基于傅里叶红外光谱的癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备机理研究

根据前期在相变储湿复合材料制备方面取得的成果,以SiO_2为载体材料、癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料。采用傅里叶红外光谱仪对癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备过程各阶段的合成物质进行测试,即相变材料制备阶段、SiO_2载体材料制备阶段和癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备阶段。研究SiO_2基相变储湿复合材料制备过程中SiO_2网络结构形成机理、癸酸-棕榈酸嵌入方式、癸酸-棕榈酸与SiO_2嵌合机理,阐明溶胶-凝胶法制备癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的相关机理。同时采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的物质组成和微观形貌进行测试,以佐证癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的制备机理。结果表明:通过Si—O—Si基团断裂与重组形成大量闭合孔或笼有效地将癸酸-棕榈酸包覆,从而制备形成癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料;在癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备过程中癸酸-棕榈酸与SiO_2仅仅为物理嵌合,未发生任何化学反应;癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料中SiO_2形成大量闭合孔或笼,一部分用于包覆癸酸-棕榈酸,发挥相变调温性能,另一部分利用其网络空隙结构,发挥储湿调湿性能,从而达到同时调节室内温度和湿度的目的。     

基于傅里叶红外光谱的生物质环境协调功能材料制备机理及性能研究

以废弃核桃壳为载体材料、癸酸为相变材料,采用微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料。采用傅里叶红外光谱仪对癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程各阶段的合成物质进行测试,即活性炭前驱体制备阶段、多孔活性炭制备阶段和癸酸/多孔活性炭功能材料制备阶段。研究癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程中多孔活性炭复杂网络结构形成机理、癸酸嵌入方式、癸酸与多孔活性炭的嵌合机理,阐明微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料的相关机理。同时采用动态水分吸附分析仪、差示扫描量热仪和环境测试舱对癸酸/多孔活性炭功能材料的湿性能、热性能和吸附性能进行测试。结果表明：癸酸/多孔活性炭功能材料具有发达的孔结构和复杂的网络结构,其中部分孔隙吸附癸酸,部分孔隙吸附甲醛分子,孔隙表面具有亲水性的官能团吸附水分子。癸酸/多孔活性炭功能材料具有较好的湿性能、热性能和吸附性能,其在相对湿度40%~60%,平衡含湿量为0.063 1~0.257 0 g·g-1;相变温度为27.42~33.96 ℃,相变焓为52.14~52.67 J·g-1;经过4 h对甲醛气体的吸附效率为50.57%。     

石蜡-碳纳米管复合材料的热物性研究

为提高石蜡作为相变蓄冷材料的导热性能,制备了碳纳米管添加量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%的石蜡-碳纳米管复合材料,并对其热物性及稳定性进行实验研究。结果表明,随着碳纳米管添加量的增加,复合材料的相变温度基本不变,相变潜热逐渐减小,导热系数逐渐增大。在添加量为5%时,复合材料的融化和凝固相变潜热分别为128.2 J/g和134.4 J/g,比纯石蜡相对减小了15.5%和13.8%;固态和液态导热系数分别为0.487 W/(m·K)和0.516 W/(m·K),比纯石蜡相对提高了39.5%和40.3%,同时具有较好的循环稳定性。     

基于TD-NMR的PMMA木塑复合材吸湿和吸水研究

本研究采用时域核磁共振(TD-NMR)技术探究聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)木塑复合材在吸湿与吸水过程中水分的状态和自旋-自旋弛豫(T2)特征.并比较PMMA木塑复合材的阻湿率和拒水率,分析PMMA木塑复合材的阻湿和防水性能与原理.研究对象为浸渍甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体聚合生成的PMMA木塑复合材.首先对绝干的PMMA木塑复合材进行核磁共振T2检测,然后分别进行吸湿和吸水实验,并每隔一段时间测定试件质量及其T2信号量.结果表明：PMMA木塑复合材的吸湿率和吸水率低于未处理材,具有良好的阻湿和防水性能,且MMA浸渍浓度为100%,浸渍时间为24 h时,在温度为(40±0.2)℃相对湿度为(96.4±0.4)%恒温恒湿环境下木塑复合材吸湿率低于15%,常温下吸水试件的吸水率低于30%.PMMA木塑复合材的吸湿率和吸水率明显降低,T2峰面积也逐渐减小.这说明木塑复合材内部的PMMA起到了防止水分进入的作用.     

基于FTIR与UV-Vis的Ce-La/TiO_2光-湿-热复合材料制备机理

为获得具有调温调湿且能够进行光催化降解有害物质的多功能复合材料,利用溶胶-凝胶法制备Ce-La/TiO_2空心微球,以Ce-La/TiO_2空心微球为载体材料,采用真空吸附法将相变材料——癸酸-棕榈酸填充在Ce-La/TiO_2空心微球的空腔中制备具有光-湿-热协同性能的Ce-La/TiO_2复合材料。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)对制备过程中主要阶段的产物进行测试,研究SiO2模板的构建作用,表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的衔接作用,癸酸-棕榈酸的嵌入对Ce-La/TiO_2空心微球的影响,利用紫外-可见分光光谱仪(UV-Vis)对Ce-La/TiO_2复合材料的光响应范围进行测试,研究Ce-La共掺杂对TiO_2空心微球光响应能力的影响,采用扫描电镜(SEM)对Ce-La/TiO_2复合材料的微观形貌进行表征分析,进一步阐明Ce-La/TiO_2复合材料制备机理。结果表明,氨水提供的碱环境有利于正硅酸乙酯缩合反应,在780.00cm-1处生成Si—O—Si基团,搭建SiO2网络骨架,形成内核,作为支撑TiO_2壁材的模板,构建TiO_2的空腔结构;表面活性剂PVP的添加,在1 035.00cm-1处形成—C—N—基团,有利于TiO_2附着在SiO2的表面;高温煅烧能够有效去除PVP避免杂质离子引入到Ce-La/TiO_2复合材料体系中。Ce-La共掺杂使Ce-La/TiO_2复合材料的吸收边带发生红移,提高在可见光下的催化降解能力,同时在1 630.00cm-1处出现—OH基团能够提高CeLa/TiO_2复合材料的亲水性。癸酸-棕榈酸较好的填充于Ce-La/TiO_2空心微球的空腔中,各组分的特征吸收峰没有发生明显变化,能够保持各组分的基本性能不变。     

石墨烯/石蜡复合材料的热物理性能研究

为改善相变蓄热用石蜡的导热性能,通过向石蜡基材中掺杂微量的石墨烯制备石墨烯/石蜡复合材料。采用扫描电子显微镜、热传导分析仪和差式扫描量热仪等获取了复合材料的表观形貌、热导率、熔点和相变潜热等关键热物性参数,讨论了石墨烯质量分数对这些参数的影响。通过动态热响应实验,揭示了石墨烯质量分数和热源温度对复合材料热响应速率的影响规律。结果表明,与纯石蜡相比,石墨烯/石蜡复合材料的热导率得到显著提高。当石墨烯的质量分数由0.2%升至2.0%,复合材料的热导率由0.266 W·m~(-1)·K~(-1)提高到0.346 W·m~(-1)1·K~(-1)。复合材料的相变潜热与纯石蜡相比并未减小,且其热响应速率高于纯石蜡。     

纳米Ce_(0.95)M_(0.05)O_2(M=Fe,Nd, Eu)光谱特征及其催化性能研究

采用水热法制备纳米Ce_(0.95)M_(0.05)O_2(M=Fe~(3+),Nd~(3+),Eu~(3+))固溶体,系统研究了固溶体的微观晶体结构及光谱特性。X射线衍射(XRD)结果表明,掺杂样品均为单相萤石立方结构,无对应于掺杂离子氧化物的杂相存在,说明三种掺杂离子均成功掺入CeO_2晶格内而形成固溶体。计算各样品的晶粒尺寸,得到掺杂固溶体的粒度均低于20 nm。采用紫外可见光谱(UV-Vis)表征固溶体的电子跃迁性能。与纯CeO_2相比,掺杂固溶体的吸收边均发生红移;同时,拟合得到各样品能隙由大到小依次为:CeO_2(3.13 eV)Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(3.04 eV)Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(2.94 eV)Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(2.75 eV)。荧光光谱(PL)测试表明,掺杂样品的发射峰强度均比纯CeO_2低,其中Fe~(3+)掺杂固溶体样品的荧光强度降低最为明显。其原因在于Fe~(3+)掺杂会使固溶体晶格内引入更多缺陷,从而阻碍了电子与空穴的复合。将固溶体作为催化剂添加到Mg_2Ni-Ni中,球磨制得Mg_2Ni-Ni-5%Ce_(0.95)M_(0.05)O_2复合材料,系统测试复合材料电极的电化学和动力学储氢性能。结果表明, Ce_(0.95)M_(0.05)O_2固溶体可有效提高Mg_2Ni-Ni合金复合材料的电化学放电性能,最大放电容量分别为:Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(874.8 mAh·g~(-1))Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(827.8 mAh·g~(-1))Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(822.7 mAh·g~(-1))CeO_2(764.9 mAh·g~(-1))。同时,催化剂还可有效提高复合材料的电化学循环稳定性,经20次循环后的容量保持率为:Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(49.8%)Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(49.7%)Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(46.3%)CeO_2(34.1%)。对复合材料进行高倍率放电性能(HRD)表征,掺杂固溶体催化剂能够显著提高样品的大电流放电性能,如当放电电流密度为200 mAh·g~(-1)时,各样品的HRD为:Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(59.5%)Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(57.4%)Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(55.7%)CeO_2(54.4%)。采用恒电位阶跃测试催化剂对复合材料中H扩散能力的影响, H扩散系数由大到小依次为Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2CeO_2。分析认为,固溶体的催化效果与其氧空位浓度、晶格缺陷及掺杂离子易变价特性密切相关。     

不同运行模式下土壤-空气换热器热性能研究

基于多孔介质传热传质理论,建立了二维非饱和土壤耦合热湿迁移的数学模型。基于有限体积法,利用FORTRAN语言开发了二维椭圆型传热传湿计算程序。利用自编程序对不同运行模式下的土壤-空气换热器系统进行了全面的数值研究。连续模式下系统连续运行24 h;间歇模式1下系统运行60 min,然后停止运行30 min;间歇模式2下系统运行60 min,然后停止运行60 min.结果表明,在连续模式下较高含湿量的土壤比较低含湿量的土壤的系统热性能提升20.13%,含湿量较低的土壤在间歇模式下运行系统热性能较连续模式提升12.7%。     

CeO_2负载多孔碱激发钢渣基催化剂的制备及其光催化性能

固体废弃物高附加值利用是资源可持续发展的重要途径之一,创新性的提出了以丙烯酸树脂乳液为孔形成剂,对碱激发钢渣基胶凝材料的孔结构进行调变,制备出新型多孔碱激发钢渣基胶凝材料,采用初湿浸渍法合成了一种新型的CeO_2负载的多孔钢渣基催化剂。利用XRF,XRD,BET,UV-Vis DRS等手段对光催化剂的组成、结构及光谱性能进行了表征,评价了其光催化分解水制氢活性。结果表明:孔形成剂的加入,改变了碱激发钢渣基胶凝材料的孑L结构,其介孔体积增加了70.27%,负载8 Wt%CeO_2的光催化剂介孔体积增加了144.14%。在模拟太阳光源辐照6 h后,负载8 Wt%CeO_2的光催化剂的最高产氢活性(7 653μmol·g~(-1))和产氢速率[1 275.5μmol·(g·h)~(-1)]归因于介孔体积增加了水分子的传质速率以及高分散的CeO_2活性组分与载体中FeO形成的耦合半导体促进了光生电子-空穴对的高效分离。     

基于相图原理定量预测(Mg1-x-yBaxSry)1.95SiO4:0.05Eu系列荧光粉的结构和发光性能

为了研究随着三元碱土离子配比变化其正硅酸盐物相组成、发光性能的变化规律,优选高效荧光粉,同时探讨单相区和混合相区发光性能的变化内在机制,建立组分-结构-发光性能关联,本文采用高温固相法制备(Mg_(1-x-y)Ba_xSr_y)_(1.95)SiO_4∶0.05Eu系列荧光粉,共计44个样,分析其二元、三元物相组成和光谱,得出其物相组成和紫外激发发光CIE值。实验表明,(Mg_(1-x)_(-y)Ba_xSr_y)_(1.95)SiO_4∶0.05Eu体系中物相组成随着组元含量存在渐变性;富Ba端形成了Ba_2SiO_4相单相区(Sr最大量含量为35%、Mg为30%),单相区随着Sr~(2+)、Mg~(2+)固溶,晶格常数减小,结晶度提高。(Mg_(1-x-y)Ba_xSr_y)_(1.95)SiO_4∶0.05Eu荧光粉在紫外激发下其颜色和亮度随着组元含量也呈现渐变性,Ba_2SiO_4相单相区荧光粉均为绿色荧光粉且随着Sr~(2+)、Mg~(2+)固溶荧光亮度逐渐增大(精细光谱表明单相区内Mg~(2+)、Sr~(2+)离子有促进Eu~(2+)离子进入高发光效率的格位的效果);Mg_2SiO_4-Sr_2SiO_4二元系列为红色荧光粉;单相区外的样品点随着Ba~(2+)的减少,荧光粉紫外激发荧光颜色逐渐由绿变红(混合物相中Eu离子配位空间逐渐减小,Eu离子逐渐以Eu~(3+)离子形式存在)。(Mg_(1-x-y)Ba_xSr_y)_(1.95)SiO_4∶0.05Eu系列荧光粉的相组成、结构及发光性能随组元呈现渐变性关系,借鉴相图建立方法,可建立三元色像图(由样品发射光谱得出的CIE色像点,基于散点分布建立色像图);利用三元色像图可系统性优选高效荧光粉(优选出最佳绿色和红色荧光粉样品点为:(Mg_(0.3)Ba_(0.65)Sr_(0.05))_(1.95)SiO_4∶0.05Eu和(Mg_(0.65)Sr_(0.35))_(1.95)SiO_4∶0.05Eu)。     

He-Ne激光辐照铁棍山药贮藏保鲜的研究

用工作波长632.8 nm、功率为2.5 mW的He-Ne激光器辐照铁棍山药,30 min后,其芦头芽萌发受抑,山药茎含水量、可溶性总糖和可溶性蛋白含量分别从70.203 9%下降到66.615 4 4%、从72.213 25 mg·g-1下降到25.878 88 mg·g-1、从508.539 4 μg·g-1下降到258.423 1 μg·g-1,丙二醛(MDA)和超氧阴离子含量分别从0.62 mmol·g-1变为8.033 122 mmol·g-1、从32.997 13 μg·g-1变为35.536 42 μg·g-1,贮藏前期的超氧化物歧化酶(SOD)活性从494.864 U·g-1变为1 105.85 U·g-1,贮藏后期的SOD活性从1 105.85 U·g-1变为959.167 U·g-1.     

复合低温相变蓄冷材料的实验研究

提出自行研制的一种复合低温相变蓄冷材料,通过实验分析了该蓄冷材料的融点、相变潜热和凝固融化过程曲线.该材料由有机物和无机物混合而成,用示差扫描量热仪(DSC)来测定该蓄冷材料的融点、相变潜热;用低温冰箱测试凝固融化过程材料的均匀稳定性.实验结果表明,该材料具有良好的性能,适用于医药、食品、冰箱及冷库等蓄冷装置中.     

石墨烯气凝胶复合相变材料的热物性研究

相变材料利用其相变潜热能力可吸收储存和释放利用热量,同时在相变过程中其温度浮动小,能够实现温度控制从而用于热管理.但是其低热导率和易泄露问题严重制约了其性能.石墨烯气凝胶因其丰富的多孔结构而具有较大的比表面积,可吸附相变材料解决其泄露问题,同时石墨烯的高导热系数可提高相变材料的热导率.这里选取正十八烷为相变材料,制备了不同质量分数的石墨烯气凝胶复合相变材料.测得石墨烯气凝胶含量为13.99 wt%的样品,其导热系数比纯正十八烷高出306.2%,熔化潜热和凝固潜热分别下降了13.8%和10.8%.分子动力学模拟结果表明,石墨烯气凝胶的引入会在一定程度上增强正十八烷分子的有序性和一致性,即在同一温度下复合相变材料中的正十八烷分子比纯正十八烷分子拥有更集中分布的末端距和扭转角,径向分布函数和自扩散系数都相对较低,说明石墨烯材料的引入可以提升正十八烷的导热系数.     

石墨烯包裹的爆米花中空结构的FeS纳米颗粒作为钠离子电池阳极的性能研究

用一步水热法合成多孔的爆米花形状的由还原石墨烯包裹的FeS纳米颗粒,该复合颗粒作为钠离子电池阳极使用。多孔结构有助于该复合物展现出优越的循环稳定性和速率性能。在电流密度为100 mA g-1时,100次循环之后该复合物依然保持可逆比容量552 mA h g-1;在电流密度为5000 mA g-1时,表现出比容量为307 mA h g-1。此外,Na, S 和 Fe的相图分析揭露了Na 和 FeS 在充放电过程中的氧化还原机制。     

新型调湿涂料调湿性能的初步试验研究

本文对不同湿度下调湿材料的吸湿性能进行了试验研究,得到了不同湿度下调湿材料的吸湿性能曲线,同时还成功研制调湿涂料,并将其涂于瓷砖上,并对调湿瓷砖的调湿性能进行了实验验证。调湿涂料在实现调湿的同时克服了传统空调除湿能耗高的缺陷,具有很好的应用前景。     

纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料制备及热物性研究

本文分别制备了纳米石墨烯片质量分数为0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%的纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料,并通过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等实验对其形貌结构及热物性进行表征和研究.实验表明本文制备的纳米石墨烯-正十八烷复合相变材料具有很好的相变稳定性;当纳米石墨烯片的质量分数达到2%时,复合相变材料的导热系数相对于纯十八烷高出了89.4%.     

紫外光引发合成阴离子聚丙烯酰胺及其表征

选择了三种单体：丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酸(AA),在复合引发剂的作用下,紫外光照射共聚得到阴离子聚丙烯酰胺(APAM)。研究了单体配比、单体总质量分数以及引发剂浓度等因素对聚合反应的影响,以产物特性粘度为目标进行了制备条件的优化,并对聚合产物的紫外、红外、电镜等结构和热性能进行表征。结果表明,在单体配比为70∶10∶10、单体质量分数为40%、引发剂浓度0.20%、反应体系pH值为9.0以及光照60 min条件下,能够制得特性粘度为1.6×103 mL·g-1的阴离子聚丙烯酰胺。     

有机和常规种植条件下樱桃番茄的营养物质含量与矿物元素ICP-AES分析

近年来随着一系列食品安全事件的发生,人们越来越关注食品安全问题。有机食品被认为是一种安全和有益于环保的食品,需求量逐年增加。采用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)法对有机樱桃番茄和常规生产的樱桃番茄的Ca,Mg,K,Zn,Fe,Mn等必需元素和Cu,Cd和Pb等重金属元素含量进行了测定,同时对水分含量、总可溶性固形物、可溶性总糖、维生素C等含量进行了测定。结果发现有机栽培番茄中K、Ca和Zn的含量较常规栽培的分别高出4.52%,129.81%和65.43%,Mn的含量较常规栽培番茄低11.22%差异显著(α=0.05)。有机番茄中有益金属Mg,Fe与有害重金属Cu,Pb,Cd的含量与常规栽培的差异都不显著。有机栽培与常规栽培的番茄中可溶性糖、维生素C的含量亦都没有显著差异, 但可溶性固形物、可溶性蛋白含量显著高于常规栽培的番茄。本文通过研究两种樱桃番茄营养成分和矿物元素含量的不同,为有机蔬菜的品质和安全性提供理论数据。