模拟气固两相流动非均匀结构的颗粒运动分解轨道模型

针对气固两相流动具有稀密两相非均匀结构的特征 ,将两相流动中颗粒的运动过程进行分解 ,分别处理颗粒 颗粒及颗粒 流体间的两种作用 ,并对影响模拟真实性的空隙率计算提出新的算法 ,从而建立了接近于真实系统的离散型颗粒运动分解轨道模型 .该模型对气固流化床中典型的非均匀结构———鼓泡与节涌现象的模拟结果较已有工作有明显地改进 ,对于气泡破碎方式的模拟也与实验结果吻合 .研究结果表明 :颗粒运动分解轨道模型能够真实地模拟鼓泡流化床中的非均匀流动结构 ,并具有模拟图象真实、算法简单、适用面宽、计算量少的优点 .     

不同制备方法对BiOCl材料的形貌、结构与光催化性能的影响研究

对比采用溶剂热合成、传统固相合成与溶胶-凝胶合成技术,制备了四方相BiOC1和Nd3+掺杂BiOCl光催化材料.运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis),研究了不同合成方法所制备BiOCl材料的相结构、形貌和紫外-可见光吸收性能;并以甲基橙溶液为模拟废水,研究了不同方法所制备的BiOCl材料的光催化性能.结果表明:溶剂热合成的BiOCl是由纳米片组装成粒径小于1μm微球,紫外-可见吸收边为335 nm;固相合成所得BiOCl结晶度较高,其片状颗粒粒径约为6μm,紫外-可见吸收边为430n m;溶胶-凝胶合成法制得BiOCl片状颗粒粒径约为3～4 μm,紫外-可见吸收边为430 nm.进一步地对比研究了稀土离子Nd3+掺杂前后BiOCl样品的结构、紫外-可见光吸收特性,可以发现,Nd3+掺杂后样品的相结构及形貌均无变化,但吸收边均发生不同程度的红移,以溶胶-凝胶法制得的样品效果最为明显,并具有最优的光催化性能.     

颗粒流体系统的不均匀性、多态性及非线性行为

研究了颗粒流体系统的结构不均匀性、流域多态性及其非线性行为,这些性质是对系统进行模拟和放大过程中的主要难点所在。探讨了解决此类复杂问题的可能性,阐明在颗粒流体系统中存在两种非线性,即:与颗粒流体相互作用直接相关的内在非线性和由颗粒的特性及系统放大所引起的次生非线性,结果表明,对能量、过程、运动和结构进行多层次的分解,是理解系统内在非线性的有效途径;而要了解系统的次生非线性,则需要更多地分析外部因素对内在非线性所产生的影响。     

悬浮液气-液界面二元胶体颗粒的漂浮组装机理

提出一种在悬浮液气-液界面漂浮组装亚微米单分散聚苯乙烯(PS)微球和纳米SiO2颗粒二元胶粒晶体的新方法, 并系统研究了漂浮组装机理. 研究表明, 聚苯乙烯微球和二氧化硅两种胶体颗粒在悬浮液气-液界面的漂浮组装是以PS微球的组装为主导的. 在一定PS微球相浓度范围内, 悬浮液中PS 微球与SiO2颗粒的初始体积配比基本不影响PS微球有序组装的形成. PS微球粒径在150-500 nm时易于形成有序排列, 较小或较大粒径的PS微球难以形成有序排列. SiO2颗粒的组装是一种以PS微球为“基底”的沉积过程. 二元胶粒晶体中SiO2颗粒的体积分数由其在混合悬浮液中的相浓度所决定.     

双子表面活性剂修饰金纳米流体的制备及稳定性

以双子表面活性剂丁烷-1,4(N-十四烷基-N,N-二甲基)溴化铵为表面修饰剂,石油醚/正丁醇为溶剂,抗坏血酸为还原剂,在不同温度条件下一步法分别得到油基-金纳米流体和水基-金纳米流体.对纳米流体中悬浮纳米金属颗粒的形貌、粒径、光谱性质等进行了表征.结果表明,p H=7~8的冰水浴条件下制得的纳米金颗粒具有亲油性,粒径均一且分散稳定性较好.采用紫外光谱法分别考察了极性有机溶剂和热作用对油基-金纳米流体稳定性的影响.结果表明,极性有机溶剂添加量超过30%(体积分数)时,对纳米流体稳定性的影响显著;随着热处理温度的升高,纳米流体中分散的纳米金颗粒的稳定时间逐渐缩短.     

Monte Carlo法在模拟多级返混系统中的应用及多级三相鼓泡塔中级间固体颗粒返混率的测定

计算多级固体颗粒-流体流动反应器系统中颗粒的平均转化率是反应器设计、优化及控制必须解决的一个主要问题。本文提出了用Monte Carlo方法模拟多级返混流动系统停留时间分布(RTD)及颗粒束平均转化率的概念及原则:通过模拟随机停留时间以确定瞬时转化率,模拟其随机返混以跟踪颗粒束在系统中的随机运动,记录运动过程的“状态值”—停留     

凝并和成核机理下颗粒尺度分布的Monte Carlo求解

颗粒的凝并和成核现象影响其尺度分布,现有的MonteCarlo方法描述颗粒尺度分布的时间演变过程存在若干困难.提出了一种新的多重MonteCarlo(MMC)算法,基于时间驱动,利用加权的虚拟颗粒的思想,在模拟过程中保持虚拟颗粒总数不变和计算区域体积不变.利用该算法对“常凝并核,一阶成核”的情况下颗粒尺度分布的时间演变过程进行了数值求解,所得结果与数值解相符,表明MMC算法具有高且稳定的计算精度.另外,MMC算法由于跟踪比实际颗粒数目少得多的虚拟颗粒而具有较低的计算代价.     

颗粒流体两相流模型研究进展

本文介绍了颗粒流体两相流动的特征及其模拟方法, 重点论述了拟流体模型的研究现状及发展, 并对两相流动模拟中的各种方法进行了展望。     

油溶性Cu纳米颗粒的两相法制备

在四氢呋喃-饱和氯化钠水溶液的两相体系中利用两相法化学合成了双正十六烷氧基二硫代磷酸(DDP)表面修饰的Cu纳米颗粒. 系统探讨了不同因素对制备Cu纳米颗粒的影响, 并采用透射电子显微镜(TEM)比较分析不同还原剂的用量、Cu^2＋浓度、修饰剂双正十六烷氧基二硫代磷酸铵盐(ADDP)和Cu^2＋的物质的量之比对Cu纳米颗粒粒径及分布的影响; 通过红外光谱仪(IR)、X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等测试技术对优化条件下所合成的铜纳米颗粒进行了结构表征. 结果表明, 合成粒径细小、分布均匀的铜纳米颗粒的工艺条件为pH值在12左右, 反应温度高于30 ℃, 铜离子浓度小于0.05 mol•L^－1, NaBH₄与Cu^2＋的物质的量之比在8∶1到12∶1之间, ADDP和Cu^2＋的物质的量之比为2∶1和2.5∶1; 所制备的铜纳米颗粒是由无定形的金属Cu无机纳米核及通过化学键键合在其表面的DDP分子所组成, 并且修饰剂在反应前后结构没发生变化.     

非对称场流分离技术用于纳米颗粒的表征

采用非对称场流分离技术(Asymmetrical flow field-flow fractionation,AF4)对标准聚苯乙烯颗粒粒径进行表征。利用非对称场流分离仪以0.1%SDS(十二烷基磺酸钠)和0.02%NaN3的水溶液为流动相,测定标准的聚苯乙烯纳米颗粒在流体流场作用下通过分离腔室的保留时间,以确定纳米颗粒的平均粒径。优化了聚焦时间、横向流速、进样量、主体流速等实验条件,建立了利用AF4准确表征纳米颗粒的方法,并与扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)的表征结果进行比较。结果表明,AF4的表征结果比SEM更接近于聚苯乙烯颗粒的标准粒径,具有更高的稳定性和准确度。本方法可作为纳米粒径表征的一种准确方法。     

反相微乳液法合成纳米钛酸钡球形颗粒

0引言BaTiO3陶瓷是一种具有高介电常数及优良的铁电、压电和绝缘性能的电子陶瓷材料。不仅是重要的电子陶瓷、PTC陶瓷原料[1],而且也是制备多层陶瓷电容器(M LC C)的必要组分[2,3]。随着现代科学技术的发展,人们更注重材料颗粒的大小和形貌,当材料的粒径达到纳米级时,材料的性能将发生很大的变化。另外,这种具有纳米尺度、球形颗粒的电子陶瓷材料,可能还具有一些新的物理作用,具有潜在的应用价值。B aTiO3粉体的制备方法有:固相煅烧法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法[4￣11]等。固相法反应温度高(一般1000￣1200℃)、反应活性差…     

基于氧化铁颗粒与聚合物的纳米复合材料磁电容特性研究

对由Fe3O4纳米颗粒-聚二甲基硅烷(PDMS)聚合物材料所组成纳米复合材料磁电容特性进行了研究,提出了该复合材料的制备方法,并对其进行了表征、磁化特性测试以及零磁场环境下介电特性测试;分析了该复合材料的相对介电常数随环境磁场的变化关系以及具有不同含量、粒径纳米颗粒的复合材料磁电容特性差异.实验结果显示,该复合材料的相对介电常数随环境磁场的增大而增大,其变化曲线有一定的滞后特性;复合材料的相对介电常数变化量随材料中纳米颗粒粒径以及含量的增大而增大,但含有较大颗粒复合材料的相对介电常数变化曲线具有较大的滞后性.研究表明,该复合材料在环境磁场中能够产生磁电容效应,其相对介电常数随环境磁场的变化率、饱和值以及滞后性都会受到材料中包含的纳米颗粒的含量以及磁化特性(磁导率、饱和磁化强度、矫顽力)所影响.     

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。     

锂离子固相扩散控制下的材料放电过程

从理论上分析了在锂离子固相扩散控制条件下,电极材料的恒流放电过程.数值计算的结果表明,Q值（放电时率和扩散时间常数之比）对材料的放电容量有非常重要的影响.模拟了LiMn2O4正极材料和石墨负极材料的恒流放电曲线,分析了颗粒粒径对这两种材料放电容量的影响.     

纳米晶WC-Co-Ni复合材料的制备及其电催化性能

采用喷雾干燥-气固反应法制备了具有介孔结构的纳米晶碳化钨-钴-镍(WC-Co-Ni)复合材料. 通过XRD, SEM, EDS和粒径分析等测试手段对样品的形貌、物相组成、化学成分、粒径分布进行了表征, 采用线性扫描法对WC-Co-Ni复合材料在氢析出反应中的电催化性能进行了评价. 结果表明, WC-Co-Ni复合材料由缺碳六方WC相、立方Co相和立方Ni相组成, 化学成分为W, C, Co和Ni, W与C的原子比接近1∶1; WC-Co-Ni复合材料具有空心球状或层状形貌, 其表面具有介孔结构; 样品颗粒的粒径集中分布在3～30 µm, 该区间内样品分布呈单分散性, 其中位径(d50)为10 µm; 在碱性溶液中, 复合材料对氢析出反应的电催化性能明显强于具有介孔结构的碳化钨样品.     

Rh/Co双金属纳米颗粒的制备及其催化制氢性能

以ISOBAM-104为保护剂,采用共还原法制备了一系列不同组成的Rh/Co双金属纳米颗粒(BNPs)。采用紫外-可见吸收光谱、透射电镜及高分辨透射电镜对纳米颗粒的结构及组成进行了表征。结果表明,所制备的Rh/Co BNPs的粒径小于6.0nm,具有合金结构。催化制氢实验结果表明,Rh_(20)Co_(80)BNPs具有最高的催化制氢活性,其TOF值可高达12880mol-H_2·h~(-1)·mol-Rh~(-1),远高于Rh和Co单金属纳米颗粒的催化活性。     

微乳液中单分散银纳米颗粒的制备及抗磨性能

采用水/液体石蜡/Span 80-Tween 80/正丁醇微乳液体系, 制备了具有良好单分散性的Ag纳米颗粒. 通过X射线粉末衍射仪、透射电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和热分析仪表征了Ag纳米颗粒的结构、形貌、粒径大小及分布、表面键合性质和热性能. 结果表明, 所制备的Ag纳米颗粒具有立方晶型结构, m(Span 80)∶m(Tween 80)=7∶3时, 粒径分布呈单分散性, 平均粒径约为6 nm. 在四球长时抗磨损试验机上考察了分散于液体石蜡中Ag纳米颗粒的抗磨性能. 实验结果表明, Ag纳米颗粒具有良好的抗磨性, 且能显著提高基础油的承载能力.     

基于新球型微观结构模型模拟PEMFC催化层

建立了一个新球型催化层微观结构模型, 并基于此模型对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能进行了模拟. 该模型中假设催化层由Pt/C 颗粒和离子聚合物-孔混合相组成. 假设Pt/C 颗粒为球形结构, 其直径符合正态分布, 用不同直径的球来表示随机分散在电极中的Pt/C 颗粒. 计算了催化层内的传递和电化学反应, 研究了质子和氧气及电化学反应速率在电极厚度方向上的分布, 并且通过对比氧气浓度、过电位和电化学反应速率的分布、极化曲线及催化剂利用率等证明了适当的电极厚度与Pt/C颗粒粒径有利于提高电池性能.     

聚丙烯酰胺凝胶法合成TbFeO3 纳米颗粒及其可见光催化活性

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了TbFeO3纳米颗粒, 研究了不同络合剂对样品的纯度、 颗粒尺寸及形貌的影响. XRD分析结果表明, 以酒石酸、 柠檬酸或乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂, 在650 ℃下烧结均可制备出单相TbFeO3纳米颗粒, 但产物的平均粒径不同; 而采用乙酸或草酸为络合剂则难以制得纯相样品. SEM观测结果表明, 以酒石酸为络合剂制备的颗粒细小, 均匀、 形貌规整、 呈球状, 平均粒径约为50 nm; 以柠檬酸为络合剂制备的颗粒主要以近球形为主, 颗粒的尺寸分布相对较宽, 平均粒径约为100 nm; 以EDTA为络合剂制备的颗粒主要呈椭球状, 颗粒尺寸较均匀, 但颗粒间存在不同程度的黏连现象, 平均粒径约为110 nm. 这3种样品的BET比表面积分别为15.4, 8.3和6.8 m2/g. 紫外-可见漫反射吸收光谱研究表明, TbFeO3纳米颗粒的带隙为1.95~1.98 eV. 分别以甲基橙(MO)、 罗丹明B(RhB)、 亚甲基蓝(MB)、 酸性品红(AF)和刚果红(CR)5种有机染料为目标降解物, 考察了TbFeO3颗粒的光催化活性. 结果表明, 在可见光辐照下颗粒表现出良好的光催化活性, 其中, 以酒石酸为络合剂制备的样品光催化效果最好.     

水溶液中嵌段共聚物的耗散颗粒动力学模拟

用耗散颗粒动力学(dissipative particle dyanmics)模拟方法研究了Pluronic L64(PL64)和Pluronic 25R4(25R4)三嵌段共聚物水溶液中的介观相分离,模拟了聚合物聚集的动力学变化过程. 结果发现,在水溶液中,不同浓度的聚合物溶液表现出不同的介观结构,如分散相、球形胶束、双连续相(bicontinuous)等；而Pluronic L64在低浓度时更容易形成双连续相. 耗散颗粒动力学模拟可以作为实验的一个辅助,提供介观层次上的信息,对实验起到指导作用.