常温高压下移动颗粒层除尘试验研究

介绍了用于整体煤气化联合循环（IGCC）热煤气和增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）高温烟气除尘的移动颗粒层试验台。调试阶段进行了一系列的条件试验。改进后的常温下进行了试验,结果表明在高压下能够实现颗粒层过滤和气力循环清灰的一体化稳定运动。研究发现移动颗粒层过滤时,气流之间的压力平衡是一个关键因素,运行中必须严格控制过滤气体和输送气体的压力。移动颗粒层过滤器和循环清灰系统的结构对过滤性能有较大的影响。     

锥形移动床溢流管的研究及其流体动力学分析

在理论分析和实验的基础上,研究成功一种新型的气动式固体粒状物料的输送排加装置,称"锥形移动床溢流管"。它具有结构简单、操作连续稳定、窜气量小、料封能力强、输送量大且能自动适应输送量的变化等优点。可应用于粒状物料的输送和循环系统,如多层流态化床的溢流管、旋风分离器的料腿等。     

担载铜镍催化剂氢溢流现象的TPR研究

本文采用TPR(Temperature Programmed Reduction)作为主要表征手段,对担载铜、镍催化剂循环还原-氧化(RedoX过程)处理前后的样品进行了表征.其次也进行了TPR测试后所得金属铜(镍)催化剂催化还原其前体氧化物(auto-catalysed reduction)的研究.发现这两种研究方式所得种种有趣结果都可归属于氢溢流现象.RedoX处理后,其TPR谱上金属氧化物的还原峰向低温区位移,并伴有总耗氢量的增加.其中峰位移可归属于Redox过程未被氧化完全的还原态金属(特别是铜)离解氢分子,形成的氢原子溢向邻近的金属氧化物(如CuO),使其在较低温度下还原;而耗氢量的增加则可归属氢原子向载体(SiO_2或Al_2O_3)的溢流,载体被活化使总耗氢量增加.上述现象可认为是同一颗粒间的氢溢流.在自催化还原过程中出现的氢溢流现象(低温区出现新还原峰和总耗氢量增加)可认为是催化剂不同颗粒间的氢溢流.总之TPR可以作为研究同一颗粒和不同颗粒间发生氢溢流行之有效的方法.     

应用平衡稳定条件分析化学平衡的移动

化学平衡的移动规律是物理化学中重要的知识点之一。平衡稳定条件在经典热力学中占有重要的地位,但很少用于处理化学平衡问题。根据热力学原理,推导了简单的均匀隔离系统的平衡稳定条件,并将其用于分析温度和总压力对化学平衡移动的影响,结论为改变温度和总压力,使化学平衡朝着稳定平衡的方向移动。这种分析方法非常简单,也加深了我们对稳定平衡的理解。同时,也指出了该方法的局限性。     

基于适配体-金纳米粒子和光热-激光背向散射干涉技术的水中As(Ⅲ)的定量检测

针对As(Ⅲ)的检测问题,提出了一种基于适配体-金纳米粒子探针和光热-激光背向散射干涉原理的水中As(Ⅲ)的定量检测技术。结合了As(Ⅲ)适配体的金纳米粒子溶液呈现稳定的酒红色,对绿光有较强的吸收作用。采用532 nm的激光照射毛细管内的金纳米粒子溶液,由于光热效应溶液折射率发生变化,激光背向散射干涉(Back-Scattering Interference,BSI)产生的干涉条纹就会发生移动。待测溶液中存在As(Ⅲ)时,As(Ⅲ)与适配体相结合,导致适配体从金纳米粒子颗粒表面脱落,在高浓度盐的作用下,金纳米粒子颗粒聚集,溶液的颜色由酒红色变成蓝紫色,光热效应引起的干涉条纹移动量减小。建立As(Ⅲ)浓度与干涉条纹移动量之间的关系,通过检测干涉条纹的移动量实现了水中As(Ⅲ)的定量检测,检出限为0.127 mg/L。     

氧化镍纳米颗粒管的制备与光催化性能研究

利用水热法在金属镍片表面生长出C_2NiO_4·2H_2O纳米管,经600℃退火处理得到密排六方相氧化镍纳米颗粒管。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物进行了物相和结构表征。通过降解亚甲基蓝试验研究了纳米颗粒管NiO的光催化活性。这种颗粒管对亚甲基蓝有较强的光催化作用,在60 min内,颗粒管状NiO对亚甲基蓝的降解率达98%,远高于Ni基的66%。     

多相催化中的溢流作用

详细介绍和评述了30 余年来有关溢流的研究进展, 包括溢流这一概念的内涵及其对多相催化学科的影响, 常见的溢流现象、溢流效应及利用溢流效应进行催化剂设计的有关问题; 对未来溢流研究的方向提出了建议。     

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。     

颗粒膜的结构及对乳状液稳定性的影响机制

以颗粒膜为基础的乳液因广泛应用于油田、造纸、食品、化妆品、医药等领域而备受关注。本文归纳了在油水界面形成颗粒膜的颗粒密度、粒径及润湿性等特征,并阐述了颗粒在界面吸附扩散的行为。重点从颗粒垂直于界面的分配及方向,颗粒在界面内的排列及进一步形成的空间结构综述颗粒膜结构。总结了颗粒在界面的状态及颗粒膜结构的影响因素,并从能量及力学角度进行分析。颗粒膜对乳状液稳定性影响机制主要体现在颗粒膜的结构及界面黏弹性：颗粒膜的结构阻隔液滴之间的碰撞聚并,这是乳状液稳定的基础;同时,颗粒膜通过改变界面黏弹性使得液滴在运动、碰撞、絮凝时不会轻易崩溃,从而强化了乳状液的稳定性。固体颗粒为乳化剂形成颗粒膜稳定乳状液的机制探究为稳定乳状液制备以及乳状液的破乳提供理论依据,具有现实意义。最后,本文就颗粒膜稳定乳状液的机制研究展望了其未来发展方向及可能的解决途径。     

大气中气相和颗粒相三氟乙酸浓度测定

建立了我国大气中气相和颗粒相三氟乙酸(Trifluoroacetic acid,TFA)的采集和分析方法。采用环形扩散管-滤膜联用装置分离气相和颗粒相,利用环形扩散管的碱性涂层吸附气相TFA,石英滤膜吸附颗粒相物质。对气相和颗粒相样品分别处理,以2,4-二氟苯胺作为衍生剂,与TFA反应生成TFA的苯胺产物,采用GC/MS进行分析。本方法在0.31～4.91μg/L浓度范围内呈线性关系(R2=0.9991),检出限为66 ng/L。采样装置回收率为(101±3)%,当采样量为48 m3,TFA大气浓度检出限为31 pg/m3。于2012年4～10月在北京大学采样点采集大气,测得其中TFA总浓度在501～7447 pg/m3范围,TFA在气相中的浓度大于在颗粒相中的浓度,气固分配系数Kp随温度变化。     

电沉积纳米锥镍的生长机理及其性能的研究

本文通过恒电流沉积法在柔性覆铜基板上制备了具有纳米锥阵列结构的黑色镍层,制备的纳米锥镍的底部约为200 nm, 高度约为1 μm,且大小均一,分布致密。本文探讨了镍电沉积中电流密度和主盐浓度对纳米锥镍结构形貌的影响,结果表明低电流密度和高主盐浓度有利于纳米锥镍的形成。电沉积过程中保持镍离子的供应充足是锥镍结构产生的关键因素之一, 而高电流密度会影响镍离子浓度的浓差极化,从而影响锥镍的成核过程。温度、主盐浓度以及结晶调整剂的变化会导致镍颗粒的形貌发生圆包状和针锥状结构的相互转化。温度升高具有一定的细化晶粒作用,锥镍结构需要在大于50 ^oC的条件下生成。结晶调整剂能够改变沉积过程中的晶面择优生长,且可以调控镍晶粒的形貌,使得生成的锥结构分布均匀, 颗粒细致。结果表明,在4.0 mol·L^-1 NH₄Cl和1.68 mol·L^-1 NiCl₂·6H₂O体系中沉积出分布均匀的纳米锥镍阵列结构。本文利用氯化铵作为纳米锥镍的晶体改性剂,通过分子动力学模拟理论上分析了NH₄⁺在镍表面的吸附过程。计算结果表明镍不同晶面上NH₄⁺吸附能的差异引起各晶面镍沉积速率的差异, 从而导致纳米锥镍阵列的形成。本文呢进一步结合形貌表征,提出了纳米锥镍阵列的电沉积生长的两步生长机理,包括前期的成核生长和后期的核生长过程,前期成核过程为优势生长,生成大量的晶核, 为锥镍的生长提供了生长位点,而后期的核生长过程表现为锥状镍核的择优生长, 最终形成完整均匀的锥镍阵列结构。本文制备的纳米锥镍结构还具有优异的亲水性和良好的吸光效果, 对于近紫外和可见光的吸收率大于95%, 具有较好的应用前景。     

MoO3和α-Sb2O4相间氧溢流行为的研究

通过脉冲还原技术和量子化学ＤＶ－Ｘα方法研究了ＭｏＯ３和αＳｂ２Ｏ４相间氧溢流行为，揭示了有关氧溢流的动力，溢流氧的本质及可能在溢流途径的信息，结果表明，氧溢流是α－Ｓｂ２Ｏ４自发氧化ＭｏＯ３的结果，不依赖于气相氧的存在，溢流氧是亲核性的，但依赖于亲电性晶格氧的存在，溢流氧主要被ＭｏＯ３的（０１０）面所接收，对用ＤＶ－Ｘα法进行固体氧化物电子性质研究的可行性也进行了探讨。     

共轭亚油酸修饰Fe3O4纳米颗粒的刺激响应性

采用少量天然不饱和脂肪酸共轭亚油酸(CLA)代替常用油酸对Fe₃O₄纳米颗粒进行表面修饰. 通过引发CLA中共轭双键自交联增强表面修饰牢度, 并利用该修饰层为修饰后的Fe₃O₄纳米颗粒提供第二重pH响应性. 分别通过透射电子显微镜(TEM)表征粒径和形貌、 全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)表征配位模式、 热重(TG)分析修饰量、 θ角表征表面润湿性、 超景深三维显微技术表征修饰后颗粒稳定的Pickering乳液的粒径及分布等. 结果表明, 修饰后颗粒具有分散性好、 修饰层薄而稳定、 表面疏水性增强及具有明显的pH/磁双重响应性等特征. 修饰后颗粒稳定的Pickering乳液具有乳化剂用量(质量分数0.05%)少、 乳液为高内(油)相(体积分数80%)类型、 pH响应能够开关乳液、 外磁场驱使乳液定向移动等特征, 且模拟实验显示借助该乳液可以有效实现水相有机污染物的萃取与分离.     

胶体颗粒稳定的界面及胶体颗粒在界面的相互作用（英文）

胶体颗粒稳定的分散体系如乳液、泡沫和气泡等体系在众多研究领域吸引了越来越多的关注。胶体颗粒的吸附机理、油-水界面和气-水界面的胶体颗粒稳定机制以及吸附于界面的胶体颗粒乳液相互作用对这些分散体系的实际应用至关重要。虽然在相关方面已经有众多研究,胶体颗粒对界面的稳定作用和胶体颗粒之间的相互作用仍然存在很多问题,值得进一步研究。在本文中,我们首先系统地回顾了历来胶体颗粒稳定的乳液和气泡体系的研究,并概括地介绍了在该领域内较为重要和较为成熟的研究进展,包括乳液、泡沫和液体弹珠等。人们早已认识到胶体颗粒在界面的吸附现象,在学术上的探讨也已经超过一个世纪。上世纪八十年代有研究者提出了定量的理论模型来描述这种现象。该理论从自由能降低的角度解释了为何胶体颗粒会吸附到界面上,并且能将胶体颗粒对两相的浸润性与乳液和泡沫体系的稳定性联系起来。在乳液稳定性方面,有大量的研究支撑了上述理论;研究者们制备了具有响应性的乳液体系,如pH/温度响应性。之后,我们讨论了吸附在界面的胶体颗粒的相互作用的最新进展,并提出了该领域内尚未解决的问题。由于需要精密的仪器和熟练的操作技巧,胶体颗粒在界面的相互作用实验和理论研究之间还存在巨大的差距。虽然弯曲界面更为常见,实验上通常采用水平界面作为模型界面来研究胶体颗粒在界面的相互作用。胶体颗粒在界面的引入会由摩擦导致电荷存在,这很可能是长程静电相互作用的原因。最后,我们介绍了胶体颗粒稳定的分散体系的在包埋、食品、控释和干水的制备等领域的应用。使用乳液液滴作为平台,是制备包埋体系的主要手段之一。吸附在界面的胶体颗粒,不仅可以稳定界面,也可以作为胶体微胶囊的壁材。使用自然来源的胶体颗粒为稳定颗粒,乳液体系可方便地应用于食品相关领域。近年来由于其全部由水相构成,水-水体系吸引了越来越多的关注。气-水界面与油-水界面具有相同的稳定机制,我们对一些基于气-水界面的应用进行了探讨。我们希望借由该篇文章鼓励更多的研究人员参与到胶体颗粒稳定界面的研究中来,并基于此开发出越来越多的新颖应用。     

Fe_2O_3/TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能

在钛基体上采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列,采用化学浴方法在TiO2纳米管阵列上修饰了Fe2O3纳米颗粒。利用扫描电镜、X射线衍射和紫外可见漫反射光谱等手段对材料进行了表征,同时测试了材料的光电化学性能及其光催化降解亚甲基蓝染料废水的性能。结果表明,Fe2O3纳米颗粒的修饰将TiO2纳米管阵列的光响应拓宽至可见光区域,提高了光电流,Fe2O3/TiO2纳米管阵列的光电流是未修饰的TiO2纳米管阵列的9倍。而在光催化反应中,亚甲基蓝最高降解率可达80%,比未修饰的TiO2纳米管阵列高出30%。     

颗粒移动床过滤过程的数学模型

利用Ｃ．Ｔｉｅｎ等的固定床过滤净床模型及Ｔ．Ｔａｋａｈａｓｉ等的固定床过滤动态模型,通过合理定义移动床过滤对应于固定床过滤模型中的比沉积率σ参数以及对某些系数的修正,建立了模拟颗粒移动床过滤过程包含参数较为完整的数学模型并与试验结果进行了对照,结果表明此模型能够正确描述颗粒移动床过滤过程     

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟——Ⅱ-错流移动床非催化气固反应过程模拟

基于前文错流移动床反应器模型方程,模拟计算并分析了该类反应器中气、固相流动对热煤气脱硫等非催化气固反应过程的影响。研究表明,床层在床深方向按反应速率的快慢可分为粗脱区和精脱区,在颗粒流动方向上气相浓度差异较大,并主要体现在粗脱区内,床层出口处颗粒转化率呈现较大分布,反应器内气固交错流动、气相浓度和颗粒转化率共同作用（ 于气固反应速率） 等因素是造成过程特征的主要因素。因此反应器优化应满足对两相流动的优化,将粗脱区设置成错流移动床而精脱区设置成固定床,并使粗脱区内颗粒流速沿气流方向逐渐减小,以减小出口颗粒转化率的分布并提高颗粒利用率,同时沿颗粒流动方向应逐渐减小过床气流体积分率以利于床内气固反应速率的均一分布。由此指出对该类床型其底部渐缩下料段和过床气流对床内颗粒流动的影响以及床层结构及颗粒流动对过床气流分布的影响研究的必要性。     

MoO_3和α－Sb_2O_4相间氧溢流行为的研究

通过脉冲还原技术和量子化学ＤＶ－Ｘα方法研究了ＭｏＯ３和α－Ｓｂ２Ｏ４相间氧溢流行为，揭示了有关氧溢流的动力、溢流氧的本质及可能的溢流途径的信息、结果表明，氧溢流是ａ－Ｓｂ２Ｏ４自发氧化ＭｏＯ３的结果，不依赖于气相氧的存在；溢流氧是亲核性的，但依赖于亲电性晶格氧的存在；溢流氧主要被ＭｏＯ３的（０１０）面所接收．对用ＤＶ－Ｘα法进行固体氧化物电子性质研究的可行性也进行了探讨．     

基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒的制备及应用

树枝状聚合物具有一些独特性质,包括规整且高度支化的三维结构、完美单分散尺寸、内部空腔以及表面大量的官能团等,因而其在催化、检测、生物医用领域具有潜在应用。这些应用的改进或者实现,往往需要在树枝状聚合物中引入无机纳米颗粒,从而制备得到基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒。另一方面,树枝状聚合物的存在能够提升无机纳米颗粒在溶液中的稳定性、抑制团聚,从而长时间保留纳米颗粒的优异性能。在过去几十年,因为其优异的性质和潜在的应用,基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒吸引了众多科研人员的关注。依据其结构特点,可以将基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒大致分为以下三类:(1)树枝状聚合物包裹的无机纳米颗粒;(2)树枝状聚合物稳定的无机纳米颗粒;(3)树枝化基元稳定的无机纳米颗粒。本文侧重归纳并总结近五年基于树枝状聚合物的无机纳米颗粒的制备方法,以及其在催化、生物医用、检测领域的研究进展,并对其制备方法和应用发展进行了展望。     

颗粒聚集体对两性SiO2颗粒无水泡沫表面性质的影响

基于Pickering乳液模板法, 合成了2种用于制备非水泡沫的不同相对两亲面积的Janus颗粒, 并合成了表面均匀修饰的颗粒作为对比. 通过调整油混合物的性质, 对颗粒在油气表面上的行为进行了测量和对比, 对颗粒团聚体在颗粒吸附中的作用进行了研究. 结果表明, 受颗粒表面接触角的影响, Janus颗粒的表面活性(表面张力降低能力与产生泡沫的体积)不总是大于均匀改性颗粒. 均匀改性颗粒和Janus颗粒均不是以单个颗粒形式从体相吸附至表面上, 而是以颗粒团聚体状态向表面移动, 并且需要颗粒团聚体的Cassie-Baxter复合表面的接触角约为90°, 而颗粒的本征接触角小于70.1°.