沙柳热解特性及热解动力学

为研究沙生灌木的代表沙柳的热解特性、热解动力学及热解过程中产物的形成特性,并进一步探讨沙柳的热解行为和过程的反应机理。采用热重法及热重红外联用技术对沙柳的热解失重过程、热解过程产生的气体和焦炭产物进行表征,采用Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfem积分法对沙柳的主要热解阶段进行动力学分析,求取活化能并推出描述其热重过程的机理函数。试验结果表明:沙柳的热解过程分为三个阶段,分别为脱水、快速热解和焦炭热解阶段。升温速率的增大有利于第二阶段挥发份的析出,但对第三阶段焦炭组分的热解不利,增加了800℃时残留的焦炭产率。沙柳主要热解阶段的活化能处于106.79~135.81 KJ/mol,且过程服从Avrami-Erofeev方程。热解过程中气态产物主要有H2O、CO2、CO、CH4、烷烃、酸、醛和醚类化合物等。不同温度下焦炭残渣的红外光谱表明,400℃前为半纤维素和纤维素糖苷键与糖环结构及乙酰羰基的断裂。400℃后为木质素中芳环结构单元及芳香核之间通过芳醚键连接的空间网状结构的破坏,而碳—碳键却得以保留和含量提高,整个失重过程挥发份的逸出主要与含氧官能团的热解有关。     

竹炭导电机理的研究

采用SX2－5－12型箱式电炉，按不同炭化最高温度烧制竹炭。通过电子显微镜、X－衍射仪、红外光谱等分析仪器，对竹炭导电机理进行研究。结果表明：炭化最高温度对竹炭的导电性影响显，随着炭化最高温度升高，其电阻率减少，且在炭化最高温度600－800℃时电阻率显降低；不同炭化最高温度的竹炭维管来收缩不一，纤维排列结构发生变化；竹炭在炭化最高温度900℃以下，未出现石墨化结构特征峰，竹炭导电主要是离子引起的，而在800℃时出现了碳碳双键与苯环共轭的强吸收峰，导电性增强，在温度达1100℃以上有形成石墨化结构趋势。     

生物质高温热解气、液、固三相产物及碳烟生成特性

为了研究生物质高温热解气化特性,特别是在此过程中碳烟的形成机理,在一维沉降炉内对麦秆和杨树木屑于900~1 300℃进行高温热解,收集热解产生的气、液、固三相及碳烟产物,对热解产物的产率(产物与生物质干基的质量比)、形貌及组分进行分析,对比了两种生物质热解产物特性并重点分析热解碳烟的形成机理。结果表明,麦秆、木屑热解碳烟的产率随着温度的升高而升高,分别为0.28%~2.40%和0.34%~6.30%,热解焦炭的产率随着温度的升高逐渐降低,分别为2.8%~7.3%和0.29%~2.9%。木屑由于具有较高的木质素和纤维素组分,会产生更多的碳烟;麦秆由于具有高灰分和抽提物含量,会生成更多的焦炭。麦秆的不凝性气体产率为47%~69%,木屑的为59%~77%,热解产气率总体随温度的升高而升高。两种生物质热解的焦油产率均低于1.6%,温度升高至1 200℃时焦油完全转化,焦油的组分几乎均为芳烃类物质。生物质的热解过程中,在900~1 100℃时,碳烟的形成为小分子烃类气体裂解和大分子焦油缩聚机理共同作用的结果,在温度超过1 100℃时,增长的碳烟主要是通过小分子烃类气体裂解的途径生成。     

木质素基生物炭制备及对亚甲基蓝的吸附性能

研究温度对生物炭得率、吸附性能的影响.采用无氧慢速热解的方法,以酶解木质素为原料,制备不同温度下的生物质炭,测定热解得率、生物炭得率、挥发分、灰分及对亚甲基蓝的吸附值.热解试验结果表明:随着炭化温度从300℃逐渐升高到700℃,热解得率先降低后升高,挥发成分先升高后降低,生物炭得率先降低后升高.在500℃时,热解得率和生物炭得率分别为54.09%和50.77%,灰分含量为3.32%,挥发分含量为45.91%;热解温度为300℃时,木质素基生物炭对亚甲基蓝的吸附值最大,为37.31 mg/g;热解过程中,C—H、C=O键断裂.     

木质素焦炭导电特性的拉曼分析

研究了炭化工况对木质素焦炭电阻率的影响,并结合拉曼光谱和XRD分析研究了温度和催化剂对焦炭结构和导电性能的影响.结果表明:炭化温度的提高和催化剂的添加有利于焦炭石墨化,即提高焦炭导电性能.添加催化剂需要采用两段炭化法以避免焦油对催化剂的中毒作用.随着温度的升高,拉曼光谱中D峰强度不断增加,产生的活性炭原子与焦炭中的灰分结合形成的离子络合物导致了电阻率的降低.添加催化剂使得D峰和G峰强度均有增加,说明催化剂可以促进焦炭的炭化和石墨化.镍基催化剂较容易使焦炭获得石墨化结构,在低温阶段催化效果明显.而铁基催化剂在高温下也可以体现出较强的催化能力.     

纤维素与木质素共热解行为研究及产物分析

利用热重分析仪和居里点裂解-气相质谱联用仪进行纤维素和木质素共热解实验,研究纤维素和木质素共热解过程中的相互作用及热解产物分布情况.结果表明:纤维素与木质素共热解过程中存在明显的相互作用,与热解温度和混合比例具有一定相关性.纤维素质量分数较低(30%)时,木质素和纤维素共热解时促进残渣的形成,而抑制了气相产物的形成,并提高了酚的相对产率;纤维素质量分数较高(70%)时,木质素和纤维素在共热解过程中相互促进,抑制了固体残渣的形成和非芳基化合物的形成.在低温区(200～320℃),木质素易活化产生小分子,与纤维素共热解时形成相互促进的作用加速了热失重过程;在高温区,纤维素与木质素共热解促进了残渣的形成,抑制了热解过程.     

Mn掺杂La0．1Sr0．9TiO3中温热敏电阻研究

为了探索钙钛矿结构复合金属氧化物中温热敏电阻材料,对La0.1Sr0.9TiO3掺杂Mn元素.研究发现,采用Mn部分替代La0.1Sr0.9TiO3的Ti导致电阻率和热常数B显著变小.对于Mn掺杂量为0 1的样品,其在300 ℃时的电阻率为3 0×102 Ω·m,热常数B为5 900 K;而未掺杂的样品电阻率高达9 8×104 Ω·m,B为13 000 K.掺Mn还显著抑制了材料电阻随时间的漂移.这可能缘于掺Mn后形成了Mn3+-O-Ti4+键,电子的传导机理发生了变化.Mn掺杂的La0.1Sr0.9TiO3有希望作为中温热敏电阻应用.     

烧结温度对钛酸钡陶瓷性能的影响

采用溶胶凝胶法制备钛酸钡粉体,采用氢氧化钡和钛酸丁酯为溶质,甲醇和乙二醇甲醚为溶剂制备溶胶,在900℃下煅烧凝胶制备出性能优异的钛酸钡纳米粉体.采用三种烧结温度制备钛酸钡陶瓷,经研究发现,在1 200℃烧结制备的陶瓷晶粒细小均匀,材料的性能较好,此时α50为15.16%·℃-1,电阻率为55 Ω·cm.     

油菜籽粕生物质热解过程特征研究

以油菜籽粕生物质为原料,采用电加热方式,研究了不同加热速率下的热解过程及产物产出规律,对热解产物中不凝气体的成分进行了分析,考察了加热速率对产物产出率的影响。结果表明：油菜籽粕的热解过程可分为水分蒸发、半纤维素热解、纤维素和木质素热解、木质素炭化4个阶段;加热速率的高低虽然对水分的蒸发过程特征没有影响,但在低加热速率下,生物质中不同的组分将在不同的反应温度区间内进行热解反应;不凝气体和冷凝液体两种热解产物主要在100~550℃之间析出,是半纤维素和纤维素的主要热解产物,它们的产出率与温度的关系具有不同的特征;不凝气体中可燃气体的体积分数随着反应温度的升高逐渐增多;当控制加热速率为4～6℃/min时,油菜籽粕的3种热解产物量均可以达到较理想的效果。     

纤维素/木质素共热解过程中的气相反应

气相反应在生物质热解过程中是不可避免的,决定着生物质热解产物的形成与分布.通过纤维素和木质素共热解实验和理论计算研究了生物质热解过程中纤维素和木质素间的相互作用,为进一步深入理解生物质热解行为提供实验基础.结果表明:纤维素和木质素进行共热解时,各类产物分布与纤维素和木质素质量比具有密切关系,但并不能通过加权计算进行产物分布的预测.纤维素与木质素以任意质量比共热解时均抑制了CO的形成,而促进了CO₂和H₂O的形成;促进了C₁—C₅烃的形成,而抑制了大部分含氧化合物的形成;质量比为5∶5时促进了苯酚和烃基苯酚的形成;当纤维素比较低时,对芳烃的形成具有明显的促进作用,而纤维素与木质素质量比为7∶3时对芳烃的形成具有抑制作用.     

新型可溶性氟化含氧化膦和吡啶结构共聚酰胺的合成与性能

通过Yamazaki聚合方法,将对苯二胺(PPD)、4-(4-三氟甲基苯基)-2,6-二(4-胺基苯基)吡啶(TMPBAPP)和双(4-羧基苯基)苯基氧化膦进行共缩聚反应,合成了一类高相对分子质量含氧化膦和吡啶结构的新型氟化共聚酰胺,并以FTIR、DSC、WAXD等方法对其结构和性能进行了表征.结果表明:共聚物的玻璃化转变温度为252～290℃,对数比浓黏度为0.78 ～ 0.98 dL/g.在氮气气氛中,5;的热失重温度为435 ～500℃,800℃时的残炭率为30;～ 58;,均为无定形结构;聚合物易溶于N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、间甲酚等有机溶剂中,并可浇注得到韧性好而透明的薄膜,其拉伸强度为78～86 MPa,拉伸膜量为2.2 ～2.6 GPa,断裂伸长率为9;～13;.同时,该聚合物具有良好的透光率(截断波长为340～376 nm),体积电阻、表面电阻和介电常数分别为8.45×1015 ～ 8.78×1015Ω·cm、9.52×1014 ～9.82×1014Ω和3.46 ～ 3.60(100 Hz),呈现了良好的电绝缘性能.     

膜厚对柔性ZnO∶Ga透明导电薄膜结构和电学性能的影响

室温下采用直流磁控溅射法在PI衬底上制备出具有优异光学性能的ZnO∶Ga透明导电薄膜.研究结果表明,制备了具有C轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶GZO透明导电薄膜.讨论了薄膜厚度对PI衬底上制备ZnO∶Ga薄膜的结构、表面形貌和电学性质的影响.实验数据表明,一定同质缓冲层可有效降低薄膜应力,改善薄膜性能,所得GZO薄膜厚度为129nm时,电阻率具有最小值3.2×10-4Ω.cm.     

Novel electric conductive polylactide/carbon nanotubes foams prepared by supercritical CO2

In this paper,novel electric conductive polylactide/carbon nanotubes(PLA/CNTs) foams were fabricated by a pressure-quench process using supercritical CO2as a blowing agent.The morphology of PLA/CNTs nanocomposites prepared by solution blending was characterized using SEM and the results indicate that CNTs well dispersed in PLA matrix.The introduction of CNTs improved the thermal stability of PLA.The morphology and electrical properties of PLA/CNTs foams were characterized and discussed.Depending on the process parameters,such as saturation temperature and pressure,nanocellular or microcellular structure of PLA/CNTs nanocomposites were obtained.The volume resistivity of PLA/CNTs foams was from 0.53 103Ω cm to 15.13 103Ω cm,which was affected by cell structure and crystallization of foams oppositely.Foaming reduced the electrical conductivity due to the decrease of CNTs volume content and the break of conductive pathways.However,crystallization increased the electrical conductivity possibly because of the CNTs structural change in which the CNTs were less curled and more connected.     

正交设计确定模压条件对HDPE／CB复合材料室温电阻率的影响

采用塑炼混合法,在碳黑及其它辅助填料的含量一定时,用正交实验法研究了模压压力、温度、时间及模压后样品冷却时间对HDPE／CB复合材料室温电阻率的影响,发现模压温度、模压时间和冷却时间都对复合材料的室温电阻率影响显著。在最佳模压条件（模压压力为10Mpa,模压温度155℃,模压时间20min,模压后样品冷却到室温的时间40min）下得到HDPE／CB复合材料的室温电阻率为0．6n·m,PTC强度达8．41,电阻率负温度系数（NTC）效应仅为0．2．     

BC/WPU功能涂膜制备及性能研究

以环保型水性聚氨酯（WPU）作成膜物,把环保、高附加值及功能化作为涂膜设计理念,以低成本竹炭（BC）作功能助剂,旨在合成宜居多功能涂膜,通过BC改性及优化配方制备了BC/WPU功能涂膜。研究了BC改性剂种类、用量和添加量、粒度及分散时间等因素对功能涂膜性能的影响。结果表明：γ-胺丙基三乙氧基硅烷（γ-APTES）改性BC/WPU功能涂膜具有优异的导电、力学性能;在γ-APTES为BC质量的2%、BC用量为20%、BC粒度为500目、分散40 min条件下,制备的涂膜体积电阻率为1.7×104Ω.cm,铅笔硬度为4H,冲击强度≥70kg.cm,耐洗刷性能≥11350次。     

SOFCs阴极材料La0.6Sr0.4Co1-x Fex O3-δ溶胶凝胶自燃烧法的制备

以分析纯La（NO₃）₃·6H₂为O、Sr（NO₃）₂、Co（NO₃）₂·6H₂O和Fe（NO₃）₁·9H₂O为原料,采用溶胶凝胶-自燃烧法制备了不同组成的La_0.6Sr_0.4Co_1-xFe_xO_3-δ（LSCF）超细粉体。采用X线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对合成超细粉体的结构和形貌进行测定和表征。结果表明:溶胶凝胶-自燃烧法可一步合成粒径为30～70 nm的LSCF超细粉体,且随着Fe³⁺含量的增加,衍射峰值向低角度方向略有偏移。对超细粉体的烧结性能、热膨胀性能及电性能进行测试,结果表明:该粉体在1 100℃下烧结2 h,其相对密度达到97%。热膨胀系数随x(Fe³⁺含量)增加而增大,由x=0.1时的8.42×10^-6K^-1增大至x=0.5时的9.56×10^-6K^-1。直流四端子法电导测试表明:电导率随温度的升高（200～800℃）出现极大值,最大值可达950 S/cm,在500～700℃范围内,电导率均在200 S/cm以上,能够很好地满足中低温固体氧化物燃料电池对阴极材料的要求。     

各向同性煤沥青制备炭/石墨纤维的研究

以各向同性煤沥青为原料,采用熔融纺丝工艺制备了直径为55μm的沥青纤维,经预氧化、炭化和石墨化处理后得到炭纤维和石墨纤维,并采用偏光显微镜、XRD和SEM等对其形貌、结构和性能进行表征。结果表明,炭/石墨纤维具有与沥青原料相似的各向同性光学结构;随热处理温度升高,炭/石墨纤维截面逐渐变粗糙,且内部石墨微晶逐步发育并长大,3 000℃下石墨化纤维微晶增大较明显,其堆积高度和平面尺寸分别约为5nm和11nm;1 600℃炭化纤维的力学性能较好,其拉伸强度和杨氏模量分别达到0.57GPa和32.19GPa,进一步提高热处理温度,纤维拉伸强度逐步降低,但是其杨氏模量逐渐增加,3 000℃石墨化纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为0.26GPa和40.57GPa;炭/石墨纤维室温轴向电阻率随热处理温度的升高而降低,1 000℃炭化纤维室温轴向电阻率为47.78μΩ.m,3 000℃石墨化纤维室温轴向电阻率降至21.98μΩ.m。     

Al-N 共掺杂p 型ZnO 薄膜制备及电学性能的研究

利用射频磁控溅射技术在石英玻璃上制备了ZnO:Al薄膜,继而N离子注入实现薄膜的Al-N共掺杂,随后进行了不同温度和时间的热处理。并借助X射线衍射(XRD)、霍耳测试(Hall)、X射线光电能谱仪(XPS)等手段对ZnO薄膜的性能进行了表征。实验结果表明,Al-N共掺杂ZnO薄膜在578℃退火8 min表现出较稳定的p型导电,其载流子数高达1×1018～6×1018个·cm-3,对应的电阻率为1～9Ω·cm,迁移率为1～2 cm2·V-1·s-1。与单掺N相比,实现p型导电所需的退火温度有明显降低,这很可能与Al的掺入有关。此外,XPS测试结果证实大量的Ni取代O空位是薄膜p型导电的根本原因。     

基体温度和氩气压强对射频磁控溅射制备GZO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射方法,用Ga2O3含量为1%的ZnO做靶材,在不同基体温度和不同溅射压强的条件下制备了高质量的GZO透明导电薄膜.结果表明:基体温度和氩气压强对GZO薄膜的晶体结构、光电性能有较大影响.当温度为500℃,溅射气压为0.2Pa时制备的GZO薄膜光电性能较优,方块电阻为7.8Ω/□,电阻率为8.58×10-4Ω.cm,可见光的平均透过率为89.1%.     

化学溶液沉积法制备铁掺杂镍酸镧薄膜的结构及电学性能研究

 采用化学溶液沉积法,在（100）取向单晶硅衬底上制备铁掺杂镍酸镧（LaNi_1-xFe_xO₃,LNFeO-x）薄膜,研究了其结构和室温下的导电特性。X射线衍射测试结果表明,经700 ℃ 1 h退火的薄膜呈钙钛矿结构,没有可以观察到的杂相生成。薄膜表面平整、致密,没有微裂痕出现。随着铁含量的增加,薄膜电阻率由1.7 mΩ·cm 增加到 3.9 mΩ·cm。