非饱和固化淤泥的力学及体变特性试验研究

由于降雨、水位升降等自然因素,固化淤泥作为填土材料使用时,其饱和度(基质吸力)常处于变动状态,使固化淤泥力学及体变特性发生改变,对土工构筑物的安全带来潜在隐患。鉴于此,本文通过对不同基质吸力、净围压下的三轴固结排水剪切试验,探讨了基质吸力和净围压对非饱和固化淤泥力学及体变特性的影响。结果表明:随着净围压增大,基质吸力的强度贡献减小,100kPa净围压时基质吸力的强度贡献十分显著,300kPa净围压时基质吸力强度贡献则不明显。当基质吸力小于残余值时,固化淤泥试样的抗剪强度、无侧限抗压强度、粘聚力均随基质吸力增大呈线性增长,但当基质吸力大于残余值时强度增幅均下降,说明基质吸力大于残余值时强度贡献减小。剪切过程中试样均表现为体缩且随基质吸力增大体缩变形减小。吸力摩擦角在土-水特征曲线边界效应区和过渡区之间时几乎不变,进入残余区后开始下降。     

介孔杭锦2~#土的制备及其光谱特性研究

以天然杭锦2#土为原料,进行酸化活化,得到酸化杭锦2#土,并进一步以十六烷基三甲基溴化铵作为有机插层剂制备了有机改性杭锦2#土。其FTIR谱图中出现—CH的振动峰,说明插层剂已进入到杭锦2#土层间。再经高温焙烧有机改性杭锦2#土制得介孔杭锦2#土,并应用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品进行了晶相和形貌分析,用N2吸附脱附测定其比表面积和孔径,通过傅里叶变换红外光谱和紫外-可见漫反射光谱对样品进行了光谱表征。     

希土水杨酸与8─羟基喹啉三元配合物研究

合成了六种希土（ＲＥ）－水杨酸（Ｈ２ｓａｌ）－８－羟基喹啉（Ｈｈｑ）三元固体配合物，其通式为ＲＥ（Ｈｓａｌ）２·ｈｑ（ＲＥ＝Ｙ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｈｏ，Ｅｒ）．通过元素分析、摩尔电导、ＩＲ、Ｆａｒ－ＩＲ、ＵＶ－Ｖｉｓ、ＴＧ－ＤＴＡ分析，研究了配合物的组成、性质和成键特性．通过抑菌试验表明配合物对于霉菌具有抑真菌能力．     

基于混合物理论的非饱和土的热-水-力耦合分析模型Ⅰ

以混合物理论为基础研究了非饱和土的热-水-力多场耦合问题.将非饱和土视为由土骨架、液态水、水蒸气、干燥气体及溶解气体共5种组分构成的混合物,在组分的质量、动量守恒方程及整体能量守恒方程的基础上,引入了37个补充方程以形成封闭方程组.其中,利用水与水蒸气的化学势改变量相同,推导了在气压力变化条件下水与水蒸气相变平衡所满足的限制方程.最终控制方程以增量形式给出,6个方程求解6个未知量(3个土骨架位移、水压力、气压力及温度),充分反映了热膨胀、热渗流、水的相变、气体溶解及土骨架变形等多种现象的耦合过程.     

A molecular dynamics study of the swelling patterns of Na/Cs-montmorillonites and the hydration of interlayer cations

We report on a molecular dynamics study of the swelling patterns of an Na-rich/Cs-poor montomorillonite and a Csmontomorillonite.The recently developed CLAYFF force field is used to predict the basal spacing as a function of the water content in the interlayer.The simulations reproduce the swelling patterns of the Na and Cs-montomorillonite,suggesting a mechanism of its hydration different from that of the montomorillonite.In addition,we find that the differences in size and hydration energy of Na and Cs ions have strong implications for the structure and the internal energy of interlayer water.In particular,our results indicate that the hydrate difference in the presence of coexistent Na and Cs has a larger influence on the behavior of a clay-water system.For Na-rich/Cs-poor montomorillonite,the hydration energy values of Na ions and water molecules each have a dramatic increase compared with those in Na-montomorillonite on the interlayer spacing,and the hydration energy values of Cs ions and water molecules decrease somewhat compared with those in Cs-montomorillonite.     

γ-Fe2O3/Ag/TiO2的制备与抗菌性能

采用两步法合成了γ-Fe₂O₃/Ag/TiO₂复合光催化剂, 以大肠埃希氏菌(E. coli)为目标菌, 对数去除率为评价指标评价了催化剂的抗菌性能, 优化了催化剂的最佳制备参数. 通过X射线衍射、 扫描电子显微镜、 X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 当Ti/Ag摩尔比为1:0.05, 煅烧时间为3 h, 煅烧温度为350 ℃时, γ-Fe₂O₃/Ag/TiO₂表现出最佳抗菌活性. 复合催化剂具有介孔结构, 比表面积为89.1 m²/g; 光吸收边界达690 nm, 有良好的可见光响应能力; 磁性较强, 在水处理应用中可有效分离和重复使用. 反应条件不受光源限制, 在有/无光照下均具有良好的抗菌活性, 且太阳光辐照下对E. coli的对数去除率可达6.28.     

BiOCl/蒙脱土复合光催化剂的制备及其光催化活性

为优化BiOCl光催化剂的结构,改善其对有机污染物的吸附性能,进而提高光催化反应活性,采用超声辅助化学沉淀法制备了BiOCl/蒙脱土(MMT)复合光催化剂,并考察了MMT质量分数(w(MMT))对复合光催化剂结构及光催化反应活性的影响。 X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)等的表征结果表明,所得催化剂呈微球状结构,禁带宽度为3.24 eV。 随着w(MMT)的增加,催化剂的微球状结构逐渐被破坏,但带隙能未发生明显变化。 以8-羟基喹啉为目标物考察了复合催化剂的吸附及光催化反应活性。 结果表明,随着w(MMT)增加,催化剂对8-羟基喹啉的吸附和光催化氧化活性逐渐增加,这可归因于与MMT的复合增大了比表面积并降低了光生载流子复合效率。 当w(MMT)为15%时,催化剂的吸附及光催化性能达到最佳,光照50 min后,8-羟基喹啉的降解率达到85.6%,矿化率达到51.0%。 光生空穴和超氧自由基负离子为主要的氧化活性物种。 复合催化剂还可高效降解邻苯二酚和对氨基苯甲酸。 同时,复合光催化剂表现出较强的化学稳定性,表明其具有较强的实际应用价值,可用于处理含有机酚类污染物的工业废水。     

以天然矿物为全部硅铝源低成本绿色合成ZSM-5分子筛的研究

ZSM-5分子筛被广泛地应用于催化、吸附分离、离子交换和绿色化工等领域,但目前其合成主要是以无机化学品为硅铝源,从源头来看是非绿色化的过程.我们以热活化的硅藻土和亚熔盐活化的累托土为全部硅铝源,通过调变两种矿物的加入比例调变合成体系的硅铝比,在水热合成体系中制备ZSM-5分子筛.系统地考察模板剂用量、碱度、投料硅铝比、晶化时间等合成条件对产物结构和性质的影响,并对在最优条件下合成的ZSM-5分子筛的物化性质进行了详细地表征,结果表明：以天然矿物为全部硅铝源可以合成出具有较高结晶度、晶粒尺寸约为4 μm的六面体挛晶形貌的ZSM-5分子筛,该分子筛比商业ZSM-5分子筛具有更高的水热稳定性和更优的加氢异构性能.     

具有层状结构过渡金属硼化物硬度机理的研究

过渡金属硼化物(TMBs)由于其具有非常强的B-B共价键和TM-B键一直被科研工作者认为是潜在的超硬材料。被理论预测为超硬材料的过渡金属硼化物大多具有过渡金属层和硼层交替分布的层状结构。目前,被预测为超硬材料的过渡金属硼化物都已经被实验合成,并且证明都不是超硬材料。然而却很少有理论解释在过渡金属硼化物中为什么不能形成超硬材料。本文以具有金属层和硼层交替分布的层状结构的二硼化铼、二硼化钨和二硼化钼为研究对象。通过对比其层间化学键的强度和硬度关系发现层间的TM-B化学键是决定过渡金属硼化物硬度的关键。在3种过渡金属硼化物中层间的化学键都表现出非常强的离子性。层间的离子键是导致具有层状结构过渡金属硼化物不能成为超硬材料的主要原因。此研究对理解TMBs的硬度机理以及设计新型的超硬材料具有重要的意义。