一步活化法制备过程中H2O蒸气对聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACFs)结构性能的影响

以Courtaulds纤维为原料,采用连续化碳纤维生产线制备出稳定的预氧纤维,通过连续化活化炉进行预碳化和水蒸气物理一步活化,制备出具有高吸附性能和高拉伸强度的聚丙烯腈基活性碳纤维（PAN-ACFs）丝束。借助比表面积（BET）、广角X射线衍射（WAXD）、力学性能和碘吸附等表征测试手段研究了水蒸气量对PAN-ACFs孔结构及力学性能的影响。结果表明：在适当的活化时间、活化温度下,逐步增加水蒸气的流量,活性碳纤维的吸附能力先快速增大,而后稳定,最后再缓慢地增加;纤维的拉伸强度呈现出先增大后减小的变化趋势;当水蒸气流量为1g/min,起始的温度为650℃,高温区为850℃,活化时间为20min时,所制备的PAN-ACFs具有相对较高的吸附性能、力学性能和碳化收率。     

炭化气流诱导效应对聚丙烯腈基碳纤维微观结构和力学性能的影响

采用广角X射线衍射(WAXD)、气相色谱(GC)、元素分析(EA)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段定量分析了炭化气流诱导效应对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维聚集态结构及力学性能的影响。结果表明,PAN基碳纤维密度与炭化气流具有显著关联性,逆向气流可有效提高纤维密度,改善致密性;PAN基碳纤维的晶区含量同时取决于晶粒的大小和数量,逆向炭化气流有利于小晶粒的形成和晶区含量的提高,并对孔隙的形成具有抑制作用。保持炭化逆向气流比为3时,所得PAN基碳纤维的微晶尺寸(1.52nm)较小,晶区含量(35.2%)最高,孔隙率(16.2%)较低,此时拉伸强度(4.03GPa)最高,比正向气流条件下制备的PAN基碳纤维的拉伸强度提升了35.7%。     

纳米多晶镍钨合金力学性能的分子动力学研究

为了研究钨原子分数与平均晶粒尺寸对镍钨合金纳米多晶力学性能的影响，本文运用分子动力学方法在10 K与300 K时对镍钨合金纳米多晶模型进行拉伸与剪切模拟，计算分析了不同钨原子分数(0%、5%、10%、15%、20%)的镍钨合金的抗拉强度、延伸率与抗剪切性能等力学性能，进一步研究了不同晶粒尺寸(2.4 nm、1.9 nm、1.5 nm)对镍钨合金多晶力学性能的影响。结果表明，当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数为0%时，在10 K或者300 K时，平均晶粒尺寸小的镍钨合金纳米多晶抗拉强度大，但是抗剪切强度反而小；当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%～20%之间时，随着钨元素含量的增加，抗拉强度与抗剪强度也逐渐增大；当镍钨合金纳米多晶中钨原子分数在0%～15%之间时，温度为10 K或者300 K时，平均晶粒尺寸为1.5 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率大于平均晶粒尺寸为1.9 nm或者2.4 nm的镍钨合金纳米多晶的延伸率。     

铜基改性活性炭吸附净化工业废气中的气态噻吩

采用等体积浸渍法制备铜基改性活性炭,考察活性组分、组分浓度、焙烧温度、吸附温度、氧质量分数对气态噻吩(C4H4S)吸附净化的影响.利用N2物理吸附(BET)、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X线光电子能谱(XPS)等表征手段对活性炭进行表征并研究Cu基改性活性炭对噻吩的净化机理.研究结果表明:选用浓度为0.1 mol/L乙酸铜,焙烧温度为300℃,吸附温度为20℃,氧质量分数为1.0％时改性活性炭对噻吩的吸附催化效率有较好的效果,400 min内吸附效率达到90％;在较优条件下制备的铜基改性活性炭具有很高的比表面积,其吸附容量相对于空白提高2.8倍,吸附过程中吸附剂活性组分对气态噻吩起催化作用,其有效活性组分主要为CuO.     

炭化花生壳与活性碳纤维对Cd~(2+)的吸附研究

采用ICP-OES检测技术,研究了以吸附剂投加量、吸附液pH和Cd~(2+)初始浓度等作为影响因素,炭化花生壳和活性碳纤维对Cd~(2+)的吸附性能。研究结果显示,在炭化温度为500℃,pH为6,投加量为0.2g时,炭化花生壳吸附Cd~(2+)的去除率达到99.88%;活性碳纤维投加量为0.4g时去除率最大为79.05%;表明炭化花生壳对Cd~(2+)的吸附效果更好。吸附过程符合Langmuir模型及Freundlich模型,说明对Cd~(2+)的吸附中既有单分子层吸附又存在交换吸附。研究对实际应用中选择合适的Cd~(2+)吸附剂具有指导意义。     

干胶-水蒸汽辅助晶化法合成多级孔ZSM-5分子筛

采用干胶-水蒸汽辅助晶化法,通过优化制备条件,合成了粒径约80 nm的表面多孔纳米球形ZSM-5.考察了结构导向剂质量分数、硅源、铝源、沉淀剂种类、晶核形成时间及老化温度对纳米ZSM-5晶体形貌的影响.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、N_2物理吸附-脱附及透射电子显微镜(TEM)等表征手段对合成的分子筛进行了表征.结果表明:结构导向剂的质量分数、铝源的类型和晶核形成时间均能明显影响分子筛晶体形貌;结构导向剂质量分数的降低有助于提高ZSM-5微孔结构的长程有序性;优化合成条件可制备出具有约介孔2 nm、比表面积357.1 m~2/g、由80 nm的晶粒堆积形成的多级孔ZSM-5分子筛材料.     

Sn、Bi对Mg_2Si合金组织与性能的影响

采用机械合金化+热压烧结制备Mg_2Si_(0.6-x)Sn_(0.4)Bi_x(0≤x≤0.02)合金,对合金的力学性能和导电性能进行研究.结果表明:Mg_2Si中掺杂一定摩尔分数Sn和不同摩尔分数Bi,整个衍射峰向低角度偏移,晶体结构并未改变,仍是Mg_2Si型结构;元素Sn、Bi的引入,明显细化了晶粒,合金的平均晶粒尺寸为20.6~32.8nm,具有纳米晶结构;随Bi摩尔分数的增加,合金的抗压强度、抗弯强度和电导率先增大后减小.实验发现,双元素掺杂能够显著提高Mg_2Si合金的性能,其强化是由细晶强化、固溶强化和第二相强化协同作用的结果.     

合金元素对316 LN 不锈钢的力学性能和点蚀性能的影响

研究了N、Cr、Mo和Ni四种合金元素含量的变化对核电主管道用固溶态316LN不锈钢的晶粒尺寸以及常规力学性能和点蚀性能的影响.随着N含量的升高,316LN的晶粒明显细化,其在固溶处理过程中晶粒长大趋势也减小. N含量的升高可改善316LN的力学性能和耐点蚀性能,但是当N质量分数达到0.20%时,其耐点蚀性能又开始变差.晶粒细化对316LN强度的影响远小于N含量对316LN强度的影响. Cr及Ni含量对316LN的晶粒尺寸及抗拉强度、屈服强度等力学性能影响不大;Cr含量增加可轻微改善316LN的抗点蚀能力,Ni元素对316LN的耐点蚀性能影响不大,但可增大钝态的腐蚀速度从而不利于钝化膜的稳定.随Mo含量增加,316LN的晶粒尺寸略有减小,强度增大,延伸率显著降低,耐点蚀能力改善.     

Ni对铝热反应制备块体纳米晶Fe_3Al材料力学性能的影响

通过铝热反应熔化方法制备Ni质量分数分别为5%、10%、15%的块体纳米晶Fe3Al材料,研究材料在室温压缩和弯曲下的力学性能及硬度.结果表明,所制备材料的平均晶粒尺寸均约为21 nm;随着合金元素Ni质量分数的增加,材料的硬度和屈服强度δ0.2逐渐增大;材料在弯曲实验中均表现为脆性断裂,弯曲强度随Ni含量的增加先增大后减小,w(Ni)=10%的材料弯曲强度最大,为328.7 MPa.     

原料粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料的影响

采用热压烧结法制备了添加质量分数为10%亚微米Ti(C0.7N0.3)粉末两种组分的Ti(C,N)基复合陶瓷,研究了亚微米Ti(C0.7N0.3)对材料力学性能和显微结构的影响.和微米级材料进行了对比,结果表明,亚微米材料的加入,抑制了基体晶粒的长大,细化了晶粒,使材料的力学性能大幅提高.VC的含量为16%,材料的硬度有明显提高.     

聚醚砜酮炭膜炭化过程中炭结构形成

由XPS谱图分析出PPESK除了H以外的主要组成元素为C、N、O和S．且随着炭化温度的升高,N、O和S元素的质量分数减少,而C的质量分数增加;d002值由室温的0．458 10mm降至950℃的0．350 37nm,接近于石墨的标准层间距(0．335 40nm),表明PPESK易于石墨化．根据FTIR谱带的变化规律．提出了样品在炭化时会沿着二氮杂萘环的N—N键断裂,形成共轭腈基及异氰基的苯环化合物．异氰基化合物进一步二聚成二苯基碳化二亚胺．后者又聚合生成含氮杂环的多环芳烃．继续炭化会导致芳杂环的合并和HCN等气态小分子的脱除,生成连续巨大的含氮杂芳环多环化合物．     

机械合金化Fe-Cr-W-Ti-Y-(O)粉末特性

通过机械合金化制备了Fe-Cr-W-Ti-Y-(O)合金粉末,研究了球磨时间和球磨介质硬脂酸添加量对粉末特性的影响.结果表明:随着球磨时间的延长,元素粉末的合金化程度、加工硬化效应及氧元素含量提高,晶粒尺寸减小;球磨48h后,W和Cr原子已完全固溶于α-Fe中,合金粉末晶粒尺寸减小至14.0nm,显微硬度(HV)为613.4,氧含量(质量分数)达到0.935%;加入一定量的硬脂酸可以有效地阻碍粉末颗粒的团聚并优化粉末的颗粒形貌和粒度分布,但会延缓粉末合金化进程.     

以电解法氢氧化镁为原料制备纳米氧化镁

采用隔膜电解法以盐湖水氯镁石为原料制备前驱体Mg(OH)₂,煅烧后制备纳米氧化镁,实现盐湖废弃资源的高值化利用.对Mg(OH)₂煅烧过程进行热解动力学解析,结合热解机理和速率,考察煅烧条件对MgO性能的影响.结果表明：煅烧温度升高,MgO的比表面积降低,活性先升高后降低,晶粒变大;煅烧时间延长,MgO的比表面积和活性降低,晶粒尺寸增大,结构变得致密;升温速率增大,MgO比表面积与活性均先增大后平缓,晶粒尺寸基本不变;MgO比表面积最大为29.3 m²/g, CAA最小为66 s,晶粒尺寸最小为27.8 nm.     

温轧对DP590钢层状超细晶双相组织与拉伸性能的影响

研究了DP590钢两相区不同温度轧制制备层状超细晶双相组织及其对力学性能的影响.结果表明，分别在两相区720,760和800℃温轧(对应WR720,WR760和WR800)时，钢板均获得层状结构超细晶铁素体和马氏体双相组织.对应马氏体体积分数分别为26.5%,37.2%和30.8%,大角度晶界铁素体平均晶粒尺寸分别为(1.92±1.32),(1.44±2.14)和(1.79±1.54)μm.值得关注的是，组织特征与力学性能和温轧温度并非线性对应关系，而是中间温度即760℃轧制钢板晶粒尺寸最小，马氏体体积分数最高，相应屈服强度和抗拉强度最高.从形变诱导铁素体相变和铁素体动态再结晶两方面讨论了这种温轧温度与组织及力学性能的非线性变化关系.     

中空形态聚丙烯腈基活性炭纤维预氧化过程的研究

聚丙烯腈（PAN）中空纤雏在空气中、不同温度下预氧化2h，接着在N2气氛中炭化，CO2气氛中活化，得到PAN基活性中空炭纤维（PAN—ACHF）。测定了PAN—ACHF对碘和亚甲基兰的吸附量。考察了预氧化温度对预氧化纤维的收缩率和芳构化指数的影响，以及对PAN—ACHF的收缩率、活化收率和吸附性能的影响。     

活性碳纤维法分离提纯戊二酸研究

通过活性碳纤维(ACF)处理柱来分离混合二元酸(DBA)中有色物质,然后重结晶提纯分离戊二酸.研究系统分析了吸附剂用量、温度、流速以及可再生性能对吸附效果的影响,并确定了最佳工艺参数.结果表明,采用活性碳纤维吸附能很好地去除混合二元酸中的有色物质,最后分离提纯得到质量分数为99%的戊二酸,收率可达到80.5%;确定最佳工艺条件:温度为35℃,流速为48 mL/h,活性碳用量为1 g,用于再生蒸汽温度为200℃,再生时间为10 min.     

PbO添加量对Pb_(0.925)Ba_(0.075)Nb_2O_6压电陶瓷结构和电学性能的影响

为制备具有高密度、单一正交铁电相及优异压电性能的PbNb_2O_6基压电陶瓷,研究了在1 250℃预烧的正交相粉体中添加不同质量分数的PbO对陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电及压电性能的影响。结果发现,随着PbO添加量的增加,陶瓷的微观形貌发生明显改善,晶粒由棒状逐渐变为等轴状。当PbO的添加量为4%(质量分数)时,得到的陶瓷性能最优,晶粒尺寸更加均匀,晶粒间结合紧密,相对密度≥94%,平均晶粒尺寸为9.9μm,居里温度Tc为539℃,压电常数d33达到62pC/N。     

大豆秸秆生物炭对废水中Ni(II)的吸附性能

为了能以更有效更经济的方法去除废水中的Ni(Ⅱ),选用成本低廉的大豆秸秆制备生物炭作为吸附剂,研究了炭化温度、溶液pH、吸附剂投加量、溶液温度、Cd(Ⅱ)质量浓度对吸附效果的影响,得到了最佳的吸附条件,开拓了去除重金属镍的新方法,同时研究了生物炭对Ni(Ⅱ)的吸附动力学和吸附等温线。实验表明,大豆秸秆生物炭对Ni(Ⅱ)有较好的吸附性能,Ni(Ⅱ)质量浓度为20mg/L,炭化温度为500℃,pH为7,投加量为0.2g,室温为25℃,Cd(Ⅱ)质量浓度为0为最佳吸附条件。吸附反应符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir模型,25℃时饱和吸附量为14.38mg/L。扫描电镜分析显示,炭化使得秸秆孔道结构增多,表面粗糙程度加剧,比表面积增大,从而提高了吸附性能。     

共聚组分对聚丙烯腈(PAN)纤维预氧化程度的影响及其与碳纤维结构和性能的关联

利用自制碳纤维连续化试验线对两类聚丙烯腈（PAN）原丝进行了不同条件的梯度升温预氧化处理,并最终得到碳纤维。采用差示扫描量热分析（DSC）、红外光谱（FT-IR）、广角X射线衍射（WAXD）等表征手段分析了共聚组分对PAN分子链规整度的影响以及分子链规整度对预氧化、炭化过程中纤维结构转变的影响。结果表明,相对于三元共聚PAN纤维,二元共聚PAN纤维由于分子链规整度的提高,与环化反应有关的放热反应相对滞后发生;在相同的预氧化条件下,二元共聚PAN纤维能得到环化度较高的预氧化纤维,所得碳纤维的类石墨晶粒尺寸Lc也较大。结合碳纤维的拉伸强度和拉伸模量数据发现,二元共聚纤维适宜预氧化的温度要高于三元共聚纤维适宜预氧化的温度。     

利用油菜秆制备活性炭的工艺研究

研究了以油菜秆为原料制备活性类的工艺问题。采用正交试验方法对影响活性炭性能的因素如活化剂的浓度、原料预浸时间、炭化时间、活化温度等进行了研究,得到了制备优质活性炭的最佳工艺:磷酸浓度为50%,原料预浸时间15 h,碳化时间1 h,活化温度750℃。利用比表面及孔隙度分析仪对活性炭的孔结构进行分析,其平均孔径为2.3 nm,比表面积为890 m2·g-1。