硅粉常压直接氮化过程的非催化气固反应模型

以平均粒径2.2μm、纯度99.99%的硅粉为原料,采用纯度99.993%的高纯氮气作为反应气体,在1350和1400℃下进行了氮化时间为10～30 min的氮化实验,得出了不同温度下硅粉转化率随反应时间的变化关系.将硅氮反应看成非催化气固反应,建立了硅颗粒氮化动力学模型.通过对实验数据的拟合,得出两个模型参数:硅氮反应速率常数和氮气在产物层中的扩散系数.假定反应速率常数和扩散系数均满足阿伦尼乌斯公式,求得化学反应激活能和指前因子分别为2.71×104J·mol-1和3.07×10-5m·s-1,扩散激活能和指前因子分别为1.06×105J·mol-1和1.12×10-9m2·s-1.利用本文得出的氮化动力学模型对各温度下不同粒径硅粉的转化曲线进行了预测,预测曲线与文献中的实验数据在趋势上吻合较好.     

氧化铁高温煤气脱硫剂再生动力学行为研究

在热天平装置上研究了SO2气氛下再生反应温度和反应气体中二氧化硫体积分数对氧化铁高温煤气脱硫剂再生行为的影响。实验结果表明,只有在温度高于600℃时氧化铁脱硫剂才可以进行再生,较高的反应温度和二氧化硫体积分数都有利于提高脱硫剂的再生反应速率。利用均匀反应模型确定了SO2气氛下脱硫剂的再生为一级反应,按照等效粒子模型对其动力学行为进行了分析。结果表明,二氧化硫气氛中氧化铁脱硫剂再生过程存在着由表面化学反应控制向内扩散控制的动力学控制步骤的转移过程。通过计算得出了再生反应表观动力学参数,化学反应速率常数的指前因子为8.79×107m/s,活化能为160.56 kJ/mol;有效扩散系数的指前因子为6.4×10-3m2/s,扩散活化能45.40 kJ/mol。     

悬浮床氮化硅合成热过程的实验研究与数值模拟

针对基于流态化技术利用硅粉直接氮化合成氮化硅粉的新工艺,建立了悬浮床内热过程的二维数学模型,并借助CFD商业软件FLUENT对悬浮床内热过程进行了数值模拟,分析了氮气速度、粉气比和氮化温度等因素对温度场和硅转化率的影响. 结果表明,模拟计算值与实验值误差小于5%,该模型可以用来预测悬浮床内的热过程. 在本文条件下,当以平均粒径2.7μm的硅粉为原料、氮化温度为1380℃、氮化时间为54.5s时,硅的转化率为22.5%. 模型预测表明,如果将氮化温度升至1450℃、氮化时间延长至7.1min,那么硅转化率可达98.6%,氮化硅纯度达98%以上.     

城市生活垃圾热解气化动力学参数的实验确定

在常压、400～1 200℃温度下测定了天津市典型城市垃圾在热天平及小型气化反应装置上的热解与气化反应动力学参数.采用热天平进行了热解处理,得出了垃圾热解的动力学参数,其活化能为15 061 J/mol,指前因子为15.237 h-1.以水蒸气和二氧化碳为气化剂,对经过热解处理的垃圾焦进行气化反应,测得垃圾焦气化的动力学参数,垃圾焦与二氧化碳气化反应的活化能为188 838 J/mol,指前因子为9.032×107 h-1;与水蒸气反应的活化能为81 797 J/mol,指前因子为1.229×103 h-1;并对测得参数进行了初步评估.确定的动力学参数可为实际垃圾热解气化反应装置的设计、建造与运行提供依据.     

催化氧化合成过氧乙酸的本征动力学

过氧乙酸是一种用途广泛的有机过氧化物.利用固体酸催化剂催化氧化乙酸从而间接氧化环己酮合成ε-己内酯是一种绿色生产过程,其中催化氧化乙酸生成过氧乙酸是关键步骤.借助化学滴定分析法,使用Mg/Sn/W复合氧化物为催化剂,以H2O2为氧化剂,以乙酸丁酯为共沸剂研究氧化乙酸生成过氧乙酸过程的本征动力学及过程中H2O2分解动力学.当催化剂粒径为160～200目时,内扩散影响可基本消除,当搅拌速度大于800 r·min－1时,外扩散可以忽略.使用幂函数型模型对动力学过程进行描述,研究结果表明,过氧乙酸生成反应本征动力学速率方程对H2O2、乙酸均为一级,反应活化能为6.76141×104 J·mol－1,指前因子为6.78090×106;适用于该反应过程体系的H2O2分解反应动力学的反应级数为1.59345,反应活化能为7.59041×104 J·mol－1,指前因子为1.08795×108.     

粒度对纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液反应动力学的影响

以纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液的反应为模型体系,研究了反应物粒度对动力学参数的影响规律。结果表明:反应物的粒度对反应的速率常数、反应级数、表观活化能和指前因子均有较大的影响;随着反应物粒径的减小,速率常数增大,反应级数增大,表观活化能减小,指前因子减小,并且表观活化能与反应物粒径的倒数呈线性关系。     

基于流态化技术硅粉直接氮化制备氮化硅粉

提出了一种基于流态化技术,利用硅粉直接氮化制备氮化硅粉的新工艺。在常温下,以氮气为载气,将硅粉快速流化并夹带离开供料装置,硅粉和氮气组成的气-固两相流进入到预热器中,预热后的混合物从底部进入到高温悬浮床的高温区,以稀相气力输送的方式连续穿过高温悬浮床,在高温常压下发生燃烧合成反应,最后在出口经冷却装置冷却后,由收集装置收集,得到氮化产物。借助SEM、XRD、元素分析和FTIR等方法分析了氮化产物的形貌、物相组成、化学成分以及价键结构。实验结果表明：对于平均粒径为2.7μm的硅粉,在反应温度为1653K, 反应时间为2.7min时,硅的转化率为53.4%,氮化产物为非晶氮化硅粉。通过理论预测,如果将反应温度升高至1723K,硅粉氮化7.1min后,其转化率可达99%。本文提出的方法可连续制备优质氮化硅粉,而且比现有的其他制备方法具有更高的生产效率。     

葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛的反应动力学研究

以纤维素基固体酸为催化剂,在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)中对葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的脱水过程进行了研究.实验结果表明,葡萄糖脱水的主、副反应均符合一级反应速率方程,葡萄糖脱水形成5-羟甲基糠醛(主反应)的活化能和指前因子分别为86.9kJ·mol-1和1.46×1010 min-1;葡萄糖脱水形成其他产物(副反应)的活化能和指前因子分别为124.1kJ·mol-1和3.55×1013 min-1.随着反应温度的升高,葡萄糖脱水的主、副反应速率常数均会相应的增加,副反应速率常数比主反应速率常数增加的更快.     

宣钢优特钢用活性石灰反应过程动力学研究

对宣化钢铁公司石灰厂所用的石灰石的分解过程进行了动力学研究.以升温速率分别为10、15、20、25和30℃/min的方式将过200目筛子的石灰石粉末加热到1000℃,通过测量其热重曲线,得出分解过程的机理方程为F(α)=(1-α)-1;所用碳酸钙的热分解反应的速率常数为k=54325e-98873/RT.通过对(0.02m×0.02m×0.02m)的石灰石样品在1223、1323和1423K进行的分解实验,确定了CO2在该石灰石生成CaO过程中的扩散系数和温度的关系为lgD=-25062/T 2.28,得到了石灰石分解的动力学模型,并用此模型作了预测,与实际吻合较好.     

TS-1催化丁酮氨氧化合成丁酮肟的本征动力学

丁酮肟是一种性能优良的精细化学品,钛硅分子筛TS-1催化丁酮(MEK)氨氧化是合成丁酮肟的绿色工艺。本文研究了TS-1催化丁酮氨氧化直接合成丁酮肟的动力学。在实验条件下,当搅拌速率大于600 r/min时,外扩散的影响基本消除;TS-1催化剂的平均粒径约为170 nm,其内扩散的影响可以忽略,反应进入动力学控制区。本征动力学方程中丁酮、NH_3和H_2O_2的反应级数分别为0.807、1.151和0.391,反应活化能为67.45 k J/mol,反应指前因子为9.392×107L1.349/(mol1.349·min)。研究结果可为TS-1催化丁酮氨氧化合成丁酮肟工艺设计提供依据。     

氮化硅结合碳化硅材料抗氧化性能的研究

研究了氮化硅结合碳化硅材料１１００℃时的高温氧化行为，结果表明，该材料的氧化特性符合氧化动力学方程；高温氧化产物的数量及其特性对材料室温强度的变化起主导作用；随氧化硅含量降低或碳化硅颗粒的增大，材料的抗氧化性能得到明显改善。     

多晶硅与单晶硅的扩散比较

相同工艺下多晶硅和单晶硅的扩散结果区别非常明显，在扩散温度较低时，多晶硅扩散后的方块电阻大于相同条件下的扩散单晶硅；在扩散温度较高时，多晶硅扩散后的方块电阻小于单晶硅，文章从多晶硅的结构特点对此现象进行了解释。     

New insights into the effects of silicon content on the oxidation process in silicon-containing steels

Simultaneous thermal analysis (STA) was used to investigate the effects of silicon content on the oxidation kinetics of silicon- containing steels under an atmosphere and heating procedures similar to those used in industrial reheating furnaces for the production of hot-rolled strips. Our results show that when the heating temperature was greater than the melting point of Fe₂SiO₄, the oxidation rates of steels with different silicon contents were the same; the total mass gain decreased with increasing silicon content, whereas it increased with increasing oxygen content. The oxidation rates for steels with different silicon contents were constant with respect to time under isothermal conditions. In addition, the starting oxidation temperature, the intense oxidation temperature, and the finishing oxidation temperature increased with increasing silicon content; the intense oxidation temperature had no correlation with the melting of Fe₂SiO₄. Moreover, the silicon distributed in two forms: as Fe₂SiO₄ at the interface between the innermost layer of oxide scale and the iron matrix, and as particles containing silicon in grains and grain boundaries in the iron matrix.     

硅提纯的热力学基础

随着光伏产业的发展，硅作为生产晶体硅片太阳电池的基础材料，其应用已经超过了90％。从热力学基础对提纯硅的冶金过程进行讨论，其中包括酸浸、真空精炼和定向凝固，并基于热力学相图对这一过程的可行性进行了讨论。除此之外，通过金相分析对过程可行性进行证明。目的在于寻找一种区别于西门子法的低成本的生产太阳能级硅的工艺过程。     

碳化硅、氮化硅材料力学性能的研究

用电显微技术研究了纳米Si3N4-SiC复相陶瓷的显微结构，分析了显微结构与力学性能的关系。     

RTP硅太阳电池的研究进展

用快速热处理(RTP，Rapid Thermal Processing,)制备太阳电池p—n结开辟了一种新的低成本技术。这些年许多科研机构对RTP系统的设计、RTP快速扩散模型、RTP制作器件做了深入的研究。文章主要介绍了RTP快速扩散模型和回顾了RTP硅太阳电池的发展过程，提出了RTP硅太阳电池研究的一些发展方向。     

非晶与单晶硅电解掺氢的研究

用电解方法在非晶硅中掺入了原子氢，使非晶硅中悬挂键的ＥＳＲ信号明显下降，相应悬键密度由２．５×１０￣（１８）ｃｍ￣（－３）下降为８×１０￣（１７）ｃｍ￣（－３）．并发现以Ｈ＿３ＰＯ＿４为电解液时，对作为阴极的非晶硅和Ｐ型单晶硅均有轻度的腐蚀作用，在Ｈ＿２ＳＯ＿４中电解，温度高达２２０℃，对硅也无腐蚀作用．     

太阳能级多晶硅制备技术研究进展

随着光伏市场需求不断增加,满足光伏电池技术经济指标要求的硅材料出现严重短缺,低成本提纯冶金硅至太阳能级多晶硅工艺技术越来越受到广泛重视,成为研究开发热点.综述了目前国内外太阳能级多晶硅的生产工艺和最新研究状况,并进行了比较分析,展望了应用前景.     

供压敏元件用的氢化微晶硅薄膜的制备

供压敏元件用的n型氢化微晶硅薄膜用射频辉光放电法己被制成,并对它进行了研究。用改变工艺参数的办法可得到电导率为2.SScm~(-1)～16Scm~(-1)的微晶硅薄膜。由X-射线衍射图和喇曼谱,测定晶粒尺寸和结晶体体积比分别为42～68A和60～70％。随着工艺条件的改变,在玻璃衬底上8000A厚的n型微晶硅膜的纵向效应灵敏系数(G因子)可达到-24.4～-30.5。     

PCVD法渗Si的研究

为解决硅含量超过３．５％的硅钢片无法轧制薄片的矛盾,探讨用等离子体化学气相沉积法（ＰＶＣＤ法）,在（０．１－０．３）ｍｍ厚的普通硅钢片表面涂硅,然后进行短时间高温扩散,使硅钢片平均含硅量达６．５％磁性能达到或超过冷轧取向硅钢片性能。