沸石和水体系吸附-脱附循环的能量转移作用

本文旨在研究自制的工业13X沸石对水体系的吸附脱附循环的能量转移,为利用太阳能或其它热源驱动沸石吸附装置制冷、生热提供基本数据。文中讨论了沸石吸附能力、吸附速度、脱附速率、吸附热及过程中体系的压力变化对制冷效果的影响。实验结果表明,13X沸石在120℃和200℃脱附的单次循环中可分别转移能量65.5和88.5千卡。     

沸石分子筛在吸附制冷应用上的探讨

对不同吸附性能的几种沸石应用于吸附式制冷进行了探讨,并将这些沸石的制冷效果与硅胶进行了对比。从吸附基础理论阐明了沸石分子筛可应用于太阳能冰箱、空调、蔬菜水果保鲜等,为节能开辟了一条新途径。我们还探讨了影响沸石分子筛吸附式制冷的主要因素,发现沸石分子筛的吸附容量,吸附和脱附速度、脱附温度对制冷量的影响较大。实验测得制冷工质偶沸石水体系在单级吸附一解吸循环系统中,200克沸石分子筛能使五磅冰瓶内温度由室温降低到-5℃以下。相当于每公斤分子筛能产生制冷量90—110千卡(活化温度在400℃左右)。     

甲醛在Ag(110)面上的非均相氧化

用热脱附谱、低能电子衍射和电子诱导脱附离子角度分布(ESDIAD)研究了甲醛与氧在Ag(110)面上的吸附和反应。结果表明,低温条件下每个吸附态氧原子能稳住几个甲醛分子,其中大部分在220K时以甲醛形式脱附。ESDIAD照片(225K)进一步证明了HCOOH_(a)中间体的存在,该中间体在235K进一步脱氢,在晶体表面上留下较稳定的吸附态甲酸脂(HCOO_(a))。在250K还出现一个水脱附峰和一个较小的甲醛脱附峰。吸附态甲酸脂在395K分解成CO_2和H_2。对反应机理作了探讨。     

强酸性和水热稳定的MCM-41分子筛的合成

以ZSM 5沸石分子筛为原始硅铝源,在碱性条件下,通过水热法合成出了孔壁含有ZSM 5预结构单元的MCM 41介孔分子筛。采用XRD、N2 吸附脱附、FT IR和NH3 TPD等表征手段对样品进行分析,结果表明该分子筛是含有ZSM 5 沸石预结构单元的六方晶相结构,该介孔分子筛的孔壁明显厚于常规方法合成的MCM 41,具有较高的水热稳定性和较强的酸性。     

沸石对于亚硝胺的选择性吸附及其在卷烟中的应用

沸石能选择性地强吸附亚硝胺 .气相中的吡咯烷亚硝胺 (NPYR)和二甲基亚硝胺 (NDMA)被沸石吸附后 ,5 2 3K以上才脱附 -分解 .实验表明沸石添加剂并未影响卷烟的物理性质和燃烧 ,烟气中的烟草特有亚硝胺 (TSNA)明显减少 ,有益于保护环境和吸烟者的身体健康 .     

分子筛吸附VOCs与微波脱附性能研究

为筛选适于吸附VOCs与微波脱附的分子筛,并研究其孔径、铝氧四面体、平衡阳离子等性能的影响因素,采用7种吸附剂(K-A,Na-A,Ca-A,Ca-X,Na-X,Na-Y和Na-ZSM5沸石分子筛)和3种VOCs吸附质(苯、甲醇、正己烷)进行了实验研究,利用BET,XRD表征方法对分子筛的孔径、比表面积、孔容和晶胞参数等进行了测试。结果表明:分子筛孔径较大、VOCs极性较大时,吸附量较高;采用不同铝氧四面体结构含量(Na-X,Na-Y,Na-A和Na-ZSM5)及不同平衡阳离子(K-A,Na-A,Ca-A和Ca-X,Na-X)分子筛进行微波脱附时,铝氧四面体结构含量高的分子筛更适用于微波脱附,平衡阳离子为Na~+的分子筛吸波能力强于K~+和Ca~(2+);经5次循环静态吸附、微波脱附,分子筛微波脱附的结构性能稳定。研究成果可为分子筛吸附VOCs与微波脱附新方法的工业化应用提供重要参考。     

沸石对于亚硝胺的选择性吸附及其在卷烟中的应用

沸石能选择性地强吸附亚硝胺。气相中的吡咯烷亚硝胺（NPYR）和二甲基亚硝胺（NDMA）被沸石吸附后，523K以上才脱附－分解。实验表明沸石添加剂并未影响卷烟的物质性质和燃烧，烟气中的烟草特有亚硝胺（TSNA）明显减少，有益于保护环境和吸烟者的身体健康。     

程序升温脱胺对β沸石表面酸性的影响

以程序升温分解（ＴＰＤＥ）和程序升温脱附（ＴＰＤ）为实验手段,研究了程序升温脱胺（模板剂四乙基胺）对β沸石表面酸性的影响,并对脱胺后β沸石的吡啶脱附行为进行了动力学研究。结果表明,经程序升温脱胺后β沸石表面出现两种强度不同的酸性位,程序升温脱胺较常规高温（５５０℃）脱胺有利于β沸石表面酸量的增加,但程序升温的速率对β沸石表面酸量影响较小;β沸石的吡啶脱附表观活化能依次为３２２３ｋＪ／ｍｏｌ、８０３８ｋＪ／ｍｏｌ,脱附级数均为１。     

用碱处理的ZSM-5沸石合成MCM-41型结构复合分子筛的研究

以现有的工业ZSM-5作为原料,采用碱处理ZSM-5的浆液或滤液作为硅铝源,与表面活性剂在水热条件下进行自组装得到具有微孔、介孔双孔分布的MCM-41型结构复合分子筛,并采用X射线衍射、N2吸附脱附、红外光谱等测试手段对合成的样品进行了分析表征,考察了主要合成条件对分子筛性能的影响.结果表明,根据ZSM-5碱处理程度的不同,采用浆液得到的样品可能含有少量ZSM-5沸石的晶粒,但随着碱浓度升高或碱处理时间的延长,ZSM-5沸石晶粒的量逐渐减少,而采用滤液合成的样品中不存在独立的ZSM-5沸石的晶粒.     

草酸脱铝改性的ZSM-50沸石的性质及其异构化性能

对ZSM-50沸石进行了草酸脱铝改性,利用X荧光光谱、X射线粉末衍射、NH₃吸附-程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱等方法考察了草酸改性对ZSM-50沸石的化学组成、晶型及表面酸性的影响,并采用正庚烷作为模型化合物对其异构化性能进行评价。结果表明：对ZSM-50沸石进行草酸改性处理,在保持较高结晶度的同时,可以有效改变其骨架硅铝比;当脱铝程度达到约26%时,沸石分子筛的酸性中心数量增加20%以上、L/B酸的比例提高1倍以上,同时酸强度基本保持不变,沸石的异构化性能得到提高;当脱铝程度达到60%时,导致沸石骨架结构中铝空位过多,酸性中心数量降低30%,造成异构化反应选择性下降,副反应增强,不利于异构化反应。     

偏高岭土制备泡沫材料的初步研究

重点研究了硫酸对偏高岭土中的铝的浸出规律;研究发现,通过控制硫酸浓度和酸浸时间,可以获得不同Si/Al比的铝硅酸盐粉体.实验结果表明,当铝硅酸盐粉体中Si/Al比大于10时,可以通过发泡工艺,使其在150℃左右制成具有一定强度的泡沫材料,有望在吸附、保温和隔音材料领域获得应用.     

硼铝硅系透明玻璃陶瓷晶相生长的分形动力学

通过熔融法结合两步热处理制度制备了硼铝硅系透明玻璃陶瓷.基于R.Kopelman等人对分形结构中扩散控制反应速率的研究结果,探讨了硼铝硅系透明玻璃陶瓷中晶相生长的分形动力学.结果表明,用分形结构扩散控制反应动力学理论来分析硼铝硅系透明玻璃陶瓷的晶化过程是行之有效的,通过实验数据拟合得出分形子谱维数dS=1.269.     

以聚乙二醇为软模板制备微孔—介孔硅铝分子筛及其催化性能

以硅铝溶胶前驱体,与聚乙二醇软模板剂混合,水热处理后制备微孔-介孔硅铝分子筛.采用X射线衍射(XRD)、 Fourier变换红外光谱(FT-IR)、 N₂吸附-脱附、透射电镜(TEM)和氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)表征微孔-介孔硅铝分子筛的理化性质.将所得微孔-介孔硅铝分子筛作为苯酚叔丁醇烷基化反应的催化剂,利用苯酚的转化率测试材料的催化性能.结果表明：聚乙二醇作为软模板产生介孔结构,且聚乙二醇加入量可影响硅铝分子筛的结晶度;当聚乙二醇的加入量不同时,苯酚的转化率受影响;当聚乙二醇用量为8 g时,苯酚转化率最高,可达95.5%.     

介孔硅铝酸盐材料的合成、 表征及催化应用

采用NaOH调节体系的pH值, 通过改变造孔剂柠檬酸的加入量, 制备了一系列新型介孔硅铝酸盐材料, 并利用X射线衍射(XRD)、 透射电镜(TEM)和N₂吸附脱附等进行表征, 同时分析了不同柠檬酸加入量对材料孔结构的影响.  结果表明： 合成材料具有蠕虫状内交联的介孔结构,   具有较强的酸性; 柠檬酸与铝物质的量比为13的样品在苯酚与叔丁醇烷基化反应中具有较高的催化活性和对2,4-二叔丁基苯酚（2,4-DTBP）的选择性; 较高的苯酚转化率和对2,4-DTBP的选择性主要归因于催化剂较强的酸性和较大的介孔孔径.     

纳米硅铝酸盐的水热制备及催化性能

采用水热法制备了一系列纳米硅铝酸盐材料,考察了晶化时间、模板剂、硅源、铝源、稀土离子掺杂等对材料制备的影响.发现以TEAOH为模板剂,白炭黑为硅源,硫酸铝为铝源,铈离子掺杂制备的硅铝酸盐在苯甲醛与吲哚的Friedel-Crafts烷基化反应中的催化活性最好.通过XRD,BET和SEM表征了该材料的结构特性.     

硅酸铝短纤维/ZL109复合材料的机械性能

对硅酸铝短纤维增强铝基复合材料的硬度和时效硬化行为以及常温和高温下的拉，压强度等机械性能进行了测试，结果表明，硅酸铝短纤维不仅明显提高了复合材料的硬度，而且改变了复合材料的时效过程，硅酸铝短纤维也同样大大提高了复合材料的室温与高温强度，同时，热残余应力是导致复合材料拉，压机械性能不同的主要原因。     

Mineral-phase evolution and sintering behavior of MO-SiO2-Al2O3-B2O3 (M=Ca,Ba) glass-ceramics by low-temperature liquid-phase sintering

In this work, network former SiO₂ and network intermediate Al₂O₃ were introduced into typical low-melting binary compositions CaO·B₂O₃, CaO·2B₂O₃, and BaO·B₂O₃ via an aqueous solid-state suspension milling route. Accordingly, multiple-phase aluminosilicate glass-ceramics were directly obtained via liquid-phase sintering at temperatures below 950℃. On the basis of liquid-phase sintering theory, mineral-phase evolutions and glass-phase formations were systematically investigated in a wide MO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃ (M=Ca, Ba) composition range. The results indicate that major mineral phases of the aluminosilicate glass-ceramics are Al₂₀B₄O₃₆, CaAl₂Si₂O₈, and BaAl₂Si₂O₈ and that the glass-ceramic materials are characterized by dense microstructures and excellent dielectric properties.     

Synthesis of kalsilite from microcline powder by an alkali-hydrothermal process

The properties of aluminosilicate kalsilite have attracted the interest of researchers in chemical synthesis, ceramic industry, biofuels, etc. In this study, kalsilite was hydrothermally synthesized from microcline powder in a KOH solution. The microcline powder, rich in potassium, aluminum, and silicon, was collected from Mountain Changling in Northwestern China. The effects of temperature, time, and KOH concentration on the decomposition of microcline were investigated. The kalsilite and intermediate products were characterized by means of wet chemistry analysis, X-ray Diffraction (XRD), infrared spectrometry (IR), 29Si magic angle spinning nuclear magnetic resonance (29Si MAS NMR), 27Al MAS NMR, and scanning electron microscope (SEM). With increasing temperature, the microcline powder transforms into a metastable KAlSiO₄ polymorph before transforming further into pure kalsilite. A mixture of both kalsilite and metastable KAlSiO₄ polymorph is obtained when the hydrothermal reaction is carried out within 2 h; but after 2 h, kalsilite is the predominant product. The concentration of KOH, which needs to be larger than 4.3 M, is an important parameter influencing the synthesis of kalsilite.     

新型介孔材料的热及水热稳定性

以柠檬酸为成孔剂, 正硅酸乙酯为硅源, 硫酸铝为铝源, 在水热条件下合成一种新型介孔硅铝材料, 并采用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）对样品进行表征. N₂吸附 脱附结果表明, 新型介孔材料在1 173 K的高温条件下焙烧5 h以及在沸水中分别处理48,96,192,288 h后, 样品依然保持较好的介孔结构, 表明样品具有较好的热及水热稳定性.     

含生活垃圾焚烧炉渣的碱矿渣水泥耐高温机理研究

为了探究生活垃圾焚烧炉渣（municipal solid waste incineration bottom ash,MSWI-BA）对碱矿渣净浆耐高温性能影响机理,采用MSWI-BA替换矿渣质量的6%制备碱矿渣水泥净浆（alkali-activated slag paste with MSWI-BA,AASBp）,研究了不同温度对AASBp的质量损失、热收缩和强度的影响。以普通硅酸盐水泥净浆作为对照组,结合多种微观手段揭示AASBp的耐高温机理,并与未掺MSWI-BA的碱矿渣水泥（alkali-activated slag paste without MSWI-BA,AASp）进行对比。结果表明：随着温度的增大,AASBp中水化硅铝酸钙的Ca/Si先降低后增大;在400 °C时,水化硅铝酸钙的聚合度最高,Ca/Si最低;Al-O键在600 °C断裂,而Si-O键在1000 °C断裂。与AASp相比,由于MSWI-BA提高了基体孔隙的连通性,高温后孔隙压力得到释放,AASBp具有更高的归一化抗压强度和耐高温性能。