储能充填体相变前后传热性能及强度特征

目前,深井高温问题越来越突出,在充填体中加入相变材料来降低地温是解决深井高温问题的新思路。采用石蜡和CaCl₂·6H₂O制备新型复合相变材料,通过差示量热扫描仪、扫描电子显微镜、电液伺服岩石压力试验机和数值模拟等手段,研究含石蜡-CaCl₂·6H₂O充填体的相变前后的抗压强度与传热性能。研究结果表明：石蜡与CaCl₂·6H₂O复合后不发生化学反应,石蜡-CaCl₂·6H₂O不溶于水最佳复合质量比为3:2;石蜡-CaCl₂·6H₂O经济成本较低,在常用相变材料中经济排名靠前;加入石蜡-CaCl₂·6H₂O后充填体的抗压强度降低12.95%,石蜡-CaCl₂·6H₂O发生相变后,强度降低37.65%,但充填体的热量吸收能力提高79.60%;含石蜡-CaCl₂·6H<...     

H2O,(H2O)2和H2SO4在ClONO2+H2O→HNO3+HClO反应中的催化机制理论研究

硝酸氯(ClONO₂)是大气平流层中氯的主要来源.尽管已有研究对ClONO₂气相水解反应进行了广泛的研究,但H₂O,(H₂O)₂和H₂SO₄存在下的水解反应机理尚不清楚.基于此,文中采用量子化学方法CCSD(T)-F12/ccp VDZ-F12//M06-2X/6-311++G(2df,2pd)结合主方程(ME/RRKM)理论对H₂O,(H₂O)2和H₂SO₄存在下ClONO₂水解反应机理和动力学性质进行了研究.计算结果表明,H₂O,(H₂O)₂和H₂SO4的加入不仅使得反应前中间体的稳定化能增加了29.7～47.7 kJ·mol^-1,而且使反应能垒降低了143.8～175.6 kJ·mol^-1....     

煅烧硫酸铝铵复盐低温合成α-Al2O3：葡萄糖和预压的影响

以NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O为原料，通过加入不同质量分数的葡萄糖合成α-Al₂O₃，研究了葡萄糖含量和预压处理对α-Al₂O₃粉体合成工艺和温度的影响。结果表明：葡萄糖的加入可以明显改变相变过程，降低合成温度。添加质量分数为30%的葡萄糖时，可在950℃合成单相α-Al₂O₃粉体，合成温度比不添加葡萄糖时低200℃左右；添加质量分数为75%的葡萄糖时，α-Al₂O₃的合成温度可进一步降低至900℃。添加葡萄糖可以降低α-Al₂O₃合成温度的主要原因有两个：一是葡萄糖氧化分解产生的热加速了NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O的热分解，二是葡萄糖的添加使NH₄Al(SO     

对流微通道反应器制备Ni2P材料及Co掺杂改性

使用NiCl₂·6H₂O、KOH、NaH₂PO₂·2H₂O和CoCl₂·6H₂O等为反应物,在对流微通道反应器（CFMCR）中制备了Ni （OH）₂前驱体,然后在PH₃气氛中将其还原,最后经酸洗得到目标产物Ni₂P。探讨了CFMCR反应工艺条件（包括体积流量、pH和陈化时间）和磷化反应温度等对制备的Ni （OH）₂前驱体及最终的Ni₂P材料性能的影响,确定了制备Ni₂P材料的最佳工艺条件,并利用CFMCR对制备的Ni₂P材料进行了Co掺杂改性,提高了材料的充放电循环性能以及比电容。结果表明,利用CFMCR制备的Ni₂P材料最高比电容可达到1 200 F/g,500次恒流充放电循环后比电容保有率约为65%;掺杂Co元素制备的Ni-Co-P复合材料最高比电容为1 475 F/g,500次恒流充放电循环后比电容保有率约为84%。     

Complete stabilization of severely As-contaminated soil by a simple H2O2 pre-oxidation method combined with non-toxic TMT-15 and FeCl3·6H2O

The stabilization of severely As-polluted soil has been a challenge, especially for the extremely toxic As(Ⅲ) contaminants. In this study, soil with a high As concentration (26084 mg/kg) was availably stabilized by a H₂O₂ pre-oxidation assisted TMT-15 (Na₃S₃C₃N₃ solution with a mass fraction of 15%) and FeCl₃·6H₂O stabilization method. The results showed that the combination of the two stabilizers (i.e., TMT-15 and FeCl₃·6H₂O) presented a better stabilization behavior than either stabilizer used individually. The use of the H₂O₂ pre-oxidation assisted TMT-15 and FeCl₃·6H₂O stabilization approach not only converted the As(Ⅲ) to As(V) but also reduced the toxic leaching concentration of As to 1.61 mg/L, which is a safe level, when the additions of TMT-15 and FeCl₃·6H₂O were 2 mL and 0.20 g, respectively. Thus, using only a simple H₂O₂ pre-oxidation to combine clean stabilization with non-toxic stabilizers TMT-15 and FeCl₃·6H₂O could render the severely As-contaminated soil safe for disposal in a landfill.     

石蜡相变混凝土的制备及热工性能研究

为了研究添加石蜡相变微胶囊对混凝土热工性能的影响,在混凝土中采用相变温度为28℃的石蜡相变微胶囊等体积替换砂,制备石蜡相变混凝土,并对其进行导热系数、比热容性能试验.试验结果表明：掺有石蜡相变微胶囊的混凝土导热系数低于普通硅酸盐混凝土.当石蜡相变微胶囊掺量(体积分数)为10%时,导热系数为6.11 k J·m^-1·h^-1·℃^-1,是普通混凝土导热系数的89.1%.当石蜡相变微胶囊相变材料温度为14℃(低于相变温度)时,其加入对混凝土比热容影响不大;当石蜡相变微胶囊相变材料温度为32℃(高于相变温度),且其掺量(体积分数)为10%时,石蜡相变混凝土比热容为1.42 k J·kg^-1·℃^-1,比普通混凝土的提高了18.3%.     

H2O在PBT聚醚聚氨酯弹性体渗透行为的分子模拟

采用蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟的方法，对H₂O在3,3-双(叠氮甲基)环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)聚醚聚氨酯(PU_PBT)中的吸附和扩散行为进行模拟。吸附模拟结果表明，在0～1 000 kPa逸度范围内，298、318、338、358 K条件下的PU_PBT对H₂O的吸附热分别为41.15、40.23、36.84、34.16 kJ/mol,298 K下达到吸附平衡，随着温度的升高，PU_PBT对H₂O的吸附能力减弱；H₂O在PU_PBT中的吸附不是均匀吸附，而是聚集性地吸附于聚合物中靠近空穴中心的低势能区。扩散模拟结果表明，在压强为101 kPa，温度为298、318、338、358 K条件下，H₂O/PU_PBT混合体系的自由体积分数分别为14.37%、 15.55%、 17.00%、 17.85%,H₂O在PU_PBT中的扩...     

竹屑/氯氧镁水泥复合材料性能试验研究

利用竹屑制备氯氧镁水泥复合材料,采用正交试验法研究H₂O/MgCl₂摩尔比、竹屑掺量、竹屑粒径、硼酸掺量对材料抗压强度、抗折强度及耐水性的影响,并用方差分析讨论了各因素对其力学性能及耐水性的影响规律。研究结果表明：随着H₂O/MgCl₂摩尔比的增加,材料的抗压和抗折强度呈下降趋势,当H₂O/MgCl₂摩尔比为15时,材料的抗压强度值和抗折强度值较高;随竹屑掺量的增加,材料抗压和抗折强度降低;当竹屑掺量为20%时,材料存在较高的抗压和抗折强度值;随竹屑粒径的增大材料抗压和抗折强度降低,竹屑粒径应以16～12目为宜,此时材料的抗压强度值和抗折强度值较高;随硼酸掺量的增加,材料抗压强度和抗折强度有所降低,耐水性提高。综合分析可得：材料的最优组合为A₁B₁C₁D₂,即当H₂O/MgCl₂摩尔比为15,竹屑掺量为20%,竹屑粒径为16～...     

碳排放CO2温室效应机制

基于两个化学反应(1)CO₂+H₂O→H₂CO₃和(2)H₂CO₃+3H₂O→H₂CO₃·3H₂O,采用量子化学方法,优化获得反应物和产物分子结构,计算其红外振动光谱和化学反应的热力学数据,确定这些化合物对红外辐射的吸收与强度.研究发现,反应(1)和(2)能自发发生反应,产生H₂CO₃和H₂CO₃·3H₂O(三水碳酸);H₂CO₃具有较强的红外辐射吸收(重要的吸收频率1 919.9 cm^-1和强度426.7 km/mol等),H₂CO₃·3H₂O具有很强的红外辐射吸收(重要的吸收频率3 145.9 cm^-1和强...     

α-Fe2O3晶面调控及其非均相光芬顿催化降解甲基橙特性

针对非均相光芬顿中两相传质阻力导致催化性能较低的缺陷,采用水热法制备了α-Fe₂O₃{110}/{113}晶面不同暴露比例的催化剂。采用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM/HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及紫外可见固体漫反射(UV-vis DRS)对催化剂进行表征分析,分别考察了H₂O₂浓度、催化剂投加量、甲基橙初始质量浓度以及初始pH对其催化降解甲基橙的影响,结果表明：FeCl₃·6H₂O浓度为33 mmol/L,摩尔比FeCl₃·6H₂O∶NaH₂PO₄∶NaF为1∶1∶15,180℃反应24 h所得α-Fe₂O₃催化性能最佳,在H₂O₂浓度为20 mmol/L,催化剂投加量为200 mg/L,甲基橙初始质量浓度为40 mg/L以及初始pH=5的条件下...     

基于NiO纳米薄膜的NO2传感器

以四水合乙酸镍(NiC₄H₆O₄·4H₂O)、氨水(NH₃·H₂O)和乙二醇甲醚(C₃H₈O)为前驱体,采用溶胶–凝胶提拉涂膜法制备NiO纳米薄膜,考察了提拉速度与涂膜层数对NiO纳米薄膜形貌结构与NO₂气敏特性的影响.结果表明,在提拉速度为400μm/s,涂膜层数为2层的条件下可获得表面形貌均一、疏松多孔的NiO纳米薄膜,其主要由直径为20~30nm面心立方结构的NiO晶体颗粒构成.气敏检测结果表明,NiO纳米薄膜呈现p型半导体特性,在工作温度150℃条件下对NO₂表现出良好的响应-恢复特性与可逆性,并对其气敏机理进行了探讨.     

石墨基PTFE涂层阴极动态隔膜电解池产H2O2效能

采用自制的石墨基聚四氟乙烯(PTFE)涂层电极做阴极,以Nafion117阳离子交换膜为隔膜,构建动态隔膜电解池,重点研究隔膜、PTFE添加量、阴极电解液循环流量对体系产H₂O₂性能的影响,并考察电极的重复使用性能。结果表明：动态隔膜电解池产H₂O₂的性能明显高于无隔膜或静态实验的方式。当PTFE乳液(质量分数60%)添加量为0.7 mL、电解液初始pH为3、电流密度为5 mA/cm²、阴极电解液循环流量为0.3 L/min时,体系产H₂O₂效果最佳,反应180 min时的H₂O₂产量达到27.43 mg/(L·cm²),此时的电流效率为72.09%,能耗为7.87 kW·h/kg。但是电极的重复使用性能不佳,连续使用5次后,180 min时的H₂O₂产量降至8.99 mg/(L·cm²)。     

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。     

O3/H2O2工艺控制太湖原水中致嗅氨基酸

针对太湖原水中氨基酸氯化消毒后可能引发的嗅味问题,采用太湖某水厂滤后水为研究对象,考察了O₃/H₂O₂深度处理工艺对水中致嗅氨基酸的去除效果及影响因素。结果表明滤后水中致嗅氨基酸占总游离氨基酸的81.6%,采用O₃/H₂O₂工艺降解致嗅氨基酸的最佳投量为1.5 mg·L^-1O₃和0.06 mM H₂O₂,去除率91.28%,致嗅氨基酸浓度降至484.62ng·L^-1,加氯消毒后几乎没有致嗅风险。水温10～30℃范围内,O₃/H₂O₂对致嗅氨基酸的去除率随温度升高而增大;pH=6～8范围内,去除率随p H的升高而增大。另外,该组合工艺较单独O₃/H₂O₂对溴酸盐的生成也有明显抑制作用。     

高温H2O-H2系统透平设计

针对高温镁水制氢过程中产生的高温水蒸汽-氢气(H₂O-H₂)二元混合气体，为实现余热回收，提高能源利用效率，提出一种适用于高温下H₂O-H₂二元混合气体的透平设计。采用响应曲面法与计算流体动力学耦合的优化设计方法(RSM-CFD方法),设计出适用于高温H₂O-H₂混合工质的单级汽轮机叶栅结构。并应用计算流体动力学软件(CFX)对该单级汽轮机叶栅结构进行三维气动性能分析，结果表明：高温H₂O-H₂混合透平内功率为1 500 W,等熵效率达到70%,该混合工质透平气动性能优良，可满足设计要求。该设计方法对其他混合工质透平设计具有一定的指导作用。     

水热法制备纳米SnO2电极材料及其储锂性能

以SnCl₂·2H₂O、聚乙二醇400(PEG400)和Na₃C₆H₅O₇·2H₂O为主要原料,采用简单的水热法制备了SnO₂负极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征其组成和微观形貌,并采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)对样品进行电化学性能测试.结果表明:添加PEG400可以有效改善SnO₂表面形貌,减少其团聚现象并且使其电化学性能明显提高.当添加量为10 mL时,合成的SnO₂具有良好的循环及倍率性能,首次放电比容量为2 774 mAh/g,循环50次后放电比容量为600 mAh/g,电化学性能较改性前的SnO₂有了明显改善.     

不同配比及浓度条件下钽铌矿尾砂胶结充填体力学性能研究

为得到某钽铌矿尾砂胶结充填体不同配比和不同浓度下的力学特性参数,实现矿山安全、经济的生产目标,对灰砂比分别为1∶4、1∶6、1∶8和1∶10,料浆浓度分别为68%、72%和76%的充填体试样开展系列试验研究.通过单轴压缩试验,得到了不同配比、不同浓度料浆条件下的充填体单轴抗压强度与弹性模量和泊松比之间的关系曲线;通过不同剪切角度下的剪切试验,绘制了不同浓度料浆条件下充填体正应力、剪应力和不同灰砂比之间的关系图,计算出了充填体内聚力C值和内摩擦角φ值;通过巴西劈裂试验,得到了充填体的抗拉强度与不同配比和不同浓度料浆的对应变化关系.研究结果可为该矿山采取充填法采矿方案的设计及优化提供科学依据,也可为同类矿山充填材料配比和料浆浓度设计提供参考.     

好氧颗粒污泥短程硝化处理养殖废水及N2O释放特性

好氧颗粒污泥可通过特殊的厌/好氧空间结构实现短程硝化,而短程硝化和好氧颗粒结构都可能导致温室气体N₂O释放.试验研究了处理养殖废水过程中好氧颗粒污泥短程硝化性能,及利用微电极探针定量分析N₂O过程释放特性.稳定运行期间,COD与氨氮平均去除率分别为76.8%和94.4%,短程硝化效率可达88.9%.根据微电极探针和气相色谱分析结果,好氧颗粒污泥系统厌氧和好氧阶段N₂O生成量分别占46.4%和53.6%,但短程硝化系统的N₂O释放主要来源于曝气吹脱作用;系统内N₂O中氮的释放量占进水氮的比例为2.1%,好氧颗粒污泥并未显著强化N₂O释放.     

一维链结构的铜配位聚合物{［Cu2(BPIPH)(C5H5N)2(H2O)］·3H2O}n的合成与表征

采用溶液法合成具有一维链结构的铜配位聚合物{［Cu₂(BPIPH)(C₅H₅N)₂(H₂O)］·3H₂O}_n(H₄BPIPH=二丙酮酸缩间苯二甲酰腙,C₁₄H₁₄N₄O₆).研究结果表明:该化合物属正交晶系;空间群为Pccn;晶胞参数为a=1.694 21(8)nm,b=2.485 80(11)nm,c=1.372 05(8)nm,V=5.778 3(5)nm³,Z=8,D_c=1.581 g·cm^-3,μ=1.536 mm^-1,F(000)=2 816,R₁=0.043 0,w_R2=0.090 6;该标题配合物是由2个中心Cu(Ⅱ)原子,1个BPIPH^4-配体,1个配位水分子,2个吡啶分子和3个游离水分子组成;双核铜配合物分子之间通过BPIPH^4-配体中羧酸根的桥联作用,将化合物连接成一维链状结构.     

碳源对地下渗滤系统脱氮及产生N2O的影响

生活污水经沉淀预处理后投配到地下污水渗滤系统(SWIS)中进行深度脱氮处理.考察了在SWIS基质中添加有机碳源对脱氮效果、脱氮微生物活性及N₂O产生量和转化率的影响.研究结果表明:碳源的添加有利于促进微生物的反硝化作用,但过量添加会促进其他菌群的生长而抑制脱氮菌群的优势活性,从而削弱系统的脱氮能力.当有机质质量分数由2.0%提高到9.5%时,SWIS对污水中COD、氨氮及总氮平均去除率分别降低了10.9%,19.5%和24%;N₂O产率和转化率均随着碳源添加量的增加而下降.相关分析表明,硝化细菌、反硝化细菌数量对数值分别与N₂O转化率呈显著正、负相关关系(R^○2分别为0.994及0.959),说明SWIS中微生物硝化-反硝化作用尤其上层硝化反应是N₂O产生的主要途径.