氯化钠水溶液结构的研究

利用上海光源(SSRF)的第三代同步辐射光源测定室温下摩尔浓度分别为0.172 mol/L、0.343 mol/L、0.699 mol/L、1.064 mol/L、2.832 mol/L、3.910 mol/L、5.289 mol/L的NaCl水溶液的X射线散射数据。由X射线散射数据可知,随着NaCl水溶液浓度的增大,X射线散射曲线的特征峰由12.6°到13.4°发生偏移。运用Pair Distribution Function(PDF)理论对X射线散射数据进行处理,得到了不同浓度NaCl水溶液及纯水的差值对分布函数,其中的O-O峰随着浓度的增大逐渐分裂为两峰,O-O峰位在0.282 nm处。利用分子动力学模拟研究不同浓度的NaCl水溶液,表明Na+、Cl-的引入对水分子的氢键结构有一定的破坏,当浓度大于15%时,这种效果尤其明显。Na+、Cl-均存在两层水化层,各离子间配位数随浓度的增大而减少。H2O分子的自扩散系数远大于Na+和Cl-的自扩散系数,后两者的值随浓度的增大逐渐减少,Na+和Cl-的水化半径均随浓度增大而降低。     

可溶性离子对煅烧烟气脱硫石膏水化的影响

本文主要研究了不同水溶性离子对煅烧烟气脱硫石膏水化过程,也就是对大块煅烧石膏向石膏转化的相变过程的影响. 研究表明,在煅烧石膏向石膏转化的相变过程中,所有的阳离子都能加速煅烧石膏的水化作用,其中Ca²⁺的加速效应最弱. 对于最终沉淀得到的晶体,除了钠离子外,晶体尺寸不受不同种类盐的影响. 而在钠离子中,可以观察到长度大于130 μm的巨型结晶. 本研究阐明了不同离子对煅烧石膏水化的影响,为原始的烟气脱硫石膏在实际应用前的预处理提供了充分的指导.     

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．     

高液限粘土压实性能的试验

通过室内试验,分析高液限粘土的压实性能和最佳压实状态,结合路基工艺实验成果,提出直接利用高液限粘土修筑公路路基的质量控制标准.以福建厦门集美大道高液限粘土为例,经室内试验和现场工艺试验系统分析认为,浸水加利福尼亚承载比(CBR)大于3,只适用于下路堤的填筑,其压实度标准K≥94%.按6种击实功组合,对不同含水量的高液限粘土进行了系列化浸水CBR试验.结果表明,在最佳压实状态下,随着水质量分数的逐渐增大,所采用的击实功宜相应减小,通过水的质量分数和击实功的适当控制,高液限粘土可用于拟建道路的下路堤填筑.     

有机凹凸棒粘土的制备及复合高吸水性树脂的性能

有机凹凸棒粘土的制备及复合高吸水性树脂的性能;凹凸棒粘土;有机改性;高吸水性树脂     

STRUCTURING ＆ RHEOLOGY OF MOLTEN POLYMER／CLAY NANOCOMPOSITES

The evolution and the origin of “solid-like state” in molten polymer/clay nanocomposites are studied. Using polypropylene/clay hybrid (PPCH) with sufficient maleic anhydride modified PP (PP-MA) as compatibilizer, well exfoliation yet solid-like state was achieved after annealing in molten state. Comprehensive linear viscoelasticity and non-linear rheological behaviors together with WAXD and TEM are studied on PPCH at various dispersion stages focusing on time,temperature and deformation dependencies of the “solid-like” state in molten nanocomposites. Based on these, it is revealed that the solid-structure is developed gradually along with annealing through the stages of inter-layer expansion by PP-MA,the diffusion and association of exfoliated silicate platelets, the formation of band/chain structure and, finally, a percolated clay associated network, which is responsible for the melt rigidity or solid-like state. The network will be broken down by melt frozen/crystallization and weakened at large shear or strong flow and, even more surprisingly, may be disrupted by using trace amount of silane coupling agent which may block the edge interaction of platelets. The solid-like structure causes characteristic non-linear rheological behaviors, e.g. residual stress after step shear, abnormal huge stress overshoots in step flows and, most remarkably, the negative first normal stress functions in steady shear or step flows. The rheological and structural arguments challenge the existing models of strengthened entangled polymer network by tethered polymer chains connecting clay particles or by chains in confined melts or frictional interaction among tactoids. A scheme of percolated networking of associated clay platelets, which may in band form of edge connecting exfoliated platelets, is suggested to explain previous experimental results.     

Cu含量对Cu/Al-Ce-PILC上丙烯选择性催化还原NO反应的影响

 采用聚合羟基复合阳离子合成交联粘土Al-Ce-PILC,经SO2-4改性后,以浸渍法制备了用于C3H6选择性还原NO反应的铜基交联粘土催化剂Cu/Al-Ce-PILC. 用XRD,XPS和TPR等技术对催化剂进行了表征,并考察了Cu含量对催化剂性能的影响. 结果表明,Cu负载未改变Al-Ce-PILC的结构; w(Cu)=2%时,Cu物种以Cu+和Cu2+两种形式存在,催化剂具有最高的催化活性和较宽的操作温度范围,在反应气组成为0.22%NO-0.12%C3H6-2.0%O2-97.66%He,空速为 24000 h-1和温度为350 ℃的条件下,NO转化率可达56.4%,700 ℃下仍可达22.3%; w(Cu)=5%时,催化剂中有明显的CuO物相存在,该物相促进C3H6的深度氧化,从而降低了NO选择性还原反应的性能.     

新型无机/有机复合柱撑粘土材料的合成与表征

以无机TiCl4／HCl制成的钛基柱撑液和十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为有机改性液,通过控制两种柱撑液的加入顺序以及相对含量,利用蒙脱石粘土矿物层间域的特殊化学反应场所的特性,合成得到三类复合柱撑蒙脱石材料．X射线衍射结果表明,d001晶面由于CTAB与钛基水合离子的相互作用形成粒度不同的柱撑空间而表现为两个峰值．与FT-IR光谱相比,FT-Raman光谱能够更加有效地表征和鉴定复合柱撑粘土的结构差别．采用原土无机柱撑后再有机柱撑,可以合成层间距更大的复合柱撑粘土材料．经热处理后得到锐钛型氧化钛的改性粘土材料,并且可以重新合成得到无机／有机复合柱撑的新型改性粘土材料．这些合成手段为制备新型改性粘土材料应用于环保以及化工等方面提供了借鉴．     

Catalytic Combustion of Methane over Ti-Pillared Clay Supported Copper Catalysts

A natural montmorillonite, produced from Laiyang of Shandong Province, was pillared by Tipolycations to form Ti-pillared clay (Ti-PILC), and characterized by BET surface area, infrared spectra and thermal analysis. The characterization results show that Ti-PILC has a larger surface area and more hydroxyl groups than that of the natural clay, thus was used as the catalytic carriers to prepare supported Cu catalysts (Cu/TiopILC). The 20%Cu/Ti-PILC with 10mmol/g of Ti/clay shows a high catalytic performance of methane combustion in the temperature range of 400-500℃.     

镧掺杂粘土源含铜氧化物催化剂的制备、表征及催化性能

采用共沉淀和水热法合成了不同阴离子粘土前驱型复合氧化物催化材料,样品经XRD,FTIR,TPR,TG-DSC,SEM进行表征.同时考察了铜含量在掺杂和不掺杂稀土时对甲烷催化燃烧的影响,结果发现随含铜量增加催化活性增加;未掺杂La的催化剂在高温下出现失活现象,而掺杂型催化剂稳定性良好.同时,制备方法对催化剂的性能有显著影响,在不同制备前驱物pH的条件下,使用共沉淀和水热法合成的阴离子粘土材料,合成时的pH均对催化剂的活性影响较大;同时焙烧温度对催化活性有不同程度的影响.