负性光敏聚酰亚胺的种类及研究进展

由于优异的综合性能,负性光敏聚酰亚胺已成为微电子领域不可或缺的材料,根据负性光敏聚酰亚胺结构和合成工艺的不同,总结了其主要种类和研究进展。随着微电子技术的高度集成化和扇出型晶圆级封装技术的发展,对负性光敏聚酰亚胺材料提出了更高的要求,如更低的介电常数、更低的热膨胀系数和更低的固化温度等。本文进一步介绍了负性光敏聚酰亚胺材料的不同改性方法及其微观作用机制,并对比分析了各类改性方法的优缺点,为高性能负性光敏聚酰亚胺材料的设计开发提供理论基础。

复配絮凝处理高浓度含盐原油罐切水的研究

采用不同类型絮凝剂聚合[聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)]处理高浓度含盐原油罐切水,探索絮凝剂投量浓度、搅拌速度、p H值和投加时间间隔对絮凝效果的影响。结果表明:复配使用絮凝剂聚合氯化铝与阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)处理高浓度含盐原油罐切水的絮凝效果更佳。絮凝剂的投量浓度、絮凝搅拌速度、p H值和投加间隔时间均影响絮凝的效果,其中絮凝剂的用量影响最大。较为适宜的絮凝条件:p H值为6~11,PAC投量浓度为400 mg/L且混合搅拌速度为200 r/min,CPAM投量浓度为1.0 mg/L且混合搅拌速度为100 r/min,2种絮凝剂的投加间隔为60 min。絮凝对浊度的去除率高达98.7%,固体悬浮物(SS)的去除率高达96.5%,废水中的石油类含量从0.339 mg/L降到0.115 mg/L,废水的氨氮、化学需氧量(COD)以及254 nm波长紫外光下的吸光度(UV_(254))的去除率分别达到55.0%,36.6%和20.4%,最终絮凝出水的总铁含量从41.85 mg/L降到5.42 mg/L。

超级电容器电极用Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的研究进展

碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))作为一种MXene材料,具有独特的结构和优良的导电性、稳定性以及优越的电化学性能,常被用作超级电容器电极材料。本文结合碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))材料层状结构的特性,梳理了超级电容器电极用Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的研究进展,重点阐述了Ti_(3)C_(2)T_(x)材料的结构、性能、制备以及通过不同技术手段与多类材料复合后的电化学性能;归纳了Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料性能提升的原因,包括增大层间距、提供更多活性位点、提高坚韧性等;最后指出Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的未来研究重点,如探究新的基体母相、丰富刻蚀方法、改进现有复合材料、探究更多更高效的复合材料等。

锂离子电容器正极材料的研究进展

锂离子电容器是介于锂离子电池和超级电容器两者之间的储能器件,兼具高能量密度和高功率密度,被认为是最有前途的电能储存系统之一。本文总结近年来碳基和嵌锂型正极材料的研究进展,详细介绍碳基和嵌锂型电极材料的分类和改性方法。为提高锂离子电容器的使用性能,通过微观结构调控、表面修饰、掺杂改性及复合材料等手段进一步优化正极材料,进行正负极动力学匹配,综合提高其电化学性能。最后梳理出未来锂离子电容器正极材料的研究热点集中在对正极材料微观结构的调控优化、元素掺杂和表面改性以及与其他材料复合等方面,并指出未来发展方向在于优化碳材料的结构与组成、克服倍率和循环性能的限制以及开发在高压下更稳定的正极材料等。

双曼尼希碱缓蚀性能的量子化学研究

以4-甲基苯乙酮、甲醛和正己胺为原料合成了单曼尼希碱(MPE)和双曼尼希碱(DMPE),研究2种曼尼希碱在酸性介质中对N80试片的缓蚀作用及电化学性能。结果表明:DMPE对N80试片缓蚀性能优于MPE;DMPE降低了N80试片表面的腐蚀电流密度而使电荷转移电阻显著提高,有效抑制了N80试片的电极反应过程。采用量子化学密度泛函理论(DFT)计算2种曼尼希碱的最高占据轨道能级(E _(HOMO))、最低未占轨道能级(E _(LUMO))、Hirshfeld电荷、简缩Fukui指数和分子范德华表面静电势极小点(V_(s,min))。结果表明:最高占据轨道能级比较,DMPE高于MPE;最低未占轨道能级比较,DMPE低于MPE;与MPE相比,DMPE更容易接受和给出电子;DMPE的V _(s,min)低于MPE,DMPE更易电离形成质子化的季铵盐;DMPE的4-甲基苯环、2个β-羰基的氧原子、叔胺基的N原子能够与N80试片的Fe原子的前线轨道成键。采用分子动力学模拟方法构建了MPE与DMPE在Fe不同晶面上的6个吸附模型,MPE与DMPE在不同Fe晶面上的吸附能绝对值由大到小的顺序均为Fe(110)、Fe(100)、Fe(111),在同一Fe晶面上DMPE的吸附能绝对值均大于MPE,说明DMPE比MPE在Fe表面吸附更稳定。

纳米氧化锌与阴离子和非离子表面活性剂协同作用降低稠油黏度的研究

研究了Tween-80和十二烷基苯磺酸等17种表面活性剂和ZnO、Fe_(3)O_(4)纳米颗粒对新疆稠油的分散降黏效果,采用元素分析、凝胶渗透色谱、傅里叶变换红外光谱等方法对新疆稠油中沥青质组分和结构进行表征,并结合稠油流变测试的结果对降黏机理进行探讨。结果表明:用Tween-80、十二烷基苯磺酸钠和ZnO纳米颗粒复配组成的YTSZ-2分散降黏剂具有好的分散降黏效果,在65℃和200 mg/L加剂量下对新疆稠油的降黏率达到44.34%;加入YTSZ-2分散降黏剂后,沥青质芳香片层间距增大,芳香层厚度、芳香层直径和芳香片层数均减小,使沥青质颗粒粒径变小,从而降低稠油黏度。

正性光敏型聚酰亚胺的研究和应用进展

随着光刻工艺的发展,光敏型聚酰亚胺(PSPI)已成为当下电子化学品领域的研究热点,并且广泛应用于芯片制造领域。文中综述了具备正性光刻功能的正性光敏聚酰亚胺(p-PSPI)近年来的研究与应用进展,介绍了目前各种p-PSPI的结构特点、合成路线、性能指标以及提高其性能的工艺方法。系统分析了功能基团修饰、光敏剂、添加剂等对p-PSPI光刻胶的灵敏度、对比度、分辨率、力学性能、热稳定性等的影响。以低温固化型p-PSPI为实例,介绍了可以在低温下发生亚胺化反应的p-PSPI制备工艺。最后,总结了目前国内p-PSPI产品与世界先进水平间存在的差距。

无钩波形板气-液分离器的模拟研究

采用Fluent中的Realizable k-ε模型和离散相模型(DPM)对无钩波形板气-液分离器内气-液两相流动进行模拟计算,量化对比了不同入口气速下波形板内部气相流场的变化,探究了不同入口气速下无钩波形板板间距、曲折角度、节距、级数和气/液相密度比对分离器压降和分离效率的影响。结果表明:无钩波形板内部气相速度呈周期性变化,在内凸角处出现速度最大值;对于直径1~40μm的液滴,波形板板间距和曲折角度增大导致液滴分离效率降低,节距变化对液滴分离效率影响不显著;压降随波形板板间距增大呈先减小后增大的趋势;随着曲折角度增大,波形板压降逐渐减小;优选的板间距为6.5 mm、曲折角度为100°、节距为60 mm;压降随波形板级数增加几乎呈线性增加,液滴分离效率存在最大值,无钩波形板级数不宜大于4。

活性氧化铝的制备与改性研究进展

综述了活性氧化铝的制备方法及改性研究进展。指出:制备薄水铝石的方法有中和沉淀法、溶胶-凝胶法、溶剂热法和水热法、碳化法、醇铝水解法、热解法等,其中碳化法经济实用,是目前工业领域生产活性氧化铝的主流方法;采用金属催化剂,通过催化剂调控的工艺手段制备不同结构的活性氧化铝,应对加氢催化等不同条件的催化反应,是有前景的研究方向;负载氧化铜后的改性氧化铝对催化脱硫的效果更好,不同酸碱改性的氧化铝也有不同的催化效果。

催化裂化油浆富芳烃组分热转化制备中间相沥青的研究

利用催化裂化油浆富芳烃组分(FCC-KQ)制备中间相沥青,探究反应温度、反应时间和反应压力对热缩聚残余物软化点和收率的影响。通过光学显微镜、热重分析、核磁共振氢谱等研究反应温度、反应时间和反应压力对FCC-KQ热转化行为的影响,提出中间相沥青的形成机理。结果表明:在低温或短反应时间下,热缩聚残余物软化点升高缓慢而收率减小迅速;在高温或长反应时间下,热缩聚残余物软化点升高较快而收率减小缓慢;加压使热缩聚残余物软化点降低,收率增大;中间相小球的生长和融并是快速过程,此过程中热缩聚残余物的软化点迅速升高。由FCC-KQ在390℃、2 MPa下反应8 h制得软化点为121℃的各向异性中间相沥青C120,其性能与美国A240沥青相似,同时具备更高的残炭和更低的杂原子含量。

碱处理改性ZSM-5分子筛孔结构对VOCs吸附性能的影响

采用氢氧化钠和四丙基氢氧化铵混合碱溶液处理制备一系列改性ZSM-5分子筛,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)吸附、水接触角测定等手段对改性样品进行了分析表征,采用固定床吸附器对比评价5A、NaY和不同碱改性ZSM-5分子筛吸附剂对正己烷和乙酸乙酯的动态吸附性能。结果表明:氢氧化钠和四丙基氢氧化铵摩尔浓度均为0.2 mol/L的碱改性ZSM-5-G-3样品的比表面积及总孔体积分别为425 m^(2)/g和0.585 cm^(3)/g,比改性前高硅ZSM-5-G-1样品分别提高了17.7%和174.6%,介孔比表面积增加8.6倍,达到317 m^(2)/g,介孔体积增加12.3倍,达到0.531 cm^(3)/g;随着碱溶液浓度的增加,改性分子筛材料水接触角减小;25℃时,正己烷和乙酸乙酯在ZSM-5-G-3吸附剂床层上的穿透吸附量分别为76.99和101.08 mg/g,比改性前ZSM-5-G-1吸附剂床层分别提高了40.3%和17.4%。改性ZSM-5-G-3样品对挥发性有机化合物(VOCs)吸附性能的显著提高主要归因于碱改性提供了更多的吸附位和介孔结构。

机器学习辅助乙硫醇高效吸收溶剂分子设计

针对传统胺洗脱硫工艺中有机硫脱除效率低,溶剂开发周期长、成本高等问题,利用7种机器学习算法建立了乙硫醇溶解度的定量构效关系模型,运用SHAP方法阐释了乙硫醇的吸收机理,对备选分子库进行了虚拟筛选,识别出高效吸收脱除乙硫醇的溶剂。基于COSMO-RS模型计算了14732种溶剂的乙硫醇溶解度,这些分子覆盖了广泛的化学空间;XGBoost算法在预测乙硫醇溶解度方面表现最佳,该算法的R^(2)_(test)为0.66,RMSE为1.22,MAE为0.84;分子结构的复杂程度、共价键分布、电荷分布是影响乙硫醇溶解能力的关键因素;确定了4种候选溶剂:3-乙氧基丙胺、3-二乙胺基丙胺、1,4-二甲基哌嗪和3-丁氧基丙胺;平衡溶解度测定实验的结果表明3-丁氧基丙胺的乙硫醇吸收性能最优,亨利常数为37.34kPa。

废树脂催化剂制活性炭及其吸附脱除液化气中含硫化合物研究

以废树脂催化剂作为前躯体,经预处理、炭化和KOH活化后制备微球活性炭KAC,在最佳活化条件(碱炭质量比4∶1,活化温度800℃,活化时间1 h)下,所得KAC的比表面积可达2769 m^2/g,总孔体积为1.871 cm^3/g。采用等体积浸渍法制备铜离子负载活性炭吸附剂Cu-KAC,试验结果表明,铜离子改性可显著提高吸附剂对液化气的吸附脱硫性能,当铜离子负载量(w)为10%时,在氮气气氛、400℃下焙烧2 h后得到的吸附剂脱硫性能最佳。二甲基二硫醚-程序升温脱附分析结果表明,与KAC相比,Cu-KAC对二甲基二硫醚具有更强的络合吸附能力。Cu-KAC的再生性能考察结果表明,在氮气气氛、400℃下再生2 h,经4次连续再生后,再生吸附剂对液化气的脱硫率仍能达到60%左右。

锂离子电容器硬碳负极材料的表面改性及其电化学性能研究

以浓硫酸和浓硝酸为氧化剂,采用超声氧化法对硬碳进行表面氧化处理,并研究其作为锂离子超级电容器负极材料的电化学性能。采用扫描电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等表征手段研究了超声氧化处理对硬碳形貌、结构以及表面含氧官能团相对含量的影响。采用恒电流充放电、循环伏安法及交流阻抗法等电化学测试手段对处理前后硬碳的电化学性能进行研究。结果表明:超声氧化处理能在硬碳表面引入适量的含氧官能团,添加额外的活性中心,提高电子迁移率,进而提高硬碳材料的电化学性能。半电池测试中,在2 A·g^−1的高电流密度下,氧化硬碳的比容量是未处理硬碳的2倍,具有优秀的倍率性能。以氧化硬碳负极和活性炭正极制备出锂离子电容器,能量密度为37.6 W·h·kg^−1,功率密度可达9415 W·kg^−1,在1.0 A·g^−1电流密度下,经过4000次充放电循环后,容量保持率为99.1%,具有良好的循环稳定性。

氟化铵改性USY分子筛及催化脱烯烃反应的研究

采用X射线衍射、扫描电镜、N 2吸附-脱附、27 Al固体核磁共振和吡啶吸附-红外光谱等分析手段对氟化铵改性前后的USY分子筛进行表征,并在微型固定床反应装置上考察该分子筛催化脱除混合芳烃中烯烃的性能。结果表明,氟化铵改性可以有效调节USY分子筛的孔结构和酸性,骨架铝组分被脱出并沉积在孔道内,微孔孔体积基本不变,但孔径减小,介孔和大孔孔体积及孔径增加,改性USY分子筛的L酸酸量为改性前的3倍,B酸酸量变化较小,适合脱烯烃反应需求。氟化铵改性后USY分子筛催化脱烯烃反应时可以大幅提高转化率,并且催化剂失活慢。

原位红外研究噻吩在硫化后Co-Mo/γ-Al2O3催化剂上吸附行为

在原油质量下降的趋势和柴油硫含量标准不断提升的背景下,为提升加氢脱硫催化剂催化活性及改进清洁油品的生产工艺,本文采用原位红外技术研究工业用直接脱硫路径活性较高的Co-Mo/γ-Al2O3催化剂的硫化行为和噻吩的吸附行为。实验结果表明,Co-Mo/γ-Al2O3催化剂的表面在约320℃硫化,噻吩在硫化后的Co-Mo/γ-Al2O3催化剂上原位升温脱附的过程中,噻吩的C C伸缩振动峰(1558cm-1)和C H面内弯曲振动峰(1413cm-1)在约250℃消失(对应π络合吸附);C C伸缩振动峰(1679、1575cm-1)和C H面内弯曲振动峰(1396cm-1)在约350℃消失(对应M-S吸附);而C C伸缩振动峰(1537、1513cm-1)和C H面内弯曲振动峰(1338cm-1)持续增强(对应π络合吸附)。这明晰了噻吩的吸附方式与其脱附温度之间的关系,为新型加氢脱硫催化剂的设计开发提供了试验数据支持。

介孔化活性白土的合成及其催化氧化丙硫醇的研究

以团聚块状活性白土为母体,在碱性条件下将其分散剥离,并通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的导向作用,向白土层间引入近程有序介孔SiO2,成功合成了片状介孔化活性白土。采用等体积浸渍法对活性白土和介孔化活性白土进行铜离子(Cu^2+)改性。静态试验结果表明,铜负载量(w)为25%、活化温度为150℃时,所制得的介孔化活性白土催化作用下模拟原料中丙硫醇的转化率接近100%。动态试验结果表明,介孔化活性白土具有更高的Cu^2+承载能力,并且在相同的Cu^2+负载量下,表现出比活性白土更为优异的丙硫醇催化氧化性能。研究丙硫醇催化氧化机理后发现,过量丙硫醇在Cu^2+的催化作用下形成了二丙基二硫醚。

曼尼希碱缓蚀剂的组成和缓蚀性能相关性的量子化学研究

以正己胺、苯甲胺和环己胺为原料,分别与苯乙酮和甲醛反应合成了3种单曼尼希碱缓蚀剂BK1,BK2,BK3(统称BK组缓蚀剂),分别与丙酮和甲醛反应合成了3种单曼尼希碱缓蚀剂PA1,PA2,PA3(统称PA组缓蚀剂);然后以BK2为前体,与丙酮和甲醛反应合成了双曼尼希碱缓蚀剂D1;以PA1为前体,与环己基甲酮和甲醛反应合成了双曼尼希碱缓蚀剂D2。研究了上述8种缓蚀剂在酸性介质中对N80试片的缓蚀作用,采用量子化学密度泛函理论探讨了合成的曼尼希碱缓蚀剂分子结构参数和缓蚀性能的关系。结果表明,计算得到的最低未占轨道能级(ELUMO)、前线轨道能隙(ΔE)、偶极矩(μ)、分子极化率(α)和范德华表面负静电势面积(AS-)与曼尼希碱缓蚀率的灰色关联度为0.736~0.891,线性决定系数R2为0.556~0.968。BK组缓蚀剂分子具有的苯甲酰基,使得BK组缓蚀剂的ELUMO、ΔE均低于具有乙酰基的PA组缓蚀剂,而其μ,α,AS-均高于PA组缓蚀剂。与BK1分子的正己基及BK3分子的环己基相比,BK2分子的苯甲基使其α和AS-增大;分子的α和AS-由大到小的顺序为BK2>BK1>BK3。BK组缓蚀剂中BK2的缓蚀率最佳,以此为前体合成得到的双曼尼希碱D1的缓蚀效果进一步增强,在相同条件下对N80试片的缓蚀率由99.2%提高到99.4%。

矿粉微粒制备Pickering乳液降低原油乳状液黏度的研究

采用一种价廉易得的S115型矿渣微粉和羧乙基纤维素、十二烷基苯磺酸钠协同稳定航煤-水乳状液,制备水包油型Pickering乳状液,室温下30 d后乳化指数大于95%,表明其具有很好的稳定性。采用粒度分析、Zeta电位、界面张力及流变性能测试等方法对稳定机理进行了研究,结果表明,矿渣颗粒吸附于油水界面与十二烷基苯磺酸钠协同形成单层或多层颗粒膜,增加了Zeta电位和黏弹性,降低了油水界面张力,导致其稳定性增加。将制备的Pickering乳状液用于稠油乳状液的降黏,结果比不含固体颗粒的普通乳状液具有更好的降黏效果。

基于热稳性能的几种不溶性硫黄产品表征研究

热稳定性是不溶性硫黄的关键性能指标,对4种市售典型的不溶性硫黄充油产品进行仪器分析,探索不同产品之间的热稳定性差异原因。结果表明,不溶性硫黄产品的热稳定性与生产方法、颗粒形状无关;晶型为Sw2胶合板结构呈小颗粒形状的不溶性硫黄,其热稳定性高。采用DSC分析得到的不溶性硫黄样品热降解常数大小与国标法测定的热稳定性大小的趋势一致。为探索热稳定性差异指明了方向,为生产高端不溶性硫黄的工艺提供参考。