利用等离子体技术研究聚苯乙烯表面的接枝聚合反应

用O₂等离子体对聚苯乙烯(PS)进行预处理, 再用Ar等离子体引发N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)在其表面接枝聚合. 通过接触角(CA)及表面自由能(SE)分析, 探讨了O₂等离子体预处理条件对PS表面自由能的影响, 确定了预处理的最佳条件. 通过衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和动态接触角(DCA)分析, 比较了O₂等离子体预处理前后和接枝聚合前后PS的表面组成及表面性能, 实验结果表明, 利用等离子体技术能成功地将NVP接枝聚合于PS表面, 接枝聚合后的PS表面由于极性高分子链和粗糙度的增加, 亲水性增强, 水滴易在其表面铺展. 由于接枝聚合后PS表面的高分子链在水中发生重构, 使后退角降低幅度较大, 接触角滞后现象明显.     

黏土矿物表面羟基介导的分子氧活化机理

天然黏土矿物表面羟基(Me-OH,Me=Al,Si,Fe)对分子氧(O₂)活化机制目前尚不明晰.本文通过在N₂气氛中对红黏土(R-Clay)进行不同温度热处理,调控其表面Me-OH位点数及形态,使其不同程度地活化O₂,进而降解水中四环素(TC).研究结果表明,随着温度的升高,R-Clay内高岭土结构逐渐被破坏,Fe₂O₃结构更加突显.其中,红黏土R-Clay₄₀₀表面Me-OH以Al-Al-OH和Al-Si-OH形态存在,可高效降解(86.36%)和矿化TC(40%,6 h).在可见光照射下,R-Clay₄₀₀ Si-O-Al上氧原子和TC分子均可作为电子供体,它们将光生电子(e^-)转移给吸附在R-Clay₄₀₀表面的O₂生成超氧自由基(~·O₂^-)及单线态氧(¹O₂),实现对TC的...     

微波放电脱除NO

报道一种不用催化剂,一步脱除NO的新方法--常压微波放电法。探讨在(NO,He),(NO.O₂,He)和(NO,O₂,H₂O,He)体系中微波放电脱除NO的差异。研究结果表明,在(NO,He)条件下可实现一步高效脱除NO,在(NO,O₂,He)条件下也可实现80%左右的NO转化,其中N₂的选择性高达80%,而H₂O的加入并未影响N₂的产率。同时发现,随着微波功率的加大,NO转化率也增大,而N₂的选择性增大得更多。最终可达到一个平衡值。最后研究了NO和O₂浓度及气体流量对NO脱除的影响。     

C12-m-C12型阳离子Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿性

利用座滴法和电泳法研究了阳离子Gemini表面活性剂C₁₂-m-C₁₂·2Br^-(m=4、6、8、10)在煤沥青表面的润湿性质及吸附机理。结果表明, 表面张力均随表面活性剂浓度的增大而减小, 超过临界胶束浓度(CMC)后趋于平稳, 接触角θ和铺展系数S的变化趋势与表面张力类似; 在所研究浓度范围内,C₁₂-10-C₁₂型表面活性剂的γ_lg~cosθ曲线符合Zisman理论, 且侵湿功(W_i)与表面张力也呈线性关系; 煤沥青表面的Zeta电位随表面活性剂浓度的增加从负电变为正电,最后趋于平稳, 且零电位对应的浓度比CMC至少低一个数量级; C₁₂-8-C₁₂型Gemini表面活性剂能显著改变煤沥青表面的润湿性. 由Gemini表面活性剂在煤沥青表面润湿结果及Zeta电位可以看出, C₁₂-m-C₁₂型Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿是静电作用和范德华吸附共同作用的结果; 润湿过程可分为三个阶段。     

添加气对非平衡等离子体转化低碳烷烃的影响

在常压下, 研究了添加气的种类(N₂, He, Ar, H₂, NH₃, CO和CO₂)对介质阻挡放电低碳烷烃(甲烷、 乙烷和丙烷)转化制低碳烯烃的影响. 结果表明, 以甲烷或乙烷为原料时, N₂, He, Ar和CO的引入有利于提高原料的转化率和总烯烃的选择性; 而CO₂, H₂和NH₃的引入对甲烷、 乙烷的转化率无明显影响, 但H₂和NH₃的引入会使总烯烃的选择性显著降低. 以丙烷为原料时, 所研究的添加气均可提高丙烷的转化率, 而只有CO的引入可提高总烯烃选择性. 综上所述, 80%(摩尔分数) CO添加量最有利于低碳烷烃转化成低碳烯烃, 对应的甲烷、 乙烷和丙烷的转化率分别提高了14.4%, 17.6%和42.8%, 总烯烃的选择性分别提高了19.9%, 25.0%和11.9%. 以CH₄为例, 通过对放电电流波形和等离子体区物种的发射光谱(OES)研究发现, 引入CO能显著增加等离子体的电子密度, 并且体系中出现激发态O^*物种(777.5和844.7 nm), 这种O^*物种能够促进C-H键的断裂, 有利于烯烃的生成. 因此, 等离子体区电子密度的增加和激发态O^*物种的出现可能是CH₄-CO体系中CH₄有效转化的主要原因.     

双子表面活性剂Dynol-604溶液的动态表面张力研究

通过测定双子表面活性剂Dynol-604的动态表面张力(DST),研究了温度和浓度等对其DST的影响,详细表征了DST随时间的变化过程,计算了动态表面张力的各种参数(t_i,t^*,t_m,R_1/2).结果表明,其表面张力降低迅速,γ_m值也很低.探讨了上述参数的物理意义和变化规律.     

复杂烟气条件下太西活性焦脱除Hg0的实验研究

为了解复杂烟气条件下活性焦吸附剂的脱汞特性,利用汞渗透管和主要气体成分模拟复杂烟气,在实验室规模的固态吸附剂汞吸附效能测定系统上,进行了太西活性焦吸附单质汞的实验研究,并采用FT-IR对活性焦表面进行了光谱表征。结果表明,在活性焦表面存在各种含氧官能团;在CO₂/N₂/O₂/SO₂/Hg⁰烟气体系中,当SO₂加入量为400、855、1 520 mL/m³时,出口汞浓度分别为36、43、48 μg/m³,SO₂对系统吸附Hg⁰的能力有抑制作用;在CO₂/N₂/O₂/NO/Hg⁰烟气体系中,较低浓度的NO对Hg⁰脱除有抑制作用,而高浓度值的NO抑制作用减弱;在CO₂/N₂/O₂/NO/SO₂/Hg⁰烟气体系下,提高NO浓度对Hg⁰脱除有一定的促进作用,而提高SO₂浓度初期促进汞的脱除,后期则表现为抑制作用。     

手性赖氨酸基Gemini表面活性剂的表面性能

用表面张力法、电导法和稳态荧光法研究了手性Gemini表面活性剂[C₁₂-m-C₁₂] Na₂（m=2,4,6）和[C₁₂-T-C₁₂] Na₂的表面性能及临界胶束聚集数,并计算胶束形成的热力学参数,用圆二色谱法考察了[C₁₂-2-C₁₂] Na₂在不同浓度下的立体构型. 结果表明,手性Gemini表面活性剂的临界胶束浓度（cmc）和临界表面张力γ_cmc随着连接基链长增加或刚性增强而增大;ΔG_m⁰和ΔH_m⁰为负值,|ΔH_m⁰|比|-TΔS_m⁰|小很多,说明胶束化过程为熵驱动的自发放热过程;随着连接基链长增加或刚性增强,ΔG_m⁰和ΔH_m⁰逐渐增大,ΔS_m⁰和临界胶束聚集数逐渐减小,表明其胶束化能力随之降低;当浓度大于cmc时,手性Gemini表面活性剂可形成手性超分子聚集体.     

原位共沉淀法制备Ni-Mg-Al-LDHs/γ-Al2O3催化前驱体在甲烷二氧化碳重整反应体系中的性能评价

通过原位共沉淀的方法在γ-Al₂O₃表面上合成了Ni-Mg-Al-LDHs (水滑石), 合成的Ni-Mg-Al-LDHs/γ-Al₂O₃作为催化前驱体经过不同的热处理还原方式得到催化剂Cat-1、Cat-2和Cat-3. 用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N₂吸附-脱附测试(BET)以及热重-差热分析(TG-DTA)对催化剂的形貌结构和抗积碳能力进行了表征测试; 通过甲烷二氧化碳重整反应体系对催化剂的反应活性和稳定性进行了评价. 结果表明催化剂前驱体的预处理方式对催化剂的反应性能具有较大的影响. Ni-Mg-Al-LDHs/γ-Al₂O₃ 直接经过H2/Ar 常压高频冷等离子体炬的分解还原所获得的催化剂Cat-3 表现出了最佳的催化活性和稳定性. TEM表征表明催化活性组分在Cat-3上的分散性更好, 颗粒粒径更小. BET结果证明Cat-3具备较大的比表面积(195.8 m²·g^-1). Ni-Mg-Al 水滑石的结构赋予了催化剂活性组分在载体γ-Al₂O₃上均匀的分散性, 同时常压高频冷等离体炬对催化剂的表面结构以及活性组分的还原具有进一步的优化作用, 两者的协同作用使Ni-Mg-Al-LDHs/γ-Al₂O₃在甲烷二氧化碳反应体系中具备优良的催化活性和抗积碳性能.     

TiO2/UV/O2和TiO2/UV/N2体系降解水中对氯硝基苯

以商用TiO₂P25为催化剂,分别在TiO₂/UV/O₂和TiO₂/UV/N₂两种体系下进行降解对氯硝基苯(pCNB)试验.采用ESR对两种体系下光催化反应形成的·OH进行测定,利用LC-MS对两种体系下反应形成的中间产物进行了定性和定量分析,最后对pCNB降解过程中氯和硝基的存在形式进行了研究.结果表明:TiO₂/UV/O₂体系的催化降解效果要明显优于TiO₂/UV/N₂体系;两种反应体系都有·OH产生,并且TiO₂/UV/O₂体系产生的·OH的量多于TiO₂/UV/N₂体系产生的·OH的量;TiO₂/UV/O₂体系形成的中间产物的种类要多于TiO₂/UV/N₂体系形成的,苯环上的氢、氯、硝基均可被·OH取代形成对硝基酚(pNP)、5-氯-2-硝基酚(5-C-2-PN)等酚类物质;两种体系下均有Cl^-和NO₂^-存在,其中Cl^-生成势与pCNB的去除势一致,只有TiO₂/UV/O₂体系中存在NO₃^-.     

The electronic quenching rates of NO(AΣ, v=0–2)

The electronic quenching rates of NO(A²Σ⁺, v^′=0–2) are measured for the gases He, Ar, Xe, N₂, O₂, CO₂, N₂O, and SF₆. The variations of the fluorescence intensity were measured for the (0,0), (1,0), and (2,0) bands of the γ band system when the quencher gases were added. The quenching rates were determined by using the Stern–Volmer plots with the known radiative lifetimes of the excited states. The electronic quenching rate constants are fast for the group of gases of O₂, CO₂, N₂O, and SF₆, whose quenching rate constants are in the order of 10⁻¹⁰ cm³/s. The quenching rate constants are slow for the group of gases including He, Ar, Xe, and N₂ whose rate constants are in the order of 10⁻¹⁴ cm³/s. For the slow group, the quenching rate constants increase rapidly for v^′=2 compared with those of v^′=0 and 1.

The charge transfer model and collision complex model are used to understand the quenching mechanism. For the fast group which mainly consists of gases with positive electron affinities, the charge transfer model adequately describes the mechanism. For the slow quenching group, a theoretical background is provided by consider the coupling of initial and final states in the complex potential surfaces.     

低阶煤半焦利用热重在O2/CO2、O2/N2和O2/Ar气氛下燃烧特性研究

利用热重研究了两种中国西北典型低阶煤半焦的燃烧特性。探究了不同气氛（O₂/CO₂、O₂/N₂和O₂/Ar）和不同氧气浓度对其燃烧特性的影响。实验结果表明,无论是反应气氛还是氧气浓度都会对低阶煤半焦的燃烧产生影响。相比于N₂和Ar,CO₂明显有利于燃烧反应进行：当反应气氛由O₂/CO₂变为O₂/Ar时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了63.7和68.8℃;而当反应气氛由O₂/CO₂变为O₂/N₂时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了135.9和129.6℃。在研究范围内,氧气浓度的提高也能明显提高半焦的燃烧性能。与此同时,半焦燃烧特性的动力学分析表明,随着氧气浓度提高,两种半焦燃烧反应的表观活化能E和指前因子A均呈增大趋势。通过对E和A两者关系的分析结果表明,半焦富氧燃烧的活化能和指前因子存在动力学补偿效应。     

微波等离子体对聚乙烯材料的表面改性

对高分子材料进行表面修饰,可以赋予材料表面新的物理和化学性能,提高材料的亲水性、粘结性、电镀和生物匹配性等．在表面改性方法中,新近发展的等离子体改性技术由于具有操作简单,工艺干法化,不影响材料本体结构和性能等优点而日益受到人们的重视［１,２］．微波等...     

钛改性对γ-Fe2O3选择催化还原脱硝性能强化机制的分子模拟研究

采用密度泛函理论（DFT）研究了典型过渡金属Ti掺杂改性对γ-Fe₂O₃选择催化还原（NH₃-SCR）脱硝性能强化影响的作用机制。构建了单Ti和双Ti在γ-Fe₂O₃（001）表面的不同Fe位置的掺杂模型，计算了表面掺杂形成能，探讨了O₂、NO和NH₃分子在Ti掺杂前后的γ-Fe₂O₃（001）表面的吸附特性，并进行了反应机理分析。结果表明，单Ti倾向于掺杂在八面体Fe_oct位，双Ti倾向于两个Fe_oct位。Ti的掺杂增强了催化剂表面对O₂的吸附能力，吸附性能随Ti掺杂量增加而增强。单Ti和双Ti的掺杂都抑制了NO以N端在催化剂表面的吸附。Ti能够强化NH₃的吸附，增强了Lewis酸位，有利于SCR反应。Ti的掺杂增大了NO₂生成的反应能垒，降低了γ-Fe₂O₃低温区的SCR反应。Ti的掺杂抑制了NH和N的形成，避免了NH₃的过度氧化，提高NH₃的利用率，有利于SCR反应，并且抑制了通过E-R机理产生的N₂O，具有良好的N₂选择性。Ti的掺杂能够改善γ-Fe₂O₃在NH₃-SCR中还原NO的性能。     

水对采空区遗煤吸附电厂烟气影响的理论计算

为研究电厂烟气注入采空区时,煤中含水率和烟气中水分对于封存温室气体CO_2和抑制煤自燃的影响,建立干煤和湿煤结构模型,采用巨正则系综蒙特卡洛方法,计算了不同水分含量的烟气组分CO_2/O_2/N2/H_2O在干煤以及不同含水率的湿煤中的吸附行为。结果表明,烟气中CO_2竞争性最强吸附量最大,O_2的物理吸附量极小,烟气中H_2O含量不影响CO_2、N2和O_2的吸附量,可不进行干燥处理直接将电厂烟气注入采空区。随着煤中含水率增加,水分占据孔隙空间,范德华作用减弱,H_2O-H_2O之间的氢键作用增强且提供了额外吸附位。H_2O的等量吸附热升高,吸附位移向吸附作用更强的低相互作用能区域,吸附大量水形成水团簇,与CO_2竞争吸附位,并且占据吸附空间抑制CO_2、O_2、N2的吸附,使其吸附量降低50%以上,因此,注入烟气时应充分考虑采空区煤体的含水率问题。     

Vibrational relaxation of NO(XΠ, υ = 1) studied by an IR-UV-double-resonance technique

Pulses from a mechanically chopped CO-laser were used to optically pump the first vibrational level of NO molecules in their fundamental band near 5.3 μm. The population of NO (υ = 1) was followed by measuring the resonance fluorescence of NO-γ-bands from a microwave discharge lamp in the UV region. Analysis of the first order decays of NO(υ = 1) following the excitation pulses yielded rate constants for V---T and V---V energy transfer processes in collisions of NO(υ = 1) with ground state NO and added gas molecules He, Ne, Ar, Kr, Xe, H₂, HD, D₂, N₂, O₂ and N₂O.     

等离子体改性CuO/γ-Al_2O_3催化剂催化低浓度甲烷燃烧性能

为了研究CuO/γ-Al_2O_3催化低浓度甲烷燃烧性能,采用普通浸渍法和低温等离子体改性的方法分别制备了CuO/γ-Al_2O_3和CuO/γ-Al_2O_3-P催化剂,并用于低浓度甲烷燃烧,考察了Cu负载量和等离子体改性工艺对其催化活性的影响。结果表明,Cu负载量为7%时,催化剂的活性最强。改性气体、气体空速、放电电压、放电频率、等离子体处理时间均是影响催化剂活性的因素。氧气适合用作催化剂的改性气体,而氮气不宜作为改性气体使用。氧气作为改性气体时,最佳的改性工艺条件为峰峰值电压45 kV、放电频率14.71 kHz、等离子体处理时间30 min、氧气空速20 mL/(min·g)。在此工艺条件下制备的催化剂用于低浓度甲烷催化燃烧,可使t10降低23℃、t50降低6℃、t90降低19℃,同时,可使反应的活化能由79.27 kJ/mol降低为76.12 kJ/mol。催化剂的SEM、BET、XRD、XPS、H_2-TPR表征结果表明,等离子体对催化剂的改性作用主要在于增大了催化剂的比表面积、促使催化剂中Cu周围电子云密度降低及体相氧向表面氧迁移,从而利于甲烷在催化剂表面的吸附、活化和转化。     

Synthesis of γ-Al2O3 with High Surface Area and Large Pore Volume by Reverse Precipitation-azeotropic Distillation Method

γ-Al₂O₃ with high surface area and large pore volume combined with high thermal stability was synthesized by a reverse precipitation-azeotropic distillation method. The effects of azeotropic distillation on the characteristics of γ-Al₂O₃ were studied by means of X-ray diffraction(XRD), Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy, transmission electron microscopy(TEM) and N₂ adsorption-desorption. The results show that γ-Al₂O₃ dried by azeotropic distillation has excellent structure characteristics with a high surface area of 426 m²/g and a large pore volume of 2.56 cm³/g. After calcination at 1100℃, the surface area of γ-Al₂O₃ was still 92 m²/g with a large pore volume of 1.00 cm³/g, indicating the potential application in catalyst and petroleum industry.     

Kinetics of depletion of Co(b F) and Co(a F) atoms by O2

The kinetics of depletion of the lowest two electronically excited states, Co(b ⁴F_J) and Co(a ²F_J), upon interactions with O₂ and N₂ are studied in a fast-flow reactor at a He pressure of 0.70 Torr. The depletion of Co(b ⁴F) or Co(a ²F) by O₂ was efficient. The depletion rate constants were observed to be different among spin-orbit levels within one electronic state. Because reactive channels are not energetically accessible for these two states, the depletion was mostly attributed to electronic energy transfer to vibration or translation of O₂. Efficient depletion upon interaction with O₂ was interpreted through the occurrence of an intermediate formed by the interaction between singly occupied anti-bonding π^* orbital of O₂ and 3d orbitals of Co.     

二氧化铈改性的铜锌催化剂上顺酐气相加氢制γ-丁内酯

采用共沉淀法制备了不同CeO₂含量的铜锌催化剂。通过X射线粉末衍射、N₂物理吸附、氢气程序升温还原、N₂O脉冲吸附、氢气脉冲吸附等技术表征了催化剂的结构、物化性质。用固定床连续流动反应器研究了催化剂对顺酐气相加氢合成γ-丁内酯催化性能。结果表明,引入CeO₂可调变铜锌催化剂的晶粒大小、还原性能、Cu⁰比表面积、氢气吸附性能。当CeO₂质量分数小于3%时,催化剂的Cu晶粒随CeO₂含量的增加而减小,催化剂的Cu⁰比表面积和氢气吸附性能随CeO₂含量的增加而增大;当CeO₂质量分数大于3%时,催化剂的Cu⁰比表面积和氢气吸附性能随CeO₂含量的增加而减小。CeO₂质量分数在3%~5%的催化剂催化顺酐气相加氢反应具有较高的稳定性。