3kA钕电解槽流场中颗粒受力分析

近年来随着NdFeB永磁的应用发展,对金属Nd质量的要求越来越高,而电解过程碳颗粒运动及溶解对金属质量的影响至关重要。通过理论与数值模拟相结合的方式对流场中不溶于电解液的碳固体颗粒的主要受力类型进行梳理,对其运动轨迹进行数值模拟研究,针对稀土电解槽进行了颗粒-流场的计算及模拟,研究发现曳力及重力是颗粒在电解槽中起主要作用的力。曳力是改变颗粒运动轨迹的影响因素,且曳力随粒径的增大而增大。0.07 mm颗粒粒径是区分主要作用力是重力还是曳力的临界值,颗粒粒径越大,越不利于电解槽得到纯净的Nd单质。对进一步改进电解槽槽型,从而得到质量更好、杂质更少的稀土金属,并对后续各物理场对颗粒的影响提供参考意义。     

弱共价相互作用——不可忽略的分子间作用力

现有的化学教科书中将物质间的作用力分为化学键和分子间作用力。分子间作用力被描述为分子永久偶极和瞬间偶极引起的弱静电相互作用力。随着研究的深入,许多新的化学现象不能用现有的化学键和分子间作用力进行解释,而可以用原子轨道或分子轨道（用波函数描述）的弱重叠加以理解。文献中把这种既不同于普通化学键,又有别于教科书中所描述的分子间作用力的作用形式称为二级化学键,强调只在某些特别的物质中出现。本文通过对几种典型分子的结构和性质进行分析,认为二级化学键存在普遍性,可以看成是分子间的弱共价作用力,并认为这种弱共价作用是分子间作用力的重要组成部分。本文探讨了这种弱共价作用向化学键转化的可能性。     

稀土永磁Nd-Fe-B在固液分离中的应用研究

研究了稀土永磁场对磁性颗粒固液分离的沉降机制和作用规律。磁性颗粒在永磁场中所受的磁力是磁体磁化强度Ｍ和颗粒空间位置x的函数，随着空间距离x的增加磁力急剧下降。通过两组对比沉降实验发现，附加稀土Ｎd-Fe-B形成永磁场后，磁性颗粒的重力分离可以显著缩短自由沉降和压缩沉降时间，而离心分离则主要缩短压缩沉降时间，在受力分析和实验比较的基础上，总结出了永磁场在重力沉降和离心沉降中的有效作用距离表达式。     

用直接数值模拟对移动颗粒层除尘的研究及实验对比

利用气固两相流数值模拟计算模型，分别采用不同粒径的移动颗粒层过滤除尘器，对不同粒径粉尘颗粒的碰撞次数进行统计，并对移动床除尘中过滤介质尺寸与粉尘粒径尺寸之间的相互选择性进行了初步研究。模拟计算了在同一风速下碰撞次数与粉尘粒径以及移动层颗粒径之间的关系。计算统计的结果与实验结果对比发现，二者存在定性上的一致。结果表明，在移动床过滤除尘器中不同粒径的过滤层对不同粒径尘粒具有明显的选择性。     

基于常温无外压的转移印刷技术构筑半球状多级Ag基底

基于自组装技术制备了3种不同粒径的聚苯乙烯微球阵列,并翻制了与微球阵列互补的软模板.基于室温无外压的转移印刷技术制备了聚甲基丙烯酸甲酯半球形微纳阵列,然后基于原位光还原技术在聚甲基丙烯酸甲酯半球表面制备Ag纳米颗粒,构筑了拉曼增强的半球状多级Ag基底.转移印刷技术的关键是利用软模板自身的低表面能和表面羟基化的图案化材料与亲水基底界面间的氢键作用力.     

云母片表面间作用力的直接测量

质点或表面间作用力的计算有重要的理论意义,如对胶体的稳定性理论。同时还需要直接的实验测量数据以检验其正确与否。本文提出了液体介质中两表面间作用力随距离变化的测量装置,取得了初步结果。实验中采用平整的云母片表面,表面间距离在100nm以下。介质为不同浓度(10~(-4)M—1.0M)的KNO_3溶液。用光学干涉法测量表面间距离(测至0.1nm),利用压电晶体和弹簧测出相应的作用力。测量结果表明,相斥力随距离的变化是指数函数关系,且与     

976nm激发下Tm~(3 )/Yb~(3 )共掺TiBa玻璃微球上转换发光的形貌共振

制备了Tm3 /Yb3 共掺高折射率TiBa玻璃微球 ,玻璃基材主要成分为 :TiO2 ,BaCO3和SiO2 ,稀土 (% ,摩尔分数 )掺杂 0 5Tm2 O3和 3Yb2 O3。用 976nm激光激发测量了它们的上转换蓝光发射。利用光学微腔理论讨论了玻璃微球荧光光谱中的形貌共振 ,并用Mie理论公式对共振峰间隔进行了计算 ,实验结果与计算结果相符。     

纳米ATO颗粒粒度分布的脉冲超声波测量研究

讨论了脉冲超声波测量纳米ATO颗粒粒度分布方法中的3个步骤,即超声波衰减谱测量、严格数学模型的选型以及颗粒粒度分布的反演计算.通过发射脉冲超声波并利用变声程方法测量25 ℃时2%(体积分数)的纳米ATO-H2O分散液的超声衰减谱;选取McClements理论模型叠加BLBL理论模型共同描述纳米ATO颗粒分散液中的超声衰减现象;采用最优正则优化反演算法反演得到纳米ATO颗粒的粒度分布以及平均粒径.脉冲超声法检测结果显示,纳米ATO颗粒的平均粒径为25.6 nm,粒度分布为11.4 ～47.1 nm,CPS离心沉降纳米粒度分析仪测定结果分别为22.1 nm和10.1 ～62.6 nm.脉冲超声法检测结果与透射电镜图像以及离心沉降纳米粒度分析仪检测结果吻合较好,证明了脉冲超声波测量纳米颗粒粒度分布以及平均粒径的可行性与可靠性.     

976nm激发下Tm^3＋／Yb^3＋共掺TiBa玻璃微球上转换发光的形貌共振

制备了Tm^3 /Yb^3 共掺高折射率TiBa玻璃微球,玻璃基材主要成分为：TiO2,BaCO3和SiO2,稀土（％,摩尔分数）掺杂0.5Tm2O3和3Yb2O3。用976nm激光激发测量了它们的上转换蓝光发射。利用光学微腔理论讨论了玻璃微球荧光光谱中的形貌共振,并用Mie理论公式对共振峰间隔进行了计算,实验结果与计算结果相符。     

动态光散射法测量颗粒粒径的溯源性

分别对动态光散射粒径测量仪的入射波长、散射角度、测量池温度进行校准,并对影响测量结果准确性各因素的不确定度分量进行了评价,校准后动态光散射仪的测量结果可溯源至国家计量标准。为消除多重散射、颗粒间相互作用、颗粒粒径分布对动态光散射测量结果的影响,建立了动态光散射测量结果修正方法。其中为消除多重散射及颗粒间相互作用的影响,需采用多浓度测量或线性回归的方法得到特定浓度下的颗粒粒径;为修正颗粒粒径分布对动态光散射测量结果的影响,需先采用SEM方法准确测量颗粒粒径分布,然后根据光强加权动力学平均粒径和数量平均粒径的理论公式,得到二者之间的差异。     

改进型溶胶-凝胶法制备粒径可调高染料吸附量TiO2微球及其在染敏电池光散射层中的应用

利用改进型的溶胶-凝胶法,制得了由锐钛矿相纳米颗粒组成的TiO2多孔微纳小球。通过调节前驱物浓度,合成出粒径可控的尺寸分别为100,175,225,475 nm的TiO2微纳小球,并通过电泳沉积法将合成出的小球作为光散射层引入到染料敏化太阳电池(DSSC)中。由于这种微纳小球在具备良好的光散射性能的同时也具备较高的染料吸附量,因此相较于基于纳米颗粒的单层结构的DSSC拥有更高的光电转换效率。通过比较分析,粒径尺寸为475 nm的微球作为光散射层的DSSC光电转换效率可以达到6.3%,较之于基于纳米颗粒的DSSC提高了30%。     

TbP5O14晶体发射光谱电偶极跃迁强度的理论分析

从奇次晶场微扰出发,推导了描述稀土晶体光谱电偶极跃迁振子强度公式,推广了J-O理论。用此理论计算了TbP_5O_(14)晶体的~5D_4→~7F_J(J=1,2,6)谱线强度,结果与实验基本符合。     

赣南信丰风化壳淋积型稀土矿的吸附特性

风化壳淋积型稀土矿体吸附特性对于提高原地浸矿稀土浸取率具有重要意义。通过筛分获得不同粒径的风化壳淋积型稀土矿样,测试各粒径矿样的离子相稀土品位、比表面积、表面形貌以及矿物成分等,分析稀土离子在矿体中的吸附特性。研究结果表明:赣南信丰类型的稀土矿体中矿物成分有高岭石、钾长石、石英、电气石、白云母等,这5种主要矿物成分的总质量比重达到90.13%,不同矿物成分的粒度有明显的差异,小粒径矿样中高岭石和白云母的含量增加,矿样的稀土离子吸附量与高岭石等黏土矿物的含量成正相关;基于稀土离子在矿体颗粒表面凹坑的单位面积吸附量与孔径和粒径成对数正态分布,建立了稀土离子吸附量与矿体颗粒表面凹坑孔径之间关系的分析模型,运用该模型计算得到赣南信丰类型的有效吸附孔径为2.0~20.0 nm。     

扫描探针氧化刻蚀技术在微纳器件制备中的应用

扫描探针刻蚀技术主要利用原子力显微镜针尖和基底间的电、机械或热相互作用进行纳米级表面的成像、操纵和修饰,是一种简便、快速、精确的纳米结构制备技术.其中,扫描探针氧化刻蚀技术利用针尖与样品表面间形成的高度局域化水桥,通过电化学反应在材料表面制备微纳尺度结构,已被广泛用于制备纳米级功能化图案和微纳器件.本文对扫描探针氧化刻蚀过程的机理及其影响因素,如电压、针尖-样品间作用力、持续时间、相对湿度和扫描速度等进行了详细介绍,总结和梳理了利用这一技术制备微纳器件方面的工作,指出了其优点和存在的问题,并对其未来发展进行了展望.     

纳米Pd和Au催化CO2还原粒径效应的密度泛函理论计算研究

以可再生能源为能量来源,在水溶液中进行的光(电)催化CO₂还原生成高附加值化学品和燃料是解决能源危机与环境污染的有效途径之一.CO是一种简单却很重要的CO₂还原产物,它可以作为水煤气变换反应与费托合成的重要原料.具有较高CO选择性的贵金属纳米颗粒催化剂(如Au和Pd)一直受到研究者的广泛关注.一般来说,金属颗粒催化剂的催化性能与粒径大小密切相关,即所谓的粒径效应.然而在实际的理论计算研究中,由于受到计算能力的限制,催化剂模型都仅局限于简单的周期性模型或小的金属团簇模型,无法准确描述真实颗粒上复杂的反应位点的性质,导致了对催化行为的误解.因此,建立更加真实的颗粒模型对探究纳米颗粒催化剂上活性位点的性质,解释其粒径效应至关重要.本文旨在阐述Au与Pd纳米颗粒催化剂不同活性位点上CO₂还原反应与产H2副反应的竞争机制,并解释Au与Pd纳米颗粒催化剂在CO₂电还原中表现出不同粒径效应的原因.本文基于密度泛函理论,采用VASP软件,BEEF-vdW泛函进行计算.分别建立了原子数为55,147,309和561的颗粒模型和高CO^*覆盖度模型,避免了传统周期性模型的局限性,探究了金属颗粒催化剂不同反应位点上的CO选择性.结果表明,对于颗粒模型来说,(100)位点对CO的选择性优于边缘位点;但对于周期性模型来说,Au(211)对CO的选择性则优于Au(100).产生这种反差的主要原因在于Au颗粒的边缘位点对H*的吸附过强.通过对比,我们直观地展现了颗粒模型上平面位点和Edge位点与相对应的周期性模型上CO选择性的区别,突出了模型选择对揭示活性位点性质的重要性.在此基础上,通过计算理论CO法拉第效率,发现Au颗粒随着粒径的减小,CO选择性降低,与实验的趋势一致.对于Pd催化剂来说,低覆盖度模型无法正确预测活性位点的性质;而高CO覆盖度的情况下,Pd颗粒的边缘位点对COOH^*吸附能更强,这是导致边缘位点上CO选择性更高的主要原因.同样通过计算理论CO法拉第效率,发现随着粒径的减小,Pd颗粒上CO选择性升高.本文不仅成功揭示了Au与Pd颗粒催化剂上活性位点的性质,对粒径效应做出了合理解释,也强调了合理的计算模型是理论研究的基础.     

新型单分散血清白蛋白印迹微球的制备

以猪血清白蛋白（PSA）为模板,采用分级印迹方法,制备了新型单分散多孔蛋白质表面印迹微球．将PSA吸附在5gm粒径、1000A孔径的球形硅胶表面及孔内后,将甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸为功能单体、甲又双丙烯酰胺为交联剂的聚合物溶液,通过真空负压引入到硅胶孔内,并在室温下聚合24h．反应完成后,用3mol／L NH4HF2刻蚀硅胶,获得形状和结构与硅胶颗粒互补的PSA印迹聚合物微球．竞争吸附实验结果表明,在非模板蛋白质存在的情况下,实现印迹颗粒对模板蛋白的高选择性吸附,选择因子达到3．6,说明该印迹聚合物材料有望成为一种可以同生物抗体相媲美的新型亲和材料．     

表面力仪的改进及溶液中DLVO理论的验证

改进了现有表面力仪,使之具有更低的造价和更高的实验精度.利用改进后的表面力仪测量了0.1mol/L的NaCl溶液中两云母表面间的作用力-距离曲线;通过与计算得到的曲线对比验证了DLVO理论.结果表明:在0.1mol/L的NaCl溶液中,两云母表面间在距离较大时的作用力测量值与DLVO理论值相符合,但在距离较小时测量值出现附加的短程斥力,且此斥力呈现指数衰减规律.     

有机颜料酞菁蓝微胶囊的原位微悬浮法制备及其表征

通过简单的超声分散及强力剪切将滤饼中的有机颜料颗粒以初级粒子形式均匀稳定地分散到单体分散液和微悬浮液中的单体小液滴内,经有机颜料单体分散液的预聚处理和原位微悬浮聚合制备得到一系列具有高颜料包裹率和窄粒径分布特点的微米级聚合物胶粒.实验观察和粒径分析DLS证明,预聚处理可明显提高微悬浮体系中单体液滴相的黏度,因而可有效改...     

改进型溶胶-凝胶法制备粒径可调高染料吸附量TiO2微球及其在染敏电池光散射层中的应用

利用改进型的溶胶-凝胶法, 制得了由锐钛矿相纳米颗粒组成的TiO₂多孔微纳小球。通过调节前驱物浓度, 合成出粒径可控的尺寸分别为100, 175, 225, 475 nm的TiO₂微纳小球, 并通过电泳沉积法将合成出的小球作为光散射层引入到染料敏化太阳电池(DSSC)中。由于这种微纳小球在具备良好的光散射性能的同时也具备较高的染料吸附量, 因此相较于基于纳米颗粒的单层结构的DSSC拥有更高的光电转换效率。通过比较分析, 粒径尺寸为475 nm的微球作为光散射层的DSSC光电转换效率可以达到6.3%, 较之于基于纳米颗粒的DSSC提高了30%。     

单分散微/纳米卤化银乳剂的光吸收特性研究——立方体乳剂和氯化银{100}面扁平颗粒乳剂

重点研究了系列立方体乳剂和氯化银{100}面T-颗粒乳剂的光吸收特性. 通过调变乳剂制备的各项参数, 成功地制备了系列立方体卤化银乳剂及氯化银{100}面扁平颗粒乳剂. 经过TEM和SEM进行观察, 统计颗粒的形貌、粒径, 确定系列立方体乳剂微晶的粒径分别为: 80, 150, 600 nm; 得到的氯化银{100}面扁平颗粒乳剂微晶的等效粒径为1400 nm, 且形态比不小于7. 经过对明胶-乳剂层和片基的反射和透射光谱测试, 计算了不同形貌、不同粒径AgCl(Br)乳剂体系的光吸收系数, 比较了相对光吸收能量. 实验发现: 纳米级卤化银立方体的光吸收在可见光谱区始终保持有较高值, 主要吸收峰与其它颗粒相比明显发生了红移; 氯化银{100}面T-颗粒乳剂在本征吸收区及可见光区域都有独特的光吸收性能.