燃气喷吹技术调控铁矿烧结熔化特性的实验研究

寻找清洁燃料替代焦粉是铁矿石烧结工序中降低排放的重要途径。本文针对高木炭替代比例下烧结质量严重恶化的问题,使用燃气喷吹技术对烧结床内熔化特性进行调控。首先,分别对焦粉烧结、60%木炭烧结和0.5%甲烷喷吹烧结进行了红外热像测试。与焦粉烧结相比,60%木炭烧结的熔化区厚度明显变薄。燃气喷吹技术从上游显著拓宽了60%木炭烧结熔化区的厚度。其次,数据显示随着甲烷喷吹浓度的提高,熔化温度保持时间延长,烧结矿粉碎强度也有显著改善。此外,当喷吹浓度达到0.4%时,烧结矿强度已经高于焦粉烧结强度。进一步提高喷吹浓度至0.5%,烧结强度的增幅有所减缓,烧结时间也已经超过焦粉烧结时间。建议最佳甲烷喷吹浓度为0.4%~0.5%。     

等离子体催化耦合重整生物质燃气研究

采用分步浸溃法制备了Ni-Mg整体式催化剂,加入萘作为焦油模型化合物考察了低温等离子体耦合催化重整生物质粗燃气的性能,研究了放电条件及反应温度对催化重整制备合成气的调变作用.结果表明:高压高频放电产生等离子体耦合催化重整,对重整净化生物质粗燃气有明显效果.在重整温度为750℃,放电频率为22 kHz时CH4的转化率可由催化重整时的86%提高到94%左右,放电条件下可以将合成气的H2/CO比由1.06提高至1.15.温度对耦合重整影响较为显著,CH4、CO2的转化率均随温度的升高而升高,最高可分别达到94%和89%.加入脉冲电晕后生物质粗燃气中的焦油等复杂有机化合物的转化率达到99%以上.     

基于用D I S系统对晶体凝固和熔化的研究

本文采用D I S数字化信息系统对晶体的熔化与凝固实验进行了研究. 在按照初中物理教材的实验安 排, 用海波水浴加热法测量晶体的熔化曲线的基础上, 本文做了两个改进, 一是选择用水替代海波, 先让水凝固成 冰, 然后再利用空气浴法让冰在空气中自然熔化, 从而测量冰的凝固与熔化过程温度 时间曲线( 即凝固曲线和熔 化曲线) , 全程观察冰的凝固与熔化过程其温度及状态的变化; 二是采用D I S温度传感器来替代液体温度计人工测 量温度, 实时记录了冰的凝固曲线和熔化曲线. 实验结果表明, 采取上述改进后, 既提高了该实验的准确性、 可靠性 和直观性, 也增强了实验的说服力     

Fe/La/SBA-15对生物质气化影响研究

采用水热法原位法和浸渍法分别制备了La/SBA-15和Fe/La/SBA-15两种SBA-15改性催化剂,两种材料保持了SBA-15材料的高度有序二维六孔结构,并在实验温度范围内具有良好的热稳定性。本文利用松木屑作为生物质原料,讨论了水蒸气流量、实验温度、SBA-15改性催化剂等影响因素对生物质气化过程的影响。一定温度下提高水蒸气流量可促进水蒸气与焦炭反应和焦油的重整反应,降低了焦油和焦炭产量从而提高了产气率;提高温度可以促进焦油的二次裂解;添加La/SBA-15、Fe/La/SBA-15两种催化剂可以促进焦油中难分解物质的裂解以及水与焦炭反应的发生。尤其是Fe/La/SBA-15催化剂,一定温度下提高了产气率的同时提高了燃气的热值。     

酸洗处理对生物质炭表面吸附特性及光谱特性的影响

生物质炭表面灰分的存在会严重影响生物质炭的表面结构特性及吸附能力。采用HCl-HF对400和600 ℃两种温度制备的玉米秸秆生物质炭进行酸洗处理,去除生物质炭表面的灰分。通过对比酸洗前后玉米秸秆生物质炭的元素含量、比表面积、孔径分布、红外光谱分析图和吸附平衡试验结果探究酸洗处理对生物质炭表面吸附特性和光谱特性的影响。结果表明：酸洗处理能有效去除生物质炭表面存在的无机盐、焦油等一系列副产物,显著改变生物质炭的表面结构特性,提高生物质炭的吸附性能。(1)酸洗后生物质炭的碳含量相对增加,疏水性及芳香官能团含量增加,极性降低;(2)酸洗处理显著增加了生物质炭的比表面积,处理后炭比表面积分别增加了3.46倍和6.75倍;酸洗还显著提高了生物质炭的孔容及介孔含量,从而大大增加了生物质炭的吸附能力;(3)两种生物质炭酸洗前后的红外光谱上关键官能团峰强差异显著,尤其在3 398～3 447,2 924～3 056,1 378～1 439 cm-1范围内,酸洗后生物质炭的振动峰强度显著减小,表明生物质炭在酸洗后其表面脂肪结构和羟基减少。(4)酸洗前后的吸附试验表明,酸洗处理能够去除炭表面的灰分,增加生物质炭的吸附位点,进而提高其对2,4-D的吸附量。     

粉末熔化法(YHo)Ba_2Cu_3_O(7-y)超导体的性能与微结构

采用粉末熔化工艺(PMP)制备了高Jc的(YHo)Ba_2Cu_3O_(r-y)差热分析结果表明,添加Ho可以改变Y系超导体的熔化温度。在YBa_2Cu_3O_(r-y)中加部分Ho替代Y可以提高体系的Jc,减小样品中211相的平均直径,并且微结构得到改善,在211粒子周围存在大量的晶体缺陷,这些晶体缺陷可能是有效的钉扎中心。     

正交试验法优化金刚石复合片合成工艺

 通过正交试验法,以磨耗比、电阻、完整性、硬度为指标,设计了金刚石复合片的合成工艺。正交试验可以减少合成工艺试验次数,优化合成工艺。试验结果表明,较合理的烧结工艺为：合成压力5.5 GPa,升温速度为200 ℃/min,保温时间16 min,冷却时间14 min,烧结温度1 350 ℃。从压力、温度和时间等因素的影响方面讨论了金刚石复合片的性能。认为：适当地提高温度有利于提高磨耗比及硬度;延长加热时间有利于性能均匀性的提高;延长冷却时间可减少残余热应力。     

放电等离子固相烧结制备高密度LaB_6阴极性能

采用放电等离子烧结(SPS)技术,以碳化硼还原法制备的LaB6粉末为原料,制备了高致密LaB6多晶块体阴极,并系统研究了烧结温度、压力对LaB6烧结样品的物相、结构和性能的影响。确定了SPS烧结LaB6的最佳工艺为:压力50MPa,烧结温度1650℃,保温时间10min。实验结果表明:与其它LaB6多晶制备方法相比,SPS制备得到的LaB6烧结块体的力学及发射性能均有大幅提高,样品相对密度达到96.2%,维氏硬度达到1720kg/mm2,抗弯强度达到203.2MPa。样品在1520℃温度下发射电流密度达到17.41A/cm2,功函数为2.40eV。SPS制备法显著降低了LaB的烧结温度,缩短了烧结时间。     

压汞法分析生物质焦孔隙结构

对于稻壳、树叶、棉花杆、玉米杆四种生物质焦,通过压汞法测量了其在大孔和部分中孔范围内的孔隙结构,发现热解温度、热解保持时间、热解快／慢速都会影响着焦样的比表面积和平均孔径。四种生物质中,树叶焦样的比表面积最大,玉米杆的比表面积最小;稻壳焦样的平均孔径最小,玉米杆的平均孔径最大。不同生物质焦样的孔径分布规律有很大不同。热解温度、热解速度和热解保持时间对孔径分布规律的影响不大,决定孔径分布规律的是生物质本身。在中孔和大孔的范围内,四种生物质焦样的孔径分布曲线都呈现出双峰结构。     

多孔钛酸钡陶瓷制备及其增强的压电灵敏性

在压电陶瓷中增加孔洞数量,可以有效改善陶瓷的静水压优值,提高其压电灵敏性.考虑到铅基压电陶瓷对环境和人体的危害,本文以糊精为造孔剂,采用传统固相烧结法制备无铅钛酸钡(BaTiO_3)多孔压电陶瓷.研究烧结温度(1250,1280,1300℃)和糊精含量(5%,10%,15%)对BaTiO_3陶瓷晶体结构、孔隙率以及孔形貌特征的影响,探索孔隙率与BaTiO_3陶瓷介电、压电、声阻抗以及静水压优值等性能之间的相关性.结果表明:所有多孔陶瓷表现出三维贯通的开气孔,尺寸约为1—7μm.烧结温度强烈影响BaTiO_3陶瓷的孔隙率,加入10%低沸点的糊精时,1250℃和1280℃烧结均获得孔隙率高达58%的多孔BaTiO_3陶瓷;然而1300℃烧结,陶瓷孔隙率急速下降到13%.1250℃烧结10%糊精含量的陶瓷表现出高的静水压优值(约8376×10~/(-15)Pa~(-1))和低的声阻抗(约2.84MRrayls(1Rayl=10Pa·s/m)).与1250℃相比,1280℃烧结的陶瓷晶粒之间的结合力明显增强,有利于提高陶瓷的力学强度.这些优异的性能预示着多孔钛酸钡陶瓷在传感器和水听器领域有着潜在的应用前景.     

乙醇添加剂对ICP光源等离子体辐射的增强效应

利用光电检测法,研究了含乙醇水溶液的温度在20,40和60 ℃的条件下,对电感耦合等离子体(ICP)光源发射强度、等离子体参数(激发温度和电子密度)、试液物理性质(表面张力、粘度)及雾化特性(提升量、有效提升量和雾化效率)的影响。实验结果表明,随着乙醇含量及相应溶液温度的提高,分析物进入等离子体的速率增大了,元素Zn,Fe,Mg,Si和Sr的谱线强度有明显增强,而且随着含乙醇样品溶液温度的提高,等离子体中激发能力增强了。在溶液温度为60 ℃时,元素Zn,Fe,Mg,Si和Sr的最大谱线强度比20 ℃时分别高出了55.8%,45.4%,48.9%,17.7%和21.6%,这有利于痕量元素的检测。     

纯PCBN高压烧结行为与工艺规律

采用粒度为10μm的纯cBN微粉在不同的高压烧结工艺参数(烧结压力、温度和时间)下制备了纯聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结体。利用扫描电镜观察了PCBN烧结体的微结构,并测试了其耐磨性和抗压强度,进而讨论了压力、温度和烧结时间对纯PCBN烧结体性能的影响规律。结果表明:对纯PCBN烧结体性能影响最大的因素是烧结压力,其次是烧结温度和时间;在本实验条件下,当压力为9GPa、温度为1 700℃和烧结时间为240s时,高压烧结得到的纯PCBN烧结体样品性能最优,其磨耗比为10 200,抗压强度为2.52GPa。     

高温空气低燃气浓度燃烧过程的数值模拟研究

从工程实际出发,本文提出了高温空气低燃气浓度燃烧新技术,即充分利用烟气余热提高助燃空气温度,提高热能利用率;同时通过优化喷口结构,提高燃气射流速度,使燃气射流在同空气射流混合燃烧前卷吸大量炉内烟气,从而降低燃气射流中的可燃物浓度,进而降低氮氧化物的排放。通过数值模拟研究表明,通过燃气射流速度从24.56m/s提高到55.26m/s,可以降低NOx的排放;当围绕燃气喷口的六个圆形空气喷口改为两个矩形喷口时,燃气射流可从两侧卷吸更多的炉内烟气,形成低燃气浓度燃烧,从而大大降低了NOx的排放。     

二氧化硅改性分子筛催化生物质基多元醇制备对二甲苯（英文）

本文证明了在二氧化硅改性的分子筛催化作用下,生物质基多元醇(如山梨醇、木糖醇、赤藓糖醇、甘油和乙二醇)可以经过催化裂解、烷基化和异构化等反应,生成高附加值的化学品(对二甲苯).与HZSM-5分子筛催化剂相比,二氧化硅改性的分子筛降低了分子筛催化剂的外表面酸和孔径,从而显著的提高对甲苯的选择性和产率.本文详细讨论了催化剂、甲醇添加剂、反应温度和不同类型多元醇原料对对二甲苯选择性和产率的影响.甲醇的添加促进多元醇催化裂解中的烷基化反应,提高了二甲苯的产率.在15%SiO_2/HZSM-5催化剂作用下,对二甲苯的产率最高可达到10.9 C-mol%,对二甲苯在二甲苯中选择性达到91.1%.本文通过研究相关重要反应和催化剂特性,揭示了生物质基多元醇催化裂解制备对二甲苯的反应路径.     

铜铁矿基p-TCO材料的制备与物性研究

采用溶胶-凝胶法和高温固相反应法进行了铜铁矿结构单相CuBO2(B=Al,Cr,La)多晶陶瓷的制备,并采用脉冲激光沉积法(Pulsed laser deposition,PLD)制备了CuCrO2薄膜。结果表明:溶胶-凝胶法可以成功制备高纯CuAlO2和CuCrO2多晶材料。该方法还可以显著降低烧结温度且使烧结时间显著缩短;所制备的名义组分CuAlO2和CuCrO2样品均呈p型半导体导电行为,CuBO2的电导率随着B位离子半径的增大而明显减小;PLD法制备的CuCrO2薄膜呈高度c轴取向,厚度～200nm的薄膜在可见光区的平均透射率～80%。     

Zr掺杂对MgB2超导微观结构和超导电性的影响

将Mg粉、Zr粉和B粉按比例混合获得Mg1-xZrxB2(x=5%10%和20%),压制成型后,在流通氩气的条件下于800℃烧结2h.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析烧结后样品的显微结构和化学组成,采用差热分析(DTA)观察Zr掺杂对MgB2分解温度的影响,并用物性测试仪(PPMS)测试样品的超...     

染料敏化太阳电池中TiO2颗粒界面接触对电子输运影响的研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂浆料,通过丝网印刷技术印刷和不同温度曲线烧结TiO₂薄膜,并应用于染料敏化太阳电池(DSC).高分辨透射电子显微镜发现,低温下多孔薄膜中TiO₂颗粒之间呈现点接触,510 ℃烧结后TiO₂颗粒间由点接触变为面接触,近邻颗粒数增多,接触面积增大.同时采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)技术,研究了不同颗粒接触方式和接触面积对电子传输与复合的影响.结果表明:在420- 510 ℃之间,随着烧结温度提高,颗粒接触面积增大,电子传输时间(τ _d)缩短,电子有效扩散长度(L _n)增大,暗电流减小;当烧结温度达到550 ℃时,薄膜比表面积减小,多孔结构坍塌,表面态密度增大,电子传输时间(τ _d)增大.电池光伏特性研究表明:在480-510 ℃范围内烧结得到的TiO₂薄膜,电池短路电流密度(J_sc)最佳,电池效率(η)最好. 关键词： 界面接触 电子输运 暗电流 染料敏化太阳电池     

大功率LED纳米银烧结界面热阻和发光性能

利用纳米银烧结工艺制备大功率LED,重点探究了纳米银键合层的界面热阻及器件发光性能。通过将纳米银膏在不同温度下烧结,系统地研究了烧结温度对纳米银烧结后电阻率及接头剪切强度的影响,并分析了烧结后银膏的晶体结构及接头断口微观形貌。结果表明,接头键合强度和银膜导电率均随纳米银烧结温度的升高而增大。实验中还对比分析了纳米银烧结LED和传统锡银铜（SAC305）焊膏封装LED的界面热阻、结温以及发光性能。与纳米银烧结LED样品相比,传统焊膏封装LED的界面热阻和结温分别提高了8.9%和29.6%,说明纳米银键合层拥有更好的导热性并可及时为芯片散热降温。此外,通过高温老化实验,深入探讨了不同焊膏烧结LED的界面热阻及发光效率变化。实验表明,经过100℃下点亮500 h,纳米银和传统焊膏烧结LED样品的总热阻分别增大了0.03 K/W和4.28 K/W,但纳米银键合层界面热阻比老化前有所降低,同时纳米银烧结LED样品在不同电流下的发光效率始终高于传统焊膏封装LED样品。     

SrBPO_5:Dy~(3+)荧光粉的制备及光谱性能研究

通过高温固相法制备了用于紫外激发的系列SrBPO_5:Dy~(3+)荧光粉,并对样品进行了XRD分析和发光性能测试。结果表明,合成样品为单一相的SrBPO_5材料;在388 nm紫外光激发下,样品的发射光谱包括485和575 nm两个发射峰。研究了Dy~(3+)浓度,Mg~(2+)加入量,烧结温度以及电荷补偿剂对发射光谱的影响。当Dy~(3+)掺杂摩尔浓度为4 mol%时发光强度最强;随着Mg~(2+)的加入量的增加B/Y峰的强度比不断增加;最佳烧结温度为1 100℃;Na~+作为电荷补偿剂效果最佳。该荧光粉有较强的黄色发射峰,可以增强UV激发的白光LED的黄光成分从而提高其穿透雾霾的能力。     

单原子光镊的激光强度起伏对原子俘获寿命的影响及改善

使用单束强聚焦的基模高斯光束可以构建光镊装载原子。虽然光镊一般选择远离原子共振跃迁线的激光,但是光镊的强度起伏仍然会导致原子逃逸,这样原子在光镊中的俘获寿命问题就变得至关重要。本实验以声光频移器(AOM)为主要元件,并施加外部反馈控制电路抑制937.7 nm波长光镊频域上的强度噪声以及时域上的功率起伏,降低光镊对原子的参量加热,从而有效延长原子在光镊中的俘获寿命。典型的频域噪声抑制带宽17 kHz,噪声强度抑制10 dB,时域内激光强度起伏可以从峰峰值起伏±1.350%抑制到±0.036%,有效地降低了光镊的强度起伏。实验结果表明我们可以将937.7 nm波长光镊中单个铯原子俘获寿命从200 ms延长至1 180 ms.为后续原子内态的制备、激发等操作提供充足的时间,保证原子处于俘获状态,提高了实验成功率,缩短了实验时长。