水化硅酸钙纳米压痕分子动力学模拟方法优化

针对水化硅酸钙纳米压痕模型忽视了压头与基底之间相互作用的问题，由尺寸差异引起的金刚石压头难以计算的问题，以及Wittmann模型无法得到实际接触面积的问题，提出了新的模型与计算方法．结合分子动力学方法，采用金刚石压头-Wittmann模型基底的组合方式构建无定形态水化硅酸钙纳米压痕试验模型．在建模阶段，考虑到压头模型与基底模型粒子间尺寸差异，提出了等比例替换模型，通过公式推导并就不同尺寸模拟结果验证了等比例替换模型的可行性．在计算阶段，提出了局部前处理的弛豫方法进行模拟．确定最大荷载位置处的接触面积为546 nm2，进而求出水化硅酸钙模型硬度H为0.84 GPa、折合模量Er为30.52 GPa．并通过纳米压痕试验，验证了模拟结果的准确性，证明了模型的科学性，对今后水化硅酸钙(C-S-H)纳米层面的模拟具有重要借鉴意义．     

偏硅酸钙中Pr3+的4f5d态的光谱特性及Pr3+→Gd3+的能量传递

合成了高效发射UV光的CaSiO3:Pr^3 新型荧光体，研究了室温下Pr^3 的4f5d态的发射和激发光谱，Pr^3 的4f5d态的最低子能级向4f^2组态的^3H4，^3H6和^1G4能级跃迁产生UV发射，并不伴随有4f-4f能级跃迁的可见光发射。Pr^3 的浓度猝灭是由于辐射和无辐射能量传递造成的，同时，在CaSiO3中，存在Pr^3 →Cd^3 的能量传递，探讨了其能量传递特性。     

综合利用稻壳制备木糖、电容炭与硅酸钙晶须

利用酸水解稻壳中的半纤维素制备木糖, 并将糖渣经过炭化后分离出碳和硅, 碳采用稀碱溶液活化改性制备电容炭, 硅采用水热法合成了硅酸钙晶须, 从而使稻壳所有组分得到充分利用. 采用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)研究了电容炭的电化学性能. 通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得硅酸钙晶须的结构和形貌进行了表征. 实验结果表明, 稻壳酸水解的最优条件为硫酸浓度7%(质量分数)、 固液比(g/mL)为1:8、 反应时间为2.0 h, 在该条件下, 一次水解、 二次水解和三次水解的木糖收率(Y₁/Y₂/Y₃)和浓度(质量分数, C₁/C₂/C₃)都能达到最大值, Y₁=98.5%, C₁=3.6%; Y₂=85.4%, C₂=6.3%; Y₃=76.6%, C₃=9.0%. 采用15 mL 8%(质量分数) NaOH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)比电容值为77.32 F/g, 而且具有较好的倍率性和循环稳定性; 硅酸钙晶须为扫帚状针钠钙石晶须.     

烷基苯磺酸盐表面活性剂对水合硅酸钙形貌和结构的影响

利用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂, 研究了SDBS的浓度、 Ca ²⁺和Si {\mathrm{O}}_3^{2-} 离子的浓度、 是否搅拌和反应时间等条件对水合硅酸钙(CSH)形貌特征和分散性能的影响, 并提出了不同CSH球壳形貌特征的形成机理. 结果显示, 溶液中Na₂SiO₃·9H₂O浓度增大、 SDBS浓度增大及反应时间延长均会使CSH的结晶度变好, 聚合度增大, Q ²结构的相对含量增加, 其中Na₂SiO₃·9H₂O和SDBS浓度是主要控制因素. SDBS在溶液中形成的球形胶束具有极强的模板作用, 能有效改变CSH的结晶生长方式; 通过调节SDBS浓度和钙硅比例, 并适当延长CSH的生长时间, 能够获得球壳完整、 分散性好且稳定性强的CSH.     

Sr和Ba替代对Eu掺杂Ca2.955Si2O7的结构和发光特性的影响研究

利用固相反应法制备了Sr和Ba替代的Ca_2.955-xM_xSi₂O₇: 0.045Eu²⁺ (M= Sr, Ba, x= 0.1-0.5)系列荧光粉, 利用较大离子半径的Sr和Ba元素替代Eu掺杂Ca_2.955-xM_xSi₂O₇ 中的Ca元素,研究Sr和Ba替代对样品结构和发光特性的影响. X射线衍射测试结果表明,少量Sr和Ba替代不会改变基质的晶体结构, 样品仍然为单斜晶系.未替代前, Ca_2.955Si₂O₇: 0.045Eu²⁺ 样品的发射峰在574 nm左右,随着Sr含量的增加,样品的发射峰发生蓝移; 而Ba含量在x= 0.1-0.4时不会引起发射峰位置的移动, 但x= 0.5样品的发射峰发生蓝移.同等含量的Sr和Ba部分替代样品中的Ca元素, Ba替代样品的光谱强度较强.     

钙基／生物质水合吸收剂的抗磨耗机理研究

作为一种用于中温烟气脱硫的新型轻质吸收剂，由于添加了生物质，其抗磨耗能力显著提高。研究表明，这与吸收剂制备过程中出现的化合物水合硅酸钙有密切关系。但不同吸收剂的抗磨耗能力有较大差异，共至相差6～7倍之多。为了弄清导致这种差异的机理，论文通过研究吸收剂颗粒的微观形貌、成分、生物质灰成分及元素含量，发现抗磨耗能力高是微粒结...     

压蒸条件下生成硅酸钙水合晶体的竞争反应

溶解乙炔气瓶多孔填料是CaO—SiO_2—H_2O体系经压蒸固化而得到的。其主体结构为硅酸钙水合晶体,且其微观结构与乙炔气瓶使用性能的优劣有着密切关系。但目前这方面研究极少,本文在过去工作的基础上,着重研究了硅酸钙水合晶体形成过程中的竞争反应及其与产物结构的关系,并讨论了影响竞争反应的有关因素。     

钙钛矿型CaSiO_3解压缩和重压缩过程的分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法（MD）研究了300 K时钙钛矿型CaSiO_3，从高压到负压 的解压缩过程。MD模拟获得的P-V关系与实验数据相近，与已报道的MD模拟数据基 本一致，所得体积模量也在实验数据分布范围内。减压缩和重压缩的MD模拟数据与 实验结果相似。钙钛矿型CaSiO_3解压缩成非晶态时，存在两个结构破坏阶段：破 坏硅氧八面体和破坏钙氧二十面体。当钙氧二十面体被破坏后，重压缩不能得到钙 钛矿型结构。只要钙氧二十面体未被破坏，重压缩可恢复钙钛矿型结构。本研究得 到的结果尚未见相关报道。由MD模拟数据计算了CaSiO_3系统的红外光谱，分析这 些数据可知钙钛矿型CaSiO_3解压缩非晶化是一个二阶软模相变。研究表明钙钛矿 型CaSiO_3结构存在一个等容的亚稳极限，其解压缩非晶化是一个受动力学控制的 亚稳状态。     

基于粗粒化分子动力学的自由水与水化硅酸钙孔隙水冻结模拟

水化硅酸钙是水泥基材料的主要水化产物,其孔隙内的水分是影响水泥基材料抗冻性的主要因素。本文基于粗粒化分子动力学方法研究水化硅酸钙孔隙水的冻结机制,针对水的粗粒化P₄粒子和水化硅酸钙胶体颗粒,建立了水化硅酸钙孔隙水的冻结模型。根据此模型计算了不同孔径孔隙水冰点,分析了水泥基材料孔径孔隙在冻融破坏中的危害程度;模拟得到了水化硅酸钙孔隙内水的冻结分布特征和密度分布特征。研究工作表明,本文建立的模型有效提高了分子动力学模拟水化硅酸钙孔隙水冻结问题的规模,为后续进行水泥基材料的冻融破坏分析提供了研究基础。