Cu-Nb-Si体系相平衡的实验研究和热力学模拟

通过关键实验、热力学建模和第一性原理计算相结合的方法研究Cu-Nb-Si体系的相平衡关系。制备16种三元合金,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜结合X射线能谱仪(SEM-EDS),测定三相和两相区范围,证实三元化合物τ1(Cu_(4)Nb_(5)Si_(4))的存在,同时测定Cu在NbSi_(2)和Nb_(5)Si_(3)相中的溶解度,最终确定Cu-Nb-Si体系在600和700℃的等温截面。基于文献和本工作的实验数据,结合第一性原理计算和CALPHAD方法,利用替代模型和亚点阵模型分别描述溶体相和中间化合物,对Cu-Nb-Si体系进行热力学计算,最终得到一套自洽的热力学参数。通过计算与实验结果相比较,所获得的热力学参数能再现可靠的实验数据。

磁性壳聚糖/Fe_(3)O_(4)/氧化石墨烯吸附剂的制备及其多染料吸附性能

为了提高壳聚糖的多染料吸附性能并使其便于固液分离,采用共沉淀法制备了壳聚糖、磁铁矿纳米颗粒、氧化石墨烯复合磁性吸附剂(CS/Fe_(3)O_(4)/GO)。系统的结构表征显示,CS包覆的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒均匀地分布在GO的表面。CS/Fe_(3)O_(4)/GO具有高达42.5 emu·g^(-1)的室温铁磁性,因此可在外加磁场中实现高效固液分离。研究表明,CS/Fe_(3)O_(4)/GO对亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)和刚果红(CR)等多种染料具有良好的吸附性能,溶液的pH、初始浓度和吸附时间对其多染料吸附性能具有显著影响。在最佳条件下,CS/Fe_(3)O_(4)/GO对MB、MO和CR的吸附量分别达到210.6、258.6和308.9 mg·g^(-1)。CS/Fe_(3)O_(4)/GO具有优异的循环利用性能,经5次循环后仍能保留90%以上的原始吸附量。采用吸附等温线和吸附动力学对CS/Fe_(3)O_(4)/GO的多染料吸附性能进行了拟合分析,并详细讨论了其吸附机理。

Ag−Zr−Y体系相平衡的实验测定与热力学计算

利用XRD、SEM−EDS技术研究Ag−Zr−Y体系在800、600和500℃的相平衡。测定Y在Ag_(2)Zr和AgZr相以及Zr在Ag_(51)Y_(14)、Ag_(2)Y和AgY相中的溶解度。在这些相图的等温截面中未发现三元化合物的存在。根据本研究和文献报道的实验数据,采用CALPHAD相图计算方法对Ag−Zr−Y体系进行热力学评估。采用置换溶液模型描述熔体相以及亚点阵模型描述二元化合物。通过优化得到一套自洽且能准确描述Ag−Zr−Y体系的热力学参数。计算几个代表性的等温截面和液相面投影图,并构筑Ag−Zr−Y体系的希尔反应图。计算结果与实验数据相吻合。

磁性壳聚糖吸附剂的季铵盐改性及磷吸附性能

为提升吸附剂的固-液分离效率及磷吸附选择性,以粉煤灰磁珠(CMS)为磁核,以甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)改性的壳聚糖(CS)为壳层材料,制备了磁性CMS/CS/MAPTAC吸附剂。利用热重分析、X射线衍射、振动样品磁强计、扫描电镜、红外光谱仪和X射线光电子能谱对CMS/CS/MAPTAC进行了系统表征。研究表明,CMS颗粒均匀分布于CS基体中,MAPTAC以化学键形式与CS结合。所得CMS/CS/MAPTAC具有16.8 emu/g的强磁性,因而可利用磁场实现高效固-液分离。磷吸附试验表明,CMS/CS经MAPTAC修饰后,磷吸附性能大幅提升。在pH=4.0,25℃条件下,其最大磷吸附容量可达50.7 mg/g。溶液pH、时间、浓度、温度和共存阴离子等因素对磷吸附性能具有显著影响。吸附动力学和等温线模拟表明,CMS/CS/MAPTAC的磷吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,以单分子层化学吸附为主。经过五次循环利用后,CMS/CS/MAPTAC仍保留60%以上的磷吸附性能。

Zr-Cr-Y体系相平衡的实验测定和热力学计算

采用关键实验和相图计算相结合的方法对Zr-Cr-Y体系的相平衡进行研究。采用熔炼法制备8种不同成分的Zr-Cr-Y合金,借助X射线衍射和扫描电镜对Zr-Cr-Y三元系的1000、900、800和600℃等温截面进行实验测定。结果表明,该体系存在BCC(Cr)+HCP(Y)+αCr_(2)Zr、BCC(Zr)+HCP(Y)+αCr_(2)Zr和HCP(Zr)+HCP(Y)+αCr_(2)Zr等3个三相区。根据本工作获得的相平衡数据,对Zr-Cr-Y三元系进行热力学建模,采用CALPHAD(calculation of phase diagrams)方法对该三元系进行热力学优化,获得一套能准确描述Zr-Cr-Y三元系的热力学参数。计算结果与实验数据吻合较好。