统考察了共聚合反应的规律,并探索了所得产物在加成型硅橡胶制备中的应用。结果表明,用SO42-/Ti O2/Nd3+做催化剂,[SO42-]=1.85 mol/L,[Nd3+]=0.05 mol/L时,在80℃聚合60 min,获得的二甲基含氢硅油收率为87.9%,相对分子质量为4.23×104,相对分子质量分布指数为3.07。当单体按照D4H/(D4H+D4)=30%,共聚单体与封端剂摩尔比为178.5∶1时,所得硅橡胶性能最佳。

氢稀释对纳米晶硅薄膜微结构的影响

采用电感耦合等离子体化学气相沉积技术制备了氢化纳米硅薄膜,利用Raman散射、X射线衍射、红外吸收等技术对不同氢稀释条件下薄膜的微观结构和键合特性变化进行了研究。结果表明,较高的氢稀释比导致薄膜从非晶硅到纳米晶硅的结构转化,随着氢稀释比的增加,所沉积薄膜的晶化度及纳米晶硅的晶粒尺寸单调增加,纳米硅颗粒呈现在(110)方向的择优生长趋势。键合特性分析显示,随氢稀释比增加,薄膜中整体键合氢含量减小,而SiH2键合比例呈现显著增加趋势,该结果反映了氢原子刻蚀和纳米硅界面面积比的同时增强。光学吸收谱分析表明,通过改变反应气体的氢稀释比,可实现从1.72～1.84eV光学带隙可调的纳米硅薄膜制备。

含氢硅油改性稀土荧光竹塑复合材料的耐水性

为提高稀土荧光竹塑复合材料的耐水性能,拓宽其应用范围。利用含氢硅油改性竹粉和铝酸锶荧光粉表面,熔融共混,注塑成型的方法制备稀土荧光竹塑复合材料。通过接触角测量仪、荧光分光光度计、电子万能试验机、扫描电镜等仪器研究含氢硅油改性对复合材料接触角、吸水性能、发光性能和力学性能的影响。结果表明:未改性复合材料表面具有亲水性,改性复合材料表面具有疏水性。相比于未改性复合材料,改性复合材料的吸水率和吸水厚度膨胀率较低。经11 d水浸泡,改性复合材料的相对发光强度下降28.82%显著低于(P<0.05)未改性复合材料的46.40%,改性复合材料的发光性能耐水性更好。随着浸水时间的延长,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度均下降并趋于稳定,冲击强度先增大后减小,然后趋于稳定,与未改性复合材料相比,改性复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度的下降率较低(P<0.05),改性复合材料的力学性能遇水更稳定。扫描电镜显示,改性复合材料中荧光粉和竹粉在基体中分散较均匀、团聚减少、界面黏合强度改善。复合材料经含氢硅油改性后,游离羟基数量减小,羟基吸收峰向低波数移动,在1 387.75 cm-1处出现Si-CH3的特征吸收峰,表明含氢硅油与竹纤维和荧光粉表面羟基发生了化学反应,研究结果对提高稀土荧光竹塑复合材料的耐水性具有实际意义。

聚硅氧烷原油破乳剂的合成与应用

以含氢硅油为主链,在反应温度90℃,反应时间5.5 h,催化剂用量35 mg/L的条件下与甲基丙酸(MAA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)通过氢化加成反应,合成了具有梳型结构的聚硅氧烷原油破乳剂。本文通过单因素实验考察MAA、MMA、BA不同摩尔比对长庆油田宝塔区原油破乳效果的影响,确定最佳MAA、MMA、BA摩尔比为4∶3∶2。在70℃、破乳剂加量100 mg/L的条件下,处理120 min后原油的脱水率达87.46%。在破乳条件相同的情况下,将该破乳剂与破乳剂DB-2000按质量比8∶2复配使用,原油脱水率可达90.58%。所合成的破乳剂具有良好的应用效果。