山西阳煤无烟煤分子结构特征分析

本文以山西阳煤二矿无烟煤为研究对象,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等测试手段表征煤的元素赋存方式和煤体微晶结构。结果表明：芳香烃以苯环二取代为主,占芳香烃总量的44.93%,苯环三或五取代为辅,苯环四含量最少;含氧官能团中,酚、醇、醚中的醚氧键含量占60.78%,芳香脂和羰基的含量分别占0.79%和1.00%;脂肪烃以亚甲基为主占总量的58.97%,甲基和次甲基为辅,分别占29.82%和11.21%。羟基醚氧氢键和羟基自缔合氢键分别占羟基的40.43%和36.72%。由无烟煤的半定量结构参数(A、AR、DOC、′A′、′C′)可知该煤具有较低的生烃潜能和较高的成熟度。吡咯是无烟煤中氮元素最主要的赋存形式,占51.28%,吡啶含量次之,质子化吡啶和氮氧化物赋存最少。噻吩、砜和亚砜、为无烟煤中有机硫的主要赋存状态,分别占硫总量的47.37%、19.60%,无机硫占33.03%。获取无烟煤层间距d₀₀₂为0.351 3nm、芳香层片延展度L_a为1.79nm、堆垛高度L_c为2.2...     

水溶性微晶壳聚糖的制备及结构

采用HCl和H3PO4的水／醇溶液为反应介质降解壳聚糖,并用无水乙醇沉淀和洗涤,制备出收率超过95％的水溶性的微晶壳聚糖,其晶体尺寸为400－800mm,晶型完全不同于固体粉末聚糖,这两种微晶的红外光谱酰胺峰（1650,1600cm^-1）已完全消失,而在1620,1520cm^-1附近出现了－NH3^ 的反对称变形振动和对称变形振动双峰,并发现用HCl制得的微晶壳聚糖溶于冷水,用H3PO4制得的微晶壳聚糖可以均匀分散于冷水而溶于60℃热水。     

碳纤维微晶结构的形成与生长

碳纤维的微晶结构是影响其性能的决定性因素,本论文采用广角X-射线衍射法研究了聚丙烯腈预氧纤维在碳化阶段中微晶结构的形成、生长与转变过程。研究结果表明:在1000℃以下,经预氧化反应形成的不连续多环芳香平面结构沿平行于纤维轴的方向堆积并逐渐靠近,形成类似于晶核的微晶结构生长中心,表现为类石墨片层间距的减小而晶粒增长缓慢;当温度高于1000℃时,晶粒的生长速度明显加快,形成三维有序的微晶结构;在温度高于1500℃的石墨化阶段,类石墨微晶结构进行重排,晶粒尺寸迅速增加。根据这一规律,可以通过控制晶核生成和晶粒生长速度的匹配,进行碳纤维的结构设计和调控。     

无烟煤结构的高分辨电镜研究

镜质组不仅是煤结构变化最具规律性，也是影响煤质的主要微成分。用点分辨率为２．１Ａ的高分辨电镜对几种不同煤化程度的无烟煤大分子结构进行了研究。结果表明：电镜图像直接表征了无烟煤分子的非均匀性孔隙结构。京西煤分子方向化程度强，主要以芳层平行堆或有序化前结构为主；晋城煤方向化程度弱，主要以粒状嵌晶结构为主。高分辨电镜技术是研究煤分子结构和煤化作用实质的有效方法。     

微粉（和微晶）纤维素的微细结构

探讨了微粉化过程对各种纤维素材料超分子结构的影响，结果表明，稀盐酸水解制得的微粉（和微晶）纤维素，在结晶状态（如聚合度，结晶度，晶粒尺寸等）及晶粒聚集体的形态结构上，均随纤维素晶型的不同而变，并与硫酸水解和机微粉化不同，Ｘ－射线衍射分析显示，微粉化产物仍保持其纤维素材料原来的晶型和两相（晶区与非晶区）共存的微细结构。     

纳米CaCO3微晶的晶格畸变和反常红外特性

利用TEM、SEM、X射线衍射(XRD)和Voigt函数单峰分析法讨论了纳米CaCO₃微晶结构,解释了纳米CaCO₃微晶的反常红外吸收特性,并认为微结构中的尺寸效应使得纳米CaCO₃晶格中存在较大的畸变应力,从而引起了碳酸钙微晶的红外ν₃吸收峰有约40 cm^-1的蓝移和明显窄化。     

多结构溴碘化银微晶的研究

多结构溴碘化银微晶中碘离子的空间分布对乳剂的感光性能影响很大,据文献报道^[1],多结构溴碘化银乳剂颗粒的总碘含量x_I=0.02～0.06,表面碘含量x_I=0～0.05时,有利于乳剂的化学增感和光谱增感。有人^[2]认为,溴碘化银乳剂微晶中碘含量x_I>0.05时,不利于光谱增感。在含富碘中间层的溴碘化银乳剂微晶制备过程中,富碘层中的碘有向表面扩散的趋势。按照Bando^[3]的双结构模型。富碘层中的碘含量的多少及碘离子的空间分布,直接影响着对正空穴的捕获。鉴于上述认识,我们对多结构溴碘化银乳剂微晶的富碘层的制备、组成及其中碘离子向表面扩散的趋势进行了研究。     

微晶形无机离子交换剂焦磷钡酸锡的结构分析

通过大角度X－射线衍射技术，求出了微晶形交换剂焦磷磷钡酸的径向分布函数，推断出其化学结构。应用这一结构较了地解释了交换剂的离子交换反应性质。     

新型微晶炭的结构与电化学电容特性

以炭化的石油焦为原料, 采用KOH活化法制备了新型微晶炭; 采用N2吸附法、X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其孔结构、微晶结构和微结构进行表征, 并研究了微晶炭电极在1 mol·L-1 Et4NBF4/PC有机电解液中的电容特性. 结果表明, 微晶炭含有大量的较为完整的类石墨晶, 微晶的平均层间距d002为0.377 nm; 具有比活性炭低的比表面积(130.7 m2·g-1)和更明显的晶体特性. 微晶炭依靠电解质离子嵌入类石墨晶层间存储能量, 具有高达110.6 F·g-1的放电比电容和27.5 Wh·kg-1的比能量, 并具有大于1.2 kW·kg-1的比功率和良好的循环性能, 是一种具有实用化潜力的新型炭电极材料.     

卤化银微晶的含碘结构的测定

用超薄切片法及X-射线线扫描法研究了半个碘溴化银微晶中碘的成层分布,结果与预想的碘的分布相一致。横扫过薄样品的X-射线线扫描提供了一个比较准确的测定含有不同碘量成层结构的技术。这有助于我们改进碘溴化银乳剂的制备。文章还讨论了在该种工作条件下,X-射线源的空间分辨率和超薄切片的厚度。 利用这种方法,把一种商用多层彩色片做超薄切片,用X-射线线扫描法直接对超薄切片中卤化银微晶的断面扫描,得到了各个轧剂层中的卤化银微晶的含碘结构。     

高温下煤焦的碳微晶及孔结构的演变行为

以贵州煤为原料,在热解温度950℃~1400℃制备了各种慢速和快速热解焦,主要对高温热解过程中煤焦的碳微晶和孔结构的演变行为进行了研究,同时也研究了高温气化过程中煤焦的孔结构变化规律。结果表明,慢速热解焦和快速热解焦的C和H含量明显不同;随热解温度的升高,煤焦的碳微晶结构向有序化方向发展,但慢速热解煤焦比快速热解煤焦的"石墨化"程度大;快速热解煤焦的微孔比表面积和微孔容积明显高于慢速热解煤焦,即快速热解煤焦的孔隙结构明显比慢速热解煤焦发达;在气化反应初期,煤焦的微孔比表面积下降,微中孔比表面积增加,反应后期煤焦的总比表面积快速下降。     

焦炭的微晶结构及其对反应性的影响

采用高分辨率透射电镜-数字图像分析技术HRTEM-DI研究了焦炭微晶结构。焦炭微晶结构参数中的长度、曲率和倾角,可分别用来表达焦炭微晶大小、微晶片层的有序度和微晶堆砌有序度。提出的表征焦炭微晶大小和有序度的结晶指数,能够很好地反映焦炭微晶结晶程度对反应性的影响。     

超细碳酸钙微晶结构与热分解特性

研究了不同晶粒粒径,不同团聚状态的3种超细碳酸钙样品的热分解状况.应用三维球对称相界面迁移机理和CoatsandRedfern方程与应用Kissinger非机理方程得到的动力学参数基本一致,与普通碳酸钙相比,超细碳酸钙显示出60～80kJ·mol^-1的表观活化能降.3种超细碳酸钙样品的X射线衍射的数据分析表明,超细碳酸钙样品晶格中存在较大的畸变应力.我们认为,这可能是导致其反常热分解特性的原因.同时,对样品的TEM,SEM的观察揭示了微结构的团聚状态对热分解活化能的影响.     

煤系针状焦煅烧过程中焦炭微晶结构的演变规律

以煤系针状焦的生焦为原料,在2和5℃/min的升温速率下进行煅烧,采用FT-IR、XRD、Raman光谱等分析手段研究煅烧过程中针状焦微晶结构的演变规律。结果表明,随着煅烧温度的升高,针状焦中碳微晶的直径La、炭微晶的高度Lc、晶体中的片层含量N以及每层中平均碳原子数n、趋于规整的石墨微晶含量Ig逐渐升高。但是受挥发分逸出和生焦收缩的影响,Lc出现了明显的"拐点"。新增片层与原有片层间存在的随机"层错",导致层间距d002的波动。相同温度下升温速率越快,晶格尺寸越小,片层含量N及每层平均碳原子数n越少,Lc出现"拐点"的温度越靠后。理想石墨微晶含量(IG/Iall)随温度的升高逐渐增加;而具有缺陷的石墨微晶间在煅烧过程中不断相互转化,最终发育为理想石墨微晶。碳网平面上C-C键平均键长α则随着煅烧温度的升高明显增加。     

NASICON结构的锂离子导电微晶玻璃结构与电导率

通过对LixAlx-1Ge3-x(PO4)3(x=1.1～1.9)锂离子导电玻璃的差示量热扫描(DSC)数据,结合XRD及其Rietveld精修、FESEM和交流阻抗等测试方法,研究了该系微晶玻璃的物相组成、主晶相晶胞参数变化情况、微观结构形貌、锂离子电导率和电化学窗口等。结果表明:LixAlx-1Ge3-x(PO4)3(x=1.1～1.9)锂离子导电微晶玻璃析出导电主晶相为LiGe2(PO4)3。当x=1.5时,由于导电主晶相LiGe2(PO4)3晶粒充分长大、分布均匀,晶界清晰,LAGP导电微晶玻璃的室温电导率最高(可达5.3×10-4 S.cm-1),电化学窗口为7.2V,可以满足全固态锂离子电池对电解质高室温电导率和宽电化学窗口的应用要求。     

热解过程中煤焦微晶结构变化及其对煤焦气化反应活性的影响

利用XRD技术考察了热解温度及升温速率对煤焦微晶结构的影响;使用Shi等的方法计算了煤焦微晶结构参数,获取了950℃～1400℃气化炉下煤焦微晶结构的特征及变化规律;结合热重分析得到了热解温度相关参数影响煤焦气化活性的机理。研究表明,热解温度升高,堆垛高度（Lc）明显增大而微晶尺寸（La）变化不大,说明煤焦基本晶格单元主要是进行纵向的接合缩聚,而晶格并没进行明显的内部生长,煤焦的微晶结构随热解温度的提高向有序化发展,但没达到石墨化的程度;慢速热解煤焦的气化反应活性明显低于相同温度下快速热解煤焦,慢速热解中,由于煤焦在高温下停留时间较长,而使煤焦微晶进行结构重整而变得更加有序,芳香单元失去边缘活性位,煤焦气化活性降低。     

煤系针状焦煅烧过程中焦炭微晶结构的演变规律

以煤系针状焦的生焦为原料,在2和5℃/min的升温速率下进行煅烧,采用FT-IR、XRD、Raman光谱等分析手段研究煅烧过程中针状焦微晶结构的演变规律。结果表明,随着煅烧温度的升高,针状焦中碳微晶的直径L_a、炭微晶的高度L_c、晶体中的片层含量N以及每层中平均碳原子数n、趋于规整的石墨微晶含量I_g逐渐升高。但是受挥发分逸出和生焦收缩的影响,L_c出现了明显的"拐点"。新增片层与原有片层间存在的随机"层错",导致层间距d₀₀₂的波动。相同温度下升温速率越快,晶格尺寸越小,片层含量N及每层平均碳原子数n越少,L_c出现"拐点"的温度越靠后。理想石墨微晶含量（I_G/I_all）随温度的升高逐渐增加;而具有缺陷的石墨微晶间在煅烧过程中不断相互转化,最终发育为理想石墨微晶。碳网平面上C-C键平均键长α则随着煅烧温度的升高明显增加。     

无机酸洗脱对胜利褐煤微晶结构及其自燃倾向性的影响

利用XRD、Raman、XPS和FT-IR表征技术,研究无机酸洗脱(HCl、H2SO4、HCl-HF)处理的胜利褐煤微晶结构的变化,采用自行设计的表面吸附仪-GC联用装置,对样品进行不同温度的低温脉冲氧化实验,考察了煤样在不同温度下氧吸附量的变化规律,通过低温脉冲氧吸附规律与TG/DTG和固定床燃烧实验关联,考察了煤样的自燃倾向。结果表明,无机酸洗脱对矿物质的脱除使得煤结构的有序度增加,石墨化程度提高,无机酸洗脱煤样与原煤相比吸氧量明显下降。随着吸附温度的升高,各煤样吸氧量明显增加,且随着脱除矿物质程度的增加,吸氧量呈减小的趋势,导致自燃倾向降低。     

二氧化钛微晶结构和光催化性能关联性研究

研究了不同煅烧温度、煅烧时间的系列二氧化钛样品悬浮体系光催化降解X-3B活性艳红的催化活性。分析了晶粒尺寸、晶相、晶格畸变应力和光催化体系等诸多因素对二氧化钛光催化活性的影响。发现晶格畸变应力对空穴电子对复合速率的影响在诸因素中占主导地位,并在一定程度上决定了二氧化钛悬浮体系的光催化效能。     

不同变质程度煤的高分辨率透射电镜分析

利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析了三种不同变质程度煤样的结构特征。基于傅里叶-反傅里叶变换方法,并结合Matlab、Arcgis和Auto CAD软件,通过图像分析技术,获得了HRTEM照片的晶格条纹参数。结果表明,三种煤样的晶格条纹呈现不同特征,按条纹长度分别归属于1×1-8×8共计八个类型。以3×3为临界点,在1×1和2×2中,ML-8中芳香层片的比例高于DP-4和XM-3;在3×3-8×8中,ML-8中芳香层片的比例低于DP-4和XM-3。对比HRTEM和XRD参数d002发现,随着镜质组反射率的增加d002都呈现递减趋势。