生物质高温气化重整制氢实验研究

在自行设计的固定床气化炉实验台上开展序批式进料模式的生物质（白松木屑）高温气化实验研究,重点考察反应温度、水蒸气流率以及物料粒径等不同工况条件对生物质气化产气特性的影响,实验结果表明,在800～950℃的范围内,每千克白松木屑的氢产率为21.91～71.63g H2。不同水蒸气流率下H2平均浓度变化不大,CO平均浓度随水蒸气流率的增加略有增大,气体平均热值在11.87～12.04kJ/m3内变化。实验条件下水蒸气流率为20.2g/min时的氢气产率最大。随着生物质给料粒径的减小,气体产率和气化效率均减小。

高导热环氧树脂介电复合材料研究进展

综述了近年来应用于电气电子行业的高导热环氧树脂介电复合材料研究进展,介绍了导热机理和导热模型,讨论了填料种类、粒径、形貌、颗粒复配及体系空隙、界面等影响因素对材料导热性能和介电性能的影响,并展望了高导热环氧树脂介电复合材料的发展方向。

纳米流体研究进展

纳米流体作为一种新型高效换热工质展现出良好的换热性能引起了许多研究者的关注。本文综述了纳米流体在热导率、对流换热系数、比热容、黏性以及稳定性五个方面的研究进展。重点介绍和讨论了纳米流体热导率提高的机制、影响纳米流体热物理特性的因素以及纳米流体研究各方面面临的挑战性问题,并对纳米流体的未来研究进行了展望,指出将复合纳米材料的制备与纳米流体性质结合有可能成为增强新型换热工质效能的有效途径之一。

α-氧化铝粒径和形貌对GIS用环氧树脂复合材料介电性能和热性能影响的研究

采用不同尺度和形貌的α-氧化铝(α-Al_2O_3)复配制备环氧树脂绝缘复合材料,运用扫描电子显微镜观察复合材料形貌,运用介电强度测试仪、动态机械热分析仪、激光热导仪等研究α-Al_2O_3复配对材料介电性能和热性能的影响。结果表明:多尺度无规α-Al_2O_3(12μm/2μm)复配提高了环氧树脂的击穿强度、击穿稳定性及玻璃化温度,热导率略有下降;小粒径球形α-Al_2O_3(2μm)与无规α-Al_2O_3(12μm)复配,热导率有所提高,但是降低了环氧树脂的击穿性能及玻璃化温度。这主要归因于不同尺度和形貌的α-Al_2O_3和环氧基体间的界面和体系间的空隙不同。

工业园区固废数据管理与应用平台的设计与实现

针对工业园区渣、尘、泥等典型固废资源化和污染溯源信息分析管理的需求,建立了工业园区固废数据管理与应用平台(ISWBDS),该平台基于MVVM模式的Vue.js框架开发,采用Python开发的RESTful接口提供数据服务,实现了园区、企业和生产线三个层级的信息管理;ISWBDS平台针对固废数据多源、异构的特点,建立了固废数据分布式采集系统,采集的数据包括不同公司的报表类数据、DCS现场数据和视频数据等;为了满足多源异构数据的存储,运用实时数据库Redis、关系型数据库MySQL和分布式文件存储等多种数据存储技术,建立了固废数据混合存储系统。ISWBDS平台实现了包括园区/企业/生产线层级资源环境效率分析和生产线运行状态评估等管理功能,为园区/企业提供了方便的管理工具。

环氧树脂/微纳米α-氧化铝复合材料电气性能和热性能

采用熔融浇注法制备新型GIS用环氧树脂/微纳米α-氧化铝(α-Al_2O_3)绝缘复合材料,运用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料形貌,运用介电强度测试仪、介质损耗测试仪、动态机械热分析仪等研究微纳米α-Al_2O_3对材料电气性能和热性能的影响。结果表明:微纳米α-Al_2O_3复合颗粒提高了环氧树脂材料的威布尔击穿强度,耐击穿稳定性以及玻璃化温度,降低了介电常数,但是对热导率影响不大,这主要归因于纳米α-Al_2O_3和环氧基体间界面作用。

锌源对纳米氧化锌形貌和光致发光性能的影响

通过改变锌源中SiO_2的添加量,研究了Zn源的变化对产物形貌和光致发光性能的影响,并探讨了产物的生长机理。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、室温光致发光谱(PL)等对产物形貌和性质进行了表征。SEM结果表明产物形貌经历了从铅笔状到钉状再到棒状的变化过程。XRD结果说明所有产物沿c轴择优生长。PL表明产物绿光发射峰相对较强,紫外发射峰相对较弱。锌源电镜照片及锌源的残余物照片表明SiO_2粉的加入改变了锌源的蒸发速率。

O2流量对ZnO形貌和发光性质的影响

采用热蒸发Zn粉的化学气相沉积方法研究了氧气(O_2)流量对产物形貌和光致发光性质的影响,并采用计算流体动力学软件FLUENT模拟了O_2和锌蒸汽的浓度分布。扫描电镜照片和模拟结果显示:在O_2流量从0.06sccm到2sccm变化过程中,纳米ZnO结构从一维针状和棒状结构向三维花状结构转变。较小的O/Zn比有利于形成一维产物,较大的O/Zn比有利于生成三维产物。X射线衍射谱图说明,在合适的O_2流量下,更多的晶粒沿着c轴择优生长。光致发光谱图和模拟结果说明:随着O_2流量的增加,产物绿光发射峰强度相对减弱,紫外发射峰相对强度增加,绿光发射峰是由O空位引起的。

水在纳米管道中流动行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了纳米管道内水分子的流动行为.考察了压强差、管道直径和管道长度对通量的影响,验证了流体在直径为2～2.8 nm管道中的流动行为符合Hagen-Poiseuille(HP)方程.研究发现,末端效应具有长度依赖性,对于较短的管道其末端效应更为显著.为了深入了解真实非均匀管道的流动行为,使用直径不同的2种管道以不同的连接顺序组合成4种非均匀管道模型,最终得到了不同的流量.提出了二元管道模型,对非均匀管道内的流动行为进行了初步探讨.

典型含锂矿物焙烧提锂研究进展

作为一种新型能源和战略资源,锂的开发利用已成为当前科技和工业关注的焦点.盐湖卤水提锂和矿石提锂是制备碳酸锂、金属锂及各种锂化合物的主要途径.通过技术创新和改造,进一步降低成本是矿石提锂技术的发展趋势.本文论述了当前的主要提锂工艺,从焙烧工艺条件、锂回收率、焙烧能耗和装置规模角度对提锂工艺进行了评价.在此基础上,进一步对比分析了工业普遍采用的锂矿石回转窑焙烧技术和流态化焙烧技术.与石灰石焙烧法相比,硫酸法、硫酸盐法、氯化焙烧法以及压煮法焙烧能耗低、锂的浸出率高,是提锂工艺发展的方向.对比发现,无论采用何种工艺,其锂矿石的高温焙烧都是不可或缺的步骤.尽管回转窑焙烧技术已日趋成熟,但其存在焙烧能耗高、高温下焙烧不均匀及熔融结圈等问题,这为流态化焙烧技术的发展提供了发展空间.与回转窑焙烧相比,流态化焙烧具有脱氟/转型效率高、生产强度大、能耗相对较低的优势,其成功开发将对提升含锂矿物的焙烧效率和生产能力、降低焙烧能耗具有重要意义.

煤焦油分离过程模拟与优化

利用计算机模拟和优化手段,应用Aspen Plus模拟软件,采用严格热力学分析计算方法,建立了煤焦油分离的3个主要流程(IRH、考伯斯、吕特格式)。采用UNIQ-RK方程以表征复杂的焦油体系的汽-液平衡,通过对塔板数、进料位置、回流比和侧线采出位置对能耗和分离效果影响的灵敏度分析确定最终工艺参数。在相同的设计基础和要求下,从分离效果和能耗方面对3种分离工艺进行比较,得到最优工艺流程。模拟结果对工业过程的设计和改造具有一定的指导意义。

煤焦油加氢裂化集总动力学模型的研究

基于对煤焦油加氢过程分析,建立了煤焦油加氢裂化五集总(煤焦油、汽油、柴油、气体、焦炭)动力学模型。利用煤焦油加氢裂化的实验室小试结果,对加氢反应过程的动力学参数利用MATLAB软件编程进行了回归。结果表明,该模型能很好的预测产品的分布,其计算结果和实验值一致。在此基础上重点讨论了在一定温度下空速、氢油比、氢气的初始压力等操作条件对产品分布的影响,为进一步工艺流程的优化提供了依据。

离子液体的凝聚态化学研究

离子液体是可以替代传统溶剂实现高效、低碳、清洁、循环新过程新技术的新型溶剂,在完成“双碳”目标中具有重要的应用价值。同时,离子液体是一种典型的“软凝聚态物质(软物质)”,对它的认识和应用依赖于对其内部多尺度微观结构的研究,这需要以“凝聚态化学”的思想作为未来的研究方向,即对离子液体体系的组成、结构、性质、功能及它们之间的内在关系进行多层次的研究,进而实现对实际应用体系中传递过程和反应过程的调控。在本文中,我们以“凝聚态化学”的视角简要综述了对离子液体的研究。首先介绍了离子液体的化学结构和物理性质,指出理解离子液体性质的变化必须要研究其内部的结构。然后,我们介绍了离子液体从分子层面到纳微尺度的结构,包括离子对、氢键、氢键网络、团簇、界面结构和纳米限域结构。最后,我们对离子液体“凝聚态化学”研究的未来进行了展望。

基于本体的化学数据资源集成系统设计及应用

大量分布式异构化学数据资源的集成以及数据应用对个性化数据集成的需求是化学数据资源集成共享面临的2个问题。本文根据化学数据资源的特点,建立了Chem DR本体,实现了数据资源的顶级抽象。在此基础上结合化学主题数据库的具体需求建立了Chem DR的子本体Onto Chem DB,实现了集成资源的语义环境搭建。在以上本体模型的指导下,本文设计并搭建了化学数据资源集成系统。该资源集成系统主要分为,面向数据的集成和面向数据应用的集成2个模块,实现了本地和Web化学数据资源的集成,并为数据与具体应用的集成及面向应用的个性数据集成提供了开发接口。本文以本地量化计算热化学数据资源在化学主题数据库的集成为例,描述了系统集成新数据源和集成数据展示功能,结果表明本系统有较好的扩展性和易维护性。

微型流化床中的等温微分反应特性

利用自主研制微型流化床反应分析仪(MFBRA),针对石墨燃烧反应研究该仪器的等温微分反应特性.测试结果表明:MFBRA最大程度地抑制了内外扩散作用,利用等温方法求算的石墨燃烧反应的活化能为160～170kJ/mol,指前因子106s-1,证明石墨燃烧符合成核与生长机理模型.利用热重程序升温的测试结果与该MFBRA测试结果基本一致,表明MFBRA所测试的石墨燃烧动力学参数及基于此分析建立的机理模型的准确性,也证明了微型流化床反应分析仪具有等温微分反应特性.对比热重非等温与MFBRA等温动力学求算方法还揭示了:等温动力学方法可将反应速率常数和模型函数分离,大大地简化了求算过程,提高了动力学参数的准确性.

有序宏孔-介孔TiO_2薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

我们使用表面活性剂P123和聚苯乙烯球双模板技术,合成了多级有序的宏孔/介孔TiO2薄膜,并将其与P25多孔薄膜复合形成双层结构的染料敏化太阳能电池光阳极.实验结果表明,宏孔/介孔TiO2薄膜层的引入,有效地提高了光阳极对太阳光的散射以及捕获能力,从而提高了染料敏化太阳能电池的光电转化效率.与使用单一P25光阳极的染料敏化太阳能电池相比,双层TiO2结构的染料敏化太阳能电池所产生的短路光电流密度从7.49上升到了10.65mA/cm2,开路电压也从0.65提高到了0.70V.在太阳光强度为AM1.5时所测得的光电转化效率表明,双层TiO2结构的染料敏化太阳能电池的光电转化效率为5.55%,比单层P25结构的染料敏化太阳能电池的光电转化效率提升了83%.

醋酸甲酯-丙烯酸甲酯-醋酸-丙烯酸四元体系汽液相平衡的测定关联与精馏模拟

本文系统地测定了醋酸甲酯、丙烯酸甲酯、醋酸和丙烯酸体系的二元汽液相平衡实验数据,为生产丙烯酸新工艺后续产物的分离提供了数据支撑。同时采用NRTL活度系数模型对所测相平衡数据进行了热力学关联,回归了相应的模型参数。经验证模型的预测值和实验值相吻合。在此基础上,利用Aspen Plus模拟软件对该四元体系丙烯酸的分离进行了流程模拟及优化。模拟结果实现了高纯净产品的分离,为丙烯酸新工艺分离技术的工业化提供了重要的指导。

类胆碱离子液体中多级结构Bi2S3的形貌调控合成

本文通过简单温和的溶液合成方法,在类胆碱离子液体体系中制备了纳米线簇、绒球状、海胆状和纳米花状等不同形貌可控的Bi_2S_3纳米材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子透射电镜(TEM)对样品的形貌与结构进行了分析表征.实验结果表明,IL/H_2O/PEG-200的比例在调控不同形貌的Bi_2S_3形成过程中起到了决定性的作用.同时也研究了离子液体阳离子烷基侧链的长度和反应时间对样品形貌形成过程的影响.基于晶体分裂和溶解-重结晶过程对不同形貌Bi_2S_3样品的形成机理进行了分析讨论.