金属离子Na+,Li+及Mg2+与C1O4-和NO3-形成的无水离子缔合物种的从头算量子化学研究

采用量子化学计算方法在B3 LYP/6-311++G**水平下对Na+,Li+和Mg2+与ClO4-和NO3-形成的离子缔合物种的结构以及v1-频率进行了研究,并将结果与SO42-和上述3种阳离子形成的物种进行了对比.在缔合物种结构方面,当阳离子数目≤2时,与SO42-体系相似,ClO4-和NO3-主要与阳离子形成双齿缔合结构,而当阳离子数目＞2时,特别是具有2个正电荷的Mg2+离子数目较多时,由于阳离子间的斥力更大,与阳离 子结合能力较弱的ClO4-和NO3-较难与其形成稳定的离子团簇,而在SO42-体系中,则易形成单齿缔合结构.在v1-频率的变化趋势方面,3种阴离子形成的缔合物种大体相同,说明无水离子团簇的频率变化主要受阳离子性质和缔合结构影响.虽然阴离子性质也有部分影响,但不占主要地位.     

外源投入型两阶段制造系统网络DEA效率分析研究

制造过程评价是改善制造系统效率的重要一环,传统的评价方法将每个制造系统决策单元视为黑箱来研究整体效率,忽略了中间产品转化信息及投入要素在各子过程中的配置信息。针对两阶段(第二阶段有外源性新投入)制造系统的效率评估问题,分别在固定规模报酬和可变规模报酬假设下,充分利用制造系统中间产品的转化及外源投入要素的配置信息,建立了制造系统网络DEA效率测度及分解模型,建模方法遵循客观评价原则,无需事先主观确定子效率和系统效率之间的组合关系。并将其应用于钢铁制造系统效率测度与分解,研究结果表明该方法能够挖掘决策单元内部子单元的效率情况,帮助决策者发现复杂制造过程非有效的根源,为复杂制造过程的整体效率测度及分解提供了有效的分析方法。     

铅炭电池负极炭材料的作用机制研究进展

传统铅酸电池主要应用于汽车及各种内燃机的起动和无线通信基站,但其在部分荷电态下负极易硫酸盐化而失效,降低了电池的受充能力及循环寿命. 铅炭电池是将高比表面、高导电的炭材料掺入铅负极的新型铅酸电池,具有优异的高倍率充放电性能及较高的部分荷电态下的循环寿命,在储能与混合动力车方面有很好的应用前景. 近年来国内外竞相开展了炭材料作用机制的研究,本文从构建导电网络、增加双电层电容储能、改善孔洞结构以及提高电化学反应动力等方面对炭材料在铅炭电池上的作用机制进行阐述,并结合作者课题组在铅炭电池领域的研发工作进行展望.     

阴离子嵌入型炭正极材料的制备及电容性能

通过循环伏安、 恒流充放电和扫描电子显微镜等方法, 对在1500和2800℃下进行热处理的针状焦炭(NC)的微观结构及作为正极材料的储能特性进行研究, 考察了石墨化程度对材料储能性能的影响. 2种热处理NC在有机电解液中, 当电流密度为50 mA/g时, 放电比容量分别为70.1和90.6 mA·h/g; 当电流密度为5 A/g时, 2种NC的放电比容量为55 mA·h/g左右; 而商用活性炭当电流密度为50 mA/g时, 比容量只有35.9 mA·h/g. 2个NC在1 A/g的电流密度下循环1000次的保持率分别为95.7%和89.2%.     

8-苯胺-1-萘磺酸钛配合物的合成及催化乙烯与降冰片烯共聚合反应

合成了新型催化剂8-苯胺-1-萘磺酸钛配合物, 并应用于乙烯与降冰片烯的共聚合反应中. 分别考察了助催化剂种类[甲基铝氧烷(MAO)和三乙基铝(TEA)]、 降冰片烯浓度、 Al/Ti摩尔比、 聚合温度和聚合压力对催化活性与共聚性能的影响. 通过核磁共振、示差扫描量热和凝胶渗透色谱等对所制备的共聚物进行了表征. 结果表明, 在相同条件下, 以MAO为助催化剂时, 共聚催化活性更高, 催化剂为单活性中心, 可得到分子量分布较窄(PDI≈3)的共聚产物, 其共聚反应机理为加成聚合. 另外, 随着降冰片烯浓度的升高, 共聚物中降冰片烯单元的摩尔比呈线性上升趋势, 所得共聚物的熔点随之降低.     

双(环戊二烯基)二氯化锆催化合成乙烯-笼型倍半硅氧烷杂化共聚物及其结构表征

通过双(环戊二烯基)二氯化锆(Cp₂ZrCl₂)催化剂和改良的甲基铝氧烷(MMAO)助催化剂, 合成了无机-有机杂化共聚物. 研究了2种具有不同单乙烯基反应基团的笼型倍半硅氧烷(POSS)与乙烯的聚合. 对共聚产物的结构、 热力学性质、 分子量及其分布等进行了研究. 共聚单体(POSS)的插入率在0.01%~0.30%之间, 随着共聚单体在共聚物中摩尔分数的增大, 聚合物的熔点和熔解热降低. 共聚物的热重分析结果显示, 乙烯-POSS共聚物拥有更高的热分解温度以及较高的热分解残留量. 随着POSS的加入, 聚合物的分子量明显提高, 聚合物的分子量分布变宽.     

气相阳离子交换法制备CoO纳米棒及其光学性能

以水热法合成的ZnO纳米棒为模板,采用气相阳离子交换法制备形貌可控、结晶性良好的CoO纳米棒.通过X射线衍射(X RD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱(EDS)和紫外-可见吸收光谱仪(UV-vis)对所得产物的物相组成、形貌、化学成分和光学性能进行表征与测试.结果表明,所得产物为立方相CoO纳米棒,直径在100 ～ 150 nm之间,具有较宽的紫外-可见光吸收范围,通过计算得其光学带隙为2.70 eV.此外,能谱分析线扫描探讨阳离子交换机理的研究表明,高温促使Co2+逐步取代Zn2+,导致ZnO纳米棒完全转变为CoO纳米棒.     

XRD与SEM的钢渣尾渣物理激发机理研究

钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物,其产量约为每年粗钢产量的15%~20%。由于技术的局限,导致我国钢渣利用率较低,仅为年钢渣产量的10%;同时加之管理制度的不健全,导致钢渣大量露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量造成严重影响。固体废弃物再利用是资源可持续发展的重要途径之一,由于钢渣的主要化学成分(CaO,SiO₂,A1₂O₃,MgO,Fe₂O₃,MnO,f-CaO等)、主要矿物组成(硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙等)与水泥熟料的主要化学成分、主要矿物组成极为相似,是一种具有潜在胶凝活性的胶凝材料。以钢渣尾渣作为研究对象,采用机械研磨的方式对钢渣尾渣处理,即物理激发,获得不同粒径钢渣尾渣微粉。依据《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491-2006)与《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T 17671-1999)制备一系列钢渣尾渣胶砂试块(分别标记为A₄₀,A₆₀,A₈₀,A₁₀₀和A₁₂₀)。研究对钢渣尾渣胶凝活性的影响,以及不同水化时间对钢渣尾渣胶凝活性的影响,即3 d钢渣尾渣胶砂强度、7 d钢渣尾渣胶砂强度与28 d钢渣尾渣胶砂强度。利用激光粒度分析仪(LPSA)对钢渣尾渣微粉的粒径分布进行测试与分析,X射线衍射仪(XRD)对钢渣尾渣微粉与钢渣尾渣胶砂的矿物组成进行测试与分析,扫描电子显微镜(SEM)进行微观形貌测试与分析,从而获得钢渣尾渣的物理激发机理。结果表明,随着钢渣尾渣微粉粒径的减小,其胶凝活性呈现先增加后降低的趋势,当研磨时间为80 min时,A₈₀钢渣尾渣微粉的胶凝活性最高,即3 d活性指数为67.55%、7 d活性指数为71.96%和28 d活性指数为73.61%。随着钢渣尾渣微粉粒径的减小,钢渣尾渣微粉中RO相的XRD特征峰强度稳定,Ca₂SiO₄与Ca₃SiO₅的XRD特征峰强度呈现先增加后降低的趋势,Ca₃SiO₅与Ca₂SiO₄参与水化反应,生成一定量的Ca(OH)₂与C-S-H凝胶,具有良好的胶凝活性。A₈₀钢渣尾渣微粉中Ca₂SiO₄含量较少,而Ca₃SiO₅含量较多,均可以生成一定量的Ca(OH)₂与C-S-H凝胶,小幅提高A₈₀钢渣尾渣胶砂的早期(3~7 d)力学性能,大幅提高A₈₀钢渣尾渣胶砂的中、后期(7 d~28 d)力学性能。当水化时间3 d时,A₈₀钢渣尾渣胶砂中存在少量水化产物且大量分散小颗粒;当水化时间7 d时,A₈₀钢渣尾渣胶砂中水化产物大幅增加且形成较大颗粒;当水化时间28 d时,A₈₀钢渣尾渣胶砂中形成大量水化产物且几乎不存在分散小颗粒。从而进一步实现固体废弃物的资源化再利用,达到钢铁企业增加效益,环境缓解压力的目的。     

中温太阳能驱动甲烷化学链重整冷热电系统及性能研究

针对高温太阳能与天然气热化学互补分布式能源系统存在聚光比高、互补反应温度高、变工况性能不稳定的技术瓶颈,本文探索了一种能实现主动调控的中温太阳能与天然气互补的化学链重整冷热电联产系统。利用约500℃太阳热能驱动天然气基-氧化镍化学链重整,生成合成气太阳能燃料,通过燃气轮机冷热电联产系统,实现中温太阳能与天然气综合梯级利用.研究结果表明:在设计点工况条件下,系统的总能效率可达到80.9%,太阳能集热面积节约率达到53.2%,太阳能净发电效率可达27.3%.分析了关键参数如NiO和甲烷摩尔比(Ni/C)和太阳辐照强度(DNI)对系统热力学性能的影响。     

基于XRD与FTIR的碱钢渣胶凝材料复合激发机理研究

以Na₂SiO₃、NaOH和Ca(OH)₂制备碱溶液,然后利用碱溶液对钢渣进行活化处理。分别研究Na₂SiO₃用量、NaOH用量和Ca(OH)₂用量对碱钢渣胶凝材料的力学性能影响,获得最优力学性能的碱钢渣胶凝材料。采用XRD,FTIR和SEM对最优力学性能的碱钢渣胶凝材料进行表征。结果表明,当NaOH用量为4.50 g、Na₂SiO₃用量为11.25 g和Ca(OH)₂用量为6.75 g时,碱钢渣胶凝材料的力学性能最优。Na₂SiO₃对碱钢渣胶凝材料的7 d抗压强度影响显著,NaOH对碱钢渣胶凝材料的3 d抗压强度影响显著,Ca(OH)₂对碱钢渣胶凝材料的28 d抗压强度影响显著。Na₂SiO₃,NaOH和Ca(OH)₂碱性物质的加入促使钢渣形成稳定的C-S-H凝胶与沸石类相。