TiO2-MDEA-H2O纳米流体热物理性质测量

为了强化N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液对CO2的吸收,通过将纳米TiO2颗粒分散至质量分数50％的MDEA水溶液中,制备了TiO2-MDEA-H2O纳米流体.通过采用测定纳米流体的吸光度方法对纳米流体的分散稳定性进行研究.结果表明:经过机械分散,在不添加任何分散剂的情况下,纳米流体放置48 h无明显团聚现象.测量了纳米TiO2颗粒质量分数分别为0.05％,0.20％,0.40％和0.80％时纳米流体的热物理性质.结果表明:随着纳米TiO2颗粒质量分数的增加,纳米流体的表面张力、运动黏度和导热系数都增加了.纳米流体的表面张力最大增大了约0.6％,运动黏度最大增大了约4.6％,导热系数最大增加了约5.9％.     

纳米流体强化CO2鼓泡吸收实验

利用两步法制备了多种乙醇基质纳米流体,建立了一套纳米流体强化气体吸收实验装置,分别测试了CO2在体积分数为0．01％-0．10％的Al2O3-C2H50H、MgO-C2H50H、SiO2-C2H5OH、TiO2（5nm）．C2H50H、TiO2（25nm）．C2H50H、Ti02（60nm）-C2H50H纳米流体中的吸收浓度曲线,得到了纳米流体的体积分数、纳米粒子的种类和粒径等因素对C02吸收过程的影响．实验结果表明,纳米流体的吸收强化效果随着纳米粒子体积分数的增加而增加,并且随着纳米流体中纳米粒子粒径的增加而减少．此外,还对纳米流体强化CO2吸收过程的机理进行了分析．     

纳米颗粒/矿物冷冻油的流变特性研究

对纳米颗粒/矿物冷冻油的流变特性进行了全面的实验研究,重点分析了颗粒浓度、颗粒种类和温度对冷冻油流变特性的影响.结果表明:对于纳米颗粒TiO2/矿物冷冻油,当w(TiO2)≤0.2%时,为牛顿流体,当w(TiO2)0.2%时,表现为剪切变稀特性.纳米颗粒TiO2/矿物冷冻油的黏度大于纯质冷冻油,且随着颗粒质量分数的提高而增大,当w(TiO2)=0.4%时,黏度可提高11.2%,拟合得到的混合物黏度模型预测值与实验值吻合良好.纳米颗粒种类对混合物的流变特性有一定的影响,这与颗粒的形状有关.纳米颗粒/矿物冷冻油的黏温曲线趋势与纯油相似.     

超声波强化均匀沉淀法制备纳米TiO2

为了改善纳米TiO2的分散性能和细化其颗粒尺寸,采用超声波强化均匀沉淀法制备纳米TiO2.首先以工业级硫酸氧钛为原料,用均匀沉淀法制备纳米TiO2,通过对比试验来反映超声波对于制备纳米TiO2的影响.然后采用BET比表面积与孔隙度分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析研究了超声波的强化作用.试验结果表明:超声波的强化作用具有明显的细化颗粒尺寸的作用;能增加纳米TiO2的比表面积、孔容积与孔径;能改善分散度,使颗粒粒径分布范围变窄.通过均匀沉淀过程能直接获得纯锐钛型纳米TiO2,而无需经过特定温度的煅烧定型,超声波作用对产物晶型无影响.     

复合纳米Fe2O3/TiO2的制备、表征及光催化活性

采用将TiO2加入Fe(OH)3胶体中的方法制得复合的Fe2O3/TiO2纳米粒子.以光催化降解甲胺磷研究其光催化活性,并通过XRD、TEM、DRS等分析方法,探讨了影响其光催化活性的原因.结果表明,Fe2O3的复合量对Fe2O3/TiO2的活性影响很大,当n(Fe)n(Ti)＜0.3%时,复合物Fe2O3/TiO2的光催化活性大于TiO2,最佳的复合量为0.2%.当复合量大于0.5%时,复合物Fe2O3/TiO2的光催化活性低于TiO2.锻烧温度及锻烧时间对复合物Fe2O3/TiO2光催化活性均有影响.用XRD确定掺杂前后TiO2的晶型均为锐钛矿型,当复合量大于0.7%时才能看到Fe2O3的衍射峰.TEM照片表明,由于复合量小,复合前后颗粒直径和晶粒直径基本一致.反射率光谱图表明,在360～650 nm范国内复合物Fe2O3/TiO2吸收光的性能比TiO2好,亦即增强了对可见光的吸收.     

水热合成TiO2纳米棒及其光催化降解甲基橙研究

以锐钛矿TiO2粉末为原料,采用水热法合成了Ti02纳米棒,并利用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜TEM等手段对产品进行了表征.以甲基橙为模拟染料废水,TiO2纳米棒为催化剂,在紫外光照条件下考察TiO2纳米棒的投加量、甲基橙的初始浓度、光照时间、溶液pH值及重复使用次数对甲基橙光降解效率的影响。实验结果表明:TiO2纳米棒的投加质量浓度为0.2g/L,甲基橙初始浓度为10mg/L,pH为5～6;光催化反应3h后,甲基橙的降解率可达96.5%;TiO2纳米棒重复使用5次后,甲基橙的降解率仍然可达85.6%.     

TETA溶液脱除模拟烟气中CO2的试验研究

CO₂作为全球温室气体,正在危害人类赖以生存的环境,而工业上现正在大力发展有机胺溶液用于脱除烟气中的CO₂,并已得到了广泛的应用和极好的发展趋势.由于三乙烯四胺（TETA）溶液具有稳定性好、吸收效率高等优势,再对比传统胺试剂试验的浓度,试验选取0.2~0.8 mol/L体积浓度范围的TETA作为吸收剂吸收模拟烟气中的CO₂.当温度在25~40℃时,其温度对CO₂吸收速率的影响不明显;当溶剂体积浓度在0.2~0.8 mol/L和CO₂体积分数在10%~18%时,溶剂体积浓度和CO₂体积分数对CO₂吸收速率的影响明显.     

微细通道内表面活性剂对Al2O3/R141b流动沸腾传热的影响

为了探究微细通道内表面活性剂对纳米流体制冷剂Al_2O_3/R141b流动沸腾传热的影响,采用二步法制备了添加0.2%(质量分数,余同)SDBS、0.3%SDBS、0.3%CTAB、0.4%CTAB、0.1%Span80、0.2%Span80的改性纳米流体制冷剂与0.1%Al_2O_3/R141b纯纳米流体制冷剂共7种实验工质.设计系统压力为170 kPa、热流密度为9.4～33.5 kW/m~2、质量流率为219.9～439.8 kg/(m~2·s),在高、宽分别为2.0、1.0 mm的矩形截面微细通道内进行流动沸腾传热实验.研究结果表明:表面活性剂对纳米流体制冷剂饱和沸腾区的流动沸腾传热系数影响十分显著;在选用的热流密度及质量流率范围内,采用前述6种添加了表面活性剂的纳米流体制冷剂时,饱和沸腾区平均传热系数较采用纯纳米流体制冷剂时分别提升27.7%、17.9%、13.8%、8.9%、7.9%、5.3%;表面活性剂强化因子SEF随质量流率的变化规律不明显,在同一质量流率下SEF随着热流密度的增大而减小,其中阴离子型表面活性剂SDBS对纳米流体流动沸腾传热的效果最好,阳离子型表面活性剂CTAB次之,非离子型表面活性剂Span80最差.     

氟改性纳米SiO2颗粒的制备及其在消泡剂中的应用

利用氨丙基三乙氧基硅氧烷(APTES)和全氟辛基磺酰氟(PFOSF)对纳米SiO2颗粒进行表面改性,通过红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和接触角(CA)等手段对改性后的纳米颗粒进行表征,确定了改性剂的接枝类型,考察了接枝率对纳米颗粒疏水程度的影响,并研究了纳米颗粒疏水程度及其占硅膏的质量分数对消、抑泡性能的影响,最后结合硅膏的黏度、流变性及有机硅消泡剂的消泡机制对上述实验数据及现象作出对应的解释。结果表明:PFOSF以APTES作为"媒介"化学接枝到SiO2表面,当二者占SiO2质量分数分别为9.4%和4.6%时,颗粒具有最大的接触角,约150°;当二者占SiO2质量分数分别为4.7%和2.3%时,颗粒的接触角为110°,控制改性颗粒占二甲基硅油(PDMS)质量分数的4%,由此硅膏制备的有机硅消泡剂具有最佳的消、抑泡效率。     

密闭环境内固体吸收剂循环净化CO2反应特性

选取LiOH、Ca(OH)2和钠石灰三种常用固体化学吸收剂,在密闭环境CO2循环净化模拟装置上开展了CO2循环净化实验研究.三种吸收剂均有吸收CO2的作用,且均存在一个较优空速值,分别为110400、38700和40500 h-1,在该空速值条件下将体积分数2%左右的CO2吸收至0.03%左右所需反应时间最短,反应速率最大.通过函数拟合和数学分析,得出实验条件下三种吸收剂反应速率与CO2质量浓度的关系式以及最大反应速率的排列次序.进一步的分析表明,三种吸收剂在较优空速值条件下的CO2吸收速率均能达到相关标准的要求,可以实际应用于密闭环境内CO2净化,且密闭环境中CO2体积分数理论上会在一定的中间值附近波动.     

嵌入式RuO2-TiO2-IrO2/Ti氧化物电极的制备

采用纳米级的金红石相TiO2粉末(<35 nm),取代一部分可溶性钛酸四丁酯分散于前躯体溶液中,经热氧化制备出具有金红石纳米TiO2颗粒嵌入结构的RuO2-TiO2-IrO2/Ti混合氧化物电极.同时,采用传统热分解法制备了涂层氧化物名义成分相同RuO2-TiO2-IrO2/Ti常规电极作为对比样.采用XRD和电化学分析方法比较了两电极的组织结构和电催化性能.结果表明:涂层中纳米TiO2种子的嵌入改变了电极涂层的晶体生长取向,电极的电催化活性得到很大的提高.     

MDEA水溶液对CO2吸收速率的测定

为了精确测定气体吸收动力学的数据,建立了一套采用计算机数据采集系统的实验装置,改进了数据采集软件.气体吸收压力数据的测定精度为0.05%.测定了在石油化工、天然气净化和合成氨工业中常用的N-甲基二乙醇胺(质量分数32.4%)+哌嗪(2.6%)水溶液吸收CO2的动力学速度,并根据阻尼膜理论建立了相应的吸收动力学计算公式,可用于实际体系的吸收动力学计算.     

TiO2修饰微流控芯片反应器的研制及应用

研究了微流控芯片中纳米TiO2薄膜的制备方法.采用粉末溶胶法在通道中涂覆多孔纳米TiO2涂层,获得催化活性高、稳定性好的光催化微反应器.以UV-LED为光源,在光催化微反应器中进行富里酸的光催化降解条件试验和苯甲醛与乙醇的光催化有机反应,优化了反应条件.在光照强度为120 mW/cm2,流速100μL/h,H2O2质量分数2%,富里酸初始pH值为1,光反应时间仅为192s的条件下,水样中2.5g/L富里酸降解率可达90%.在该微反应器中进行苯甲醛与乙醇的光催化反应,反应时间为96s,光强为0.8mW/cm2时,苯甲醇和氢化苯偶姻的最大产率分别为8.5%和65.2%.     

纳米TiO2的离子-水混合热法合成及其光催化性能

以离子液体[C2OHMIM]+Cl-为介质,采用离子热法合成了球形纳米TiO2光催化剂,借助X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱仪和紫外-可见光谱仪对产物进行了表征.以合成的样品为光催化剂,罗丹明B为降解物,研究离子液体浓度、反应时间和反应温度等对TiO2光催化活性的影响.研究结果表明,由此法得到的TiO2均为金红石相,形貌是由纳米晶小颗粒堆积起来的球形颗粒.当离子液体质量分数为66.6%,反应温度150℃,反应时间24 h时,合成样品的光催化活性最强,此时对罗丹明B的降解率最高,并且高于P25.     

表面键合型CO32-/TiO2光催化剂的性能表征

以碳酸铵和溶胶-凝胶法制备的TiO2干凝胶为原料,采用机械研磨-热处理法制备表面键合型CO2-3/TiO2光催化剂,并对样品的晶相组成、比表面积、光吸收性能、表面化学状态和表面光生载流子的分离效率等性质进行表征.此外,以气相的丙酮为模型污染物,考察催化剂在紫外光(λ≈365nm)照射下的光催化性能.结果表明:CO2-3/TiO2光催化降解丙酮的转化率和矿化率分别为82%和100%,与纯TiO2相比,其转化率和矿化率分别提高了105%和61%.     

高剪切反应器中有机相强化KHCO3/K2CO3溶液吸收CO2研究

在高剪切反应器（HSR）中研究了不同有机分散相对KHCO₃/K₂CO₃溶液吸收CO₂的强化效果，并考察了有机相与有机胺溶液复配使用对CO₂吸收率的影响。实验结果表明：环己烷、正庚烷对KHCO₃/K₂CO₃溶液吸收CO₂的强化效果明显，甲苯、正辛醇对KHCO₃/K₂CO₃溶液吸收CO₂则没有明显的强化效果；CO₂吸收率随HSR转速的增加而增加，随气液比、温度的增加而降低；环己烷对加入二乙醇胺活化的K₂CO₃溶液有较为明显的强化作用，CO₂吸收率最高可提高23%。与文献中不同反应器的对比表明HSR对CO₂具有较高的吸收效率。     

PVDF/TiO_2纳米复合薄膜的电学性能研究

利用Bruggenman介质模型和多壳模型定量分析了球形TiO2纳米颗粒在PVDF聚合物中分布的体积分数与颗粒尺寸对复合薄膜电学特性的影响规律。分析结果表明,TiO2纳米颗粒体积分数为5%时即可获得较好的分布参数。通过宽带介电谱测试实验对PVDF/TiO2纳米复合材料的电学性能进行了表征。根据该电学性能分析结果,探讨了纳米颗粒与聚合物之间的界面效应对PVDF/TiO2纳米复合材料的电学性能的影响。实验结果表明,TiO2的添加提高了材料的极化能力,使材料获得了较大的介电常数,同时降低了介电损耗,对材料的阻抗影响不大,减小了材料的漏电流。     

纳米TiO2复合涂层的制备及其对LY12铝合金的防护性能影响

为了改善铝合金材料的耐腐蚀性能,研究了以正硅酸乙酯(TEOS)为主要原料,加入一定量的-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),并引入纳米TiO2进行复合,以冰乙酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法在铝合金基体表面形成复合涂层,并利用氟硅烷进行表面修饰。腐蚀电化学测试分析结果表明,纳米TiO2掺杂制备的复合涂层能够明显的提高铝合金基体的防护性能。并考察了纳米TiO2含量对涂层性能的影响,结果表明,在纳米TiO2质量分数为0.04%时制备的涂层性能最佳,相应的试样在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀电流密度约为5.965×10 9 A/cm2,而同等实验条件下铝合金基体腐蚀电流密度为7.216×10 5 A/cm2,涂层的存在使腐蚀速率降低了4个数量级,说明涂层对铝合金基体具有显著的防护效果,并且利用扫描电镜(SEM)和接触角测试来考察涂层的致密性和憎水性。     

纳米流体微通道热沉的性能强化

基于对纳米流体热导率及黏度公式的筛选,本文发展了纳米流体微通道热沉的三维流固耦合模型,分析了热沉结构、纳米颗粒种类、粒径、体积分数及基液种类等关键参数对热沉性能的影响.结果表明:(1)纳米颗粒随机运动引起的附加热耗散强化了纳米流体的对流换热,显著提高了热沉的冷却性能;(2)纳米流体的强化作用依赖于热沉结构,且依赖关系不同于纯流体,需对纳米流体作为冷却剂的热沉结构进行优化;(3)颗粒体积分数增加,热沉热阻降低,但压降升高,综合考虑热阻和压降,最佳的冷却剂为0.5%体积分数的水基Al2O3纳米流体,相对于纯水,其使热阻降低了10.1%,压降仅增加0.38%;(4)颗粒粒径对热阻影响较小,考虑纳米流体稳定性,推荐使用小粒径的纳米颗粒;(5)Al2O3纳米颗粒优于TiO2,CuO最差,最优的基液为水,依次为乙二醇和机油.     

复合空心TiO2@SiO2纳米微球光催化性能研究

通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)功能化的聚苯乙烯(PS)粒子在SiO2包覆的同时被乙醇/氨水介质溶解,得到了单分散空心SiO2纳米微球,经溶胶-凝胶法与纳米TiO2复合制备得到了TiO2@SiO2纳米球.利用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对制备的TiO2@SiO2纳米球进行了物理特性及光化学性质的初步表征,探讨了SiO2纳米微球的复合对TiO2粒径大小、比表面积、形貌、晶型转变以及光催化活性的影响.在可见光照射下,利用有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解为探针反应,研究了TiO2@SiO2纳米球的光催化活性及适应的pH范围.结果表明,SiO2纳米球的复合能明显提高光催化剂的比表面积及其对RhB的吸附量.同时能明显提高TiO2在可见光下的光催化活性,可见光下照射120min后RhB完全褪色,同时16h后的矿化率达到60%.TiO2@SiO2纳米球在pH 3～9范围内均表现出较高的催化性能.