TiO2颗粒表面包覆SiO2纳米膜及其表征

TiO₂作为一种重要的催化剂,在石油化工方面有重要的应用,特别是煤基合成油和超深度脱硫中的优越性受到注目。同时TiO₂还是重要的白色颜料,为了提高TiO₂的应用性能,对TiO₂颗粒进行了SiO₂纳米膜的表面包覆改性。采用精确控制pH值的连续法在TiO₂颗粒表面包覆了SiO₂的纳米层,并进行了TEM、HRTEM、EDS、XPS、ICP和光学性质表征。证明了SiO₂在TiO₂颗粒表面形成了一层连续的纳米膜,厚度大约为3.5～4.0nm,SiO₂凝胶纳米膜比较致密,没有未包膜上的絮状物,而且TiO₂是单颗粒分散,没有发生多个颗粒被包膜在一起的现象。XPS证明SiO₂凝胶在包膜后的TiO₂颗粒的表面为物理包覆。用SiO₂包膜后,样品的光学性质有了明显的提高,同时改变了样品在不同介质中的分散性质,在水性介质中分散性能提高到93.0％。这种表面处理后的TiO₂可以作为一种催化剂用于煤基合成油和超深度脱硫中。     

钒含量和焙烧温度对V2O5/TiO2催化剂物理和化学性质的影响

 V₂O₅/TiO₂催化剂中活性组分状态对催化性能影响很大,影响活性组分状态主要是活性组分含量以及在不同温度下的焙烧.本文通过溶胶-凝胶法制备V₂O₅/TiO₂催化剂,运用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、氮吸附/脱附(BET)、X射线光电子谱(XPS)、拉曼光谱(Raman Spectroscopy)和透射电镜(TEM)对所制备的催化剂进行了结构表征.XRD和TEM表明定量掺杂活性组分可以提高催化剂的热稳定性,且活性组分很均匀的分布在催化剂之中.BET、XPS和Raman光谱表征表明,催化剂结构、活性组分状态受活性组分含量和焙烧温度影响.活性组分含量和焙烧温度对催化剂的物理和化学性质有强烈影响,主要表现在催化剂的热稳定性、相组成、活性组分分散性和状态,并最终表现在用氨选择性催化还原氮氧化物反应的催化活性上.     

TiO2光催化剂的改性研究进展

 TiO₂光催化剂具有禁带宽度较大、光生电子-空穴易复合等缺点,因而国内外关于TiO₂光催化剂的改性研究很多。本文综述了贵金属沉积、元素掺杂(金属离子掺杂、非金属掺杂、共掺杂)、复合半导体、表面光敏化、表面酸化等TiO₂光催化剂改性方法及原理。其中,非金属掺杂和共掺杂改性可使TiO₂光响应波长红移,同时保留TiO₂对紫外光的响应,从而实现良好的处理效果叠加。最后展望了TiO₂光催化剂改性研究的未来研究方向,即兼顾生产成本,保持TiO₂在复杂环境下的稳定性,并提高其回收利用率。     

纳米SiO2改性UHMWPE性能的研究

文中研究了纳米SiO₂填充改性超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)塑料的耐热性能。结果表明：在UHMWPE中添加少量经偶联剂表面处理的纳米SiO₂对材料的耐热性能有较显著影响。用DSC法研究了UHMWPE/纳米SiO₂复合材料在不同纳米粒子含量时的熔融结晶行为。纳米SiO₂的加入，起到了结晶成核剂作用。通过偏光显微镜观察了复合材料结晶结构，同时和纯UHMWPE进行了比较。发现较低含量纳米SiO₂在UHMWPE中有成核作用，使UHMWPE以异相成核方式结晶，UHMWPE的结晶度提高，球晶颗粒变小。     

高能球磨法制备MgNb2O6粉体及其陶瓷性能

 采用高能球磨法在800℃保温2h预烧合成MgNb₂O₆粉体,研究了MgNb₂O₆陶瓷的相结构、显微结构和微波介电性能随烧结温度的变化关系。实验结果表明,高能球磨法有效促进MgNb₂O₆粉体的低温合成,降低MgNb₂O₆陶瓷的烧结温度。1220℃保温2h烧结MgNb₂O₆陶瓷,密度为4.80g/cm³,平均粒径为3.5μm,介电常数ε_r为19.7,品质因数(Q·f)为29444GHz的优良微波介电性能,MgNb₂O₆粉体有望成为新一代中温烧结高频微波介质基板材料。     

CO2驱中岩石性质变化

 CO₂驱作为一种成熟而且具有广阔应用前景的提高原油采收率(EOR)技术,越来越受到各国重视。CO₂驱中,CO₂溶解于地层水后与岩石产生反应,改变岩石的孔隙结构、润湿性等。为确定CO₂驱后岩石的孔隙结构、润湿性的变化规律,本文针对大庆F油层实际情况,在模拟油藏条件下,通过实验方法对天然岩心展开CO₂驱中岩石性质变化的室内研究。结果表明,注入的CO₂改变岩石的孔隙结构、渗透率以及润湿性等。随着CO₂与岩石接触时间增加,岩石中小孔隙及大孔隙所占比例增加,中等孔隙所占比例减小,渗透率逐渐增大,亲水性逐渐变强。这是由于CO₂溶于水后显酸性,与岩石孔隙表面的矿物成分发生反应,改变了岩石孔隙表面矿物组成和岩石的孔隙结构。     

低碳微合金钢抗CO2/H2S腐蚀性能研究

针对用于可膨胀套管的低碳微合金钢CO₂/H₂S腐蚀问题,采用电极化实验、失重法及SEM等方法和手段对低碳微合金钢分别在单一H₂S（pH=2.9）、CO₂/H₂S流量比为1∶1（pH=2.9）、CO₂/H₂S流量比为1∶1（pH=5.3）条件下的腐蚀行为和规律进行研究。结果表明：低碳微合金钢在单一H2S条件下,生成了铁的硫化物,使腐蚀速率高;在有CO2存在的情况下,由于CO₂吸附在钢材表面,形成致密的吸附膜,提高了自腐蚀电位,减缓了CO₂/H₂S的腐蚀速率;由于组织不均匀及MnS的偏析,造成腐蚀后试样表面不平整,腐蚀产物膜存在微裂纹,pH值越低,腐蚀后试样表面越不平整,裂纹越明显,腐蚀越严重。     

低渗油藏注CO2／N2组合段塞改善驱油效率实验

针对江苏高集低渗低饱和低能量油藏,开展了先注CO₂前置段塞再后续N2段塞顶替的驱油机理研究。通过高集油藏地层原油加注CO₂／N₂气体互溶性膨胀相态机理、多次接触抽提-凝析过程相态机理以及交替注CO₂／N₂组合段塞细管驱替最小混相压力测试、长岩芯驱替效率等实验和模拟研究,对CO₂／N₂组合段塞注气驱油机理及效果进行了分析评价。结果显示,先注CO₂前置段塞再后续注N2顶替的驱替方式能更有效地发挥CO₂增溶膨胀、近混相和N₂弹性膨胀驱油的优势,其驱油效率能达到甚至超过单纯注CO₂的驱油效率。这种驱替方式不仅有利于改善注非烃气体的驱替效率,还可减轻令人担忧的采油井气窜后所带来的采油管柱和设备的腐蚀问题。此外将这一方式推广到注CO₂前置段塞再后续注烟道气的驱替过程,还可在提高油藏采收率的同时实现工业温室气体地下环保埋存。     

阻力系数法测定就地CO2降低原油粘度能力

利用就地CO₂ 在多孔介质中降低原油粘度技术是一种新研制开发的提高原油采收率有效技术,研究了就地CO₂技术降低原油粘度的测定办法,提出了阻力系数法。对单液法和双液法就地CO₂体系在填砂管中对原油的降粘能力进行了实验评价,结果表明:在油藏条件下,当原油粘度为12904.1mPas,温度70℃,压力6MPa时,单液法可以使原油粘度降低42.15％,双液法可以使原油粘度降低52.69％。证明阻力系数法测定原油粘度下降是可行有效的。     

基于CO2地质储存工程的CO2增强地热系统中CO2注入温度对热储层热提取率影响分析——基于鄂尔多斯CCS工程

 以鄂尔多斯CO₂地质储存工程区马家沟组地层为人工地热储层,用TOUGH2软件建立以CO₂为传热载体的CO₂-EGS模拟模型,设计并模拟了5种不同的CO₂注入温度(18～42℃)条件下CO₂-EGS系统运行特征,分析了CO₂注入温度对热提取率和系统可持续性的影响。结果表明,5种方案的热量提取率在CO₂-水驱替阶段变化区间为6.37～7.9MW,在液相流消失阶段变化区间为6.64～8.68MW。整个CO₂-EGS系统运行期的平均地层热提取率为6.56～8.47MW,系统可持续时间10.58～11.49a,系统运行期温度下降速率为1.89～1.74℃/a。CO₂的注入温度对深层地热能系统热量提取率影响显著,对系统的可持续性影响较小。为了获得最大的经济效益,应在CO₂-EGS运行允许范围内减小CO₂的注入温度。研究成果可以为CO₂地质储存与资源化利用提供参考。     

橡胶混凝土的基本力学性能

采用水、硅烷偶联剂和浓度为1%的NaOH、HCl、CaCl2溶液对橡胶颗粒表面进行改性处理,将粒度为5目、10目、40目、60目的橡胶颗粒以1∶1∶1∶2的掺配比例等体积替代20%的砂子.发现,经NaOH和CaCl2溶液处理的橡胶颗粒混凝土7d强度提高较快,而偶联剂和HCl溶液处理的橡胶颗粒混凝土7d后强度提高较快,经NaOH和CaCl2溶液处理的橡胶颗粒混凝土28d强度最高.同时,选用浓度为1%的NaOH溶液处理橡胶颗粒,分别以10%、20%、30%、40%和50%的橡胶颗粒等体积替代砂子,研究橡胶颗粒对水泥混凝土抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度的影响规律.结果表明:橡胶颗粒掺量为0~10%时混凝土强度降低较快,为10%~40%时混凝土强度降低减缓,为40%~50%时混凝土强度降低加快;橡胶混凝土弹性模量随橡胶颗粒掺量的增加呈直线下降.     

冻融循环作用下混杂纤维粉煤灰混凝土力学性能试验

为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度,通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验,得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量,分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制,建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明：基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小;经历60次冻融循环时,其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降;混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土,而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土;通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合,得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式;分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。     

纳米SiO2和玄武岩纤维增强混凝土压拉强度的试验研究

为制备高性能混凝土,对不同纳米Si O_2掺量和不同玄武岩纤维掺量的混凝土进行了28 d压拉性能试验研究;并对试验结果进行分析与机理探讨。结果表明:掺入玄武岩纤维能提高混凝土的劈裂抗拉强度,掺量为3 kg/m~3时劈裂抗拉强度较素混凝土提高8.71%。掺入纳米Si O_2能提高混凝土的抗压强度,掺量为1.2%时较素混凝土提高7.07%。纳米Si O_2和玄武岩纤维复合掺入时,当纳米Si O_2掺量为1.2%、玄武岩纤维掺量为3 kg/m~3时效果最好,劈裂抗拉强度、抗压强度相较于素混凝土分别提高17.42%和9.04%。     

高强混凝土空心砌块砌体的性能

对84个高强混凝土空心砌块砌体的受压性能进行了试验研究·发现采用砌块强度≥MU15,砂浆强度≥M10的砌体试件进行受压试验,利用砌体结构设计规范中的相关公式计算高强混凝土砌块砌体的抗压强度偏高,弹性模量偏小,不安全·说明规范公式已不适用于高强混凝土砌块砌体力学指标的计算·为此提出了计算高强混凝土砌块砌体力学性能指标的建议公式,经试验验证,计算值与试验结果符合得较好,且偏于安全·     

钢纤维高强混凝土单轴压缩下应力应变关系

在实际工程中推广应用钢纤维高强混凝土,要了解其基本力学性能,用MTS815．03型液压伺服刚性压力试验机,对钢纤维含量为0－6％、抗压强度在65－120MPa范围的4种钢纤维高强混凝土,进行单轴压缩荷载作用下的应力－应变全过程试验。结合试验给出全曲线的方程,并分析钢纤维对抗压强度、弹性模量、韧度、泊松比等的影响。试验表明,当钢纤维长度大于或接近于最大集料尺寸时,钢纤维高强混凝土具有较高的抗压强度和韧度,是一种优良的新型建筑材料。     

安吉毛竹主要力学性能的测定

安吉毛竹在上海世博会印度馆穹顶结构中的成功应用,使其作为一种新型空间结构材料逐渐受到重视。针对新型竹制弦支穹顶结构所采用的安吉毛竹材料,用电测法测定了其弹性模量、泊松比、抗拉强度等力学参数,为穹顶结构的设计分析与进一步的模型试验提供依据。     

骨料粒径对混凝土力学性能影响研究

为研究粗骨料平均粒径对混凝土力学性能的影响,利用MTS试验机进行了M40、M80和M110砂浆及对应不同粗骨料粒径混凝土的准静态压缩与劈裂试验,获得了各试件的准静态压缩应力-应变曲线和劈裂应力-时间曲线,分析了粗骨料粒径对不同等级混凝土的影响程度,并借助双因素方差分析方法研究了砂浆抗压强度和骨料粒径对混凝土抗压强度的影响程度.结果表明:随着粗骨料粒径的增加,混凝土的抗压强度、杨氏模量和抗拉强度具有相似的变化趋势,即呈现出先增大后减小的趋势,粗骨料粒径对混凝土抗压强度的影响随着砂浆强度的增加而变大,对杨氏模量的影响却随着砂浆强度增大而减小;砂浆抗压强度对混凝土压缩强度的影响程度要大于骨料粒径.      

母料法制备尼龙66/SiO2纳米复合材料及其力学性能研究

在双螺杆挤出机上,采用母料法制备出尼龙66/SiO2纳米复合材料,并测试了其力学性能。测试结果表明,纳米复合材料的拉伸强度和弹性模量较纯尼龙66均有较大程度的提高,但缺口冲击强度有所降低。此外,也研究了该纳米复合材料的动态热机械性能,发现采用母料法制备工艺能够增加纳米复合材料的储能模量和损耗因子,但其对玻璃化转变温度影响并不明显。     

聚氯乙烯塑管混凝土力学性能的试验研究

对PVC(聚氯乙烯)管混凝土组合材料的力学性能(包括强度、应力-应变曲线、应变能)进行了研究,并考虑了塑管厚度和核心混凝土强度等因素的影响.试验结果表明:PVC管混凝土极大改善了素混凝土的脆性问题,应变能的提高幅度在9.3～25.0倍之间.塑管混凝土的强度随核心混凝土强度以及塑管厚度的增大而提高,但增强系数随着核心混凝土强度的增大而降低.应力-应变曲线下降段的斜率大小由PVC管厚度决定,核心混凝土强度仅仅影响了PVC管混凝土的极限强度.     

复合助剂改性混凝土的韧性与刚性研究

采用正交试验研究了水胶比、胶粉掺量、硅粉掺量以及消泡剂掺量对混凝土的韧性与刚性的影响规律。结果表明:四个因素对混凝土的折压比影响的主次顺序是胶粉掺量最大,消泡剂掺量次之,水胶比第三,硅粉掺量最小;而对于弹性模量影响的主次顺序是胶粉掺量最大,硅粉掺量次之,消泡剂掺量第三,水胶比最小。胶粉能显著提高混凝土的折压比,改善混凝土的韧性;且胶粉掺量越大,效果越明显。组成参数为水胶比0.35、胶粉掺量8.0%、硅粉掺量6.0%、消泡剂掺量0.8%的复合助剂改性混凝土混凝土,其抗折强度为7.05 MPa,折压比为0.159,弹性模量为20.16 GPa,其综合力学性能良好,韧性最大,适合用作混凝土路面材料。