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氟化钇对粉煤灰基堇青石陶瓷合成及性能的影响

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硅酸盐通报 2024年第4期43卷 1515-1523页

作者：顾雅洁陈瑶姬尹旭军常星岚孙科孙盛睿奚爽许嘉雨刘阳桥浙江天地环保科技股份有限公司杭州311199 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

本文以粉煤灰、滑石、氧化铝和氧化镁为原料,加入质量分数为0%、0.5%和1.0%的氟化钇,通过高温烧结制备了粉煤灰基堇青石陶瓷样品,研究了氟化钇掺量对样品的物相组成、显微结构及主要性能的影响。结果表明,氟化钇的引入可降低堇青石的生... 详细信息

本文以粉煤灰、滑石、氧化铝和氧化镁为原料,加入质量分数为0%、0.5%和1.0%的氟化钇,通过高温烧结制备了粉煤灰基堇青石陶瓷样品,研究了氟化钇掺量对样品的物相组成、显微结构及主要性能的影响。结果表明,氟化钇的引入可降低堇青石的生成温度,提高堇青石的物相转化率,显著改善材料的力学性能,同时对热学性能亦有一定积极影响。当氟化钇添加量为0.5%时,样品的综合性能最优。当烧结温度为1300℃时,XRD未见明显杂质峰,样品的体积密度为2.15 g/cm^(3),开孔孔隙率为7.49%,吸水率为3.49%,压缩强度为252.27 MPa,经5次热震试验后压缩强度仍然高至204.65 MPa,比热容为0.770~0.931 J/(g·℃)(25~150℃),热膨胀系数为2.54×10^(-6)℃^(-1)(100~800℃)。与不含添加剂的样品相比,添加0.5%氟化钇样品的体积密度增加了5.2%,开孔孔隙率降低了58.6%,吸水率降低了60.6%,而压缩强度增加了4.6倍,比热容增强而热膨胀系数降低。在粉煤灰基堇青石陶瓷的烧结过程中,氟化钇的引入可使其在较低的温度下形成液相,提高元素迁移率,促进晶粒发育完全且具有细化晶粒的明显效果。氟化钇作为一种有效的烧结助剂,微量的添加即可显著改善粉煤灰基堇青石陶瓷的综合性能。本工作拓宽了高效烧结助剂选择范围,可为高质量陶瓷材料的高温烧结提供一定参考。

关键词：粉煤灰堇青石陶瓷氟化钇压缩强度抗热震性比热容热膨胀系数

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粉煤灰 - 锂渣基发泡陶瓷的制备及性能研究

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耐火材料 2024年第1期58卷 1-7页

作者：常星岚陈瑶姬顾雅洁孙盛睿孙科廖达琛刘阳桥奚爽李小红浙江天地环保科技股份有限公司浙江杭州311199 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

为制备低成本兼具高孔隙率与高压缩强度的发泡陶瓷,以粉煤灰、锂渣、长石、滑石和碳化硅为原料,经1180、1200、1220、1240℃分别保温10、20、40、60 min烧结制备发泡陶瓷试样。主要研究了锂渣的掺量(质量分数分别为0、10%、20%、30%)对... 详细信息

为制备低成本兼具高孔隙率与高压缩强度的发泡陶瓷,以粉煤灰、锂渣、长石、滑石和碳化硅为原料,经1180、1200、1220、1240℃分别保温10、20、40、60 min烧结制备发泡陶瓷试样。主要研究了锂渣的掺量(质量分数分别为0、10%、20%、30%)对试样物相组成、显微结构、孔隙率及压缩强度的影响。结果表明:1)随锂渣掺量的增加,发泡陶瓷的孔隙率增加,体积密度降低,压缩强度波动;2)锂渣中丰富的钙、硫成分,可发挥助熔剂和发泡剂作用,降低烧结温度,提高发泡陶瓷的孔隙率,改善气孔圆整度,提高压缩强度;3)当锂渣掺量为20%(w)时,经1220℃保温20~40 min烧结所得发泡陶瓷的体积密度为0.32~0.40 g·cm^(-3),孔隙率为84.4%~87.6%,压缩强度为1.51~2.35 MPa。

关键词：粉煤灰锂渣发泡陶瓷固废协同压缩强度孔隙率

粉煤灰衍生水合硅酸钙PEI改性及吸附去除Cu(Ⅱ)与催化降解有机污染物

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无机材料学报 2023年第11期38卷 1281-1291,I0003-I0005页

作者：汤亚孙盛睿樊佳杨庆峰董满江寇佳慧刘阳桥南京工业大学材料科学与工程学院材料化学工程国家重点实验室南京210009 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院上海高等研究院上海201210

随着工业的快速发展,相关制造领域排放的污水重金属铜离子污染愈发严重。与此同时,催化领域对铜金属资源的需求却不断增加。本研究利用粉煤灰和改性剂聚乙烯亚胺(PEI)制备了低成本改性水合硅酸钙(PCSH),用于吸附水溶液中的铜离子(Cu(Ⅱ... 详细信息

随着工业的快速发展,相关制造领域排放的污水重金属铜离子污染愈发严重。与此同时,催化领域对铜金属资源的需求却不断增加。本研究利用粉煤灰和改性剂聚乙烯亚胺(PEI)制备了低成本改性水合硅酸钙(PCSH),用于吸附水溶液中的铜离子(Cu(Ⅱ)),并进一步碱处理固定于表面的Cu(Ⅱ),形成铜基活性材料用于有机污染物的催化降解。相比于未改性的样品(CSH),PCSH对Cu(Ⅱ)的饱和吸附容量提高100%,高达588 mg/g。研究发现,这主要是因为添加PEI有利于形成较大的比表面积、优良的孔隙结构以及Cu(Ⅱ)与-NH_(2)之间的强络合。从PCSH获得的铜基催化剂呈现纺锤形多孔形貌,作为催化剂分别用于活化过氧硫酸氢钾(PMS)氧化降解罗丹明B(RhB)和活化硼氢化钠(NaBH4)还原降解4-硝基苯酚(4-NP),速率常数达到0.7135/min(pH(7.0±0.3);[RhB]=20 mg/L;[PMS]=0.12 g/L;[催化剂]=0.8 g/L)和11.47×10^(-3)/s(pH(11.0±0.3);[4-NP]=10^(-4)mol/L;[NaBH4]=5×10^(-3)mol/L;[催化剂]=0.167 g/L),是CSH催化剂体系的20和19倍。本工作利用固体废弃物粉煤灰实现了水溶液中铜元素的再利用,为水中污染物的有效处理和利用提供了新启示。

关键词：粉煤灰水合硅酸钙铜离子吸附聚乙烯亚胺过氧硫酸氢钾

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氟锆酸钾对粉煤灰基发泡陶瓷性能的影响

耐火材料 2023年

作者：常星岚顾雅洁孙盛睿孙科廖达琛刘阳桥奚爽董满江中国科学院上海硅酸盐研究所浙江天地环保科技股份有限公司

以粉煤灰、滑石、长石和碳化硅为原料，加入（加入质量分数分别为0、2%、5%和7%）氟锆酸钾，通过高温煅烧制备了发泡陶瓷试样，研究了氟锆酸钾加入量对试样物相组成、显微结构及性能的影响。结果表明，随着氟锆酸钾添加量（w）由2%增加... 详细信息

以粉煤灰、滑石、长石和碳化硅为原料，加入（加入质量分数分别为0、2%、5%和7%）氟锆酸钾，通过高温煅烧制备了发泡陶瓷试样，研究了氟锆酸钾加入量对试样物相组成、显微结构及性能的影响。结果表明，随着氟锆酸钾添加量（w）由2%增加至7%，试样中锆英石和尖晶石的特征峰逐渐增强，而莫来石的特征峰则逐渐变弱，体积密度和抗压强度逐渐减小，而热导率则呈现先减小后增加的趋势。同时，氟锆酸钾的加入提高了孔径尺寸和均匀性及圆整度，但氟锆酸钾的加入量达到7%（w）后，试样的孔径尺寸进一步增大，但圆度降低，孔结构劣化。但相比于未添加氟锆酸钾的试样，含氟锆酸钾的试样的抗压强度均显著增强，体积密度和热导率明显降低。当氟锆酸钾入加量为5%（w）时，试样的综合性能最优，有利于实现高质量粉煤灰基发泡陶瓷的合成。

关键词：粉煤灰发泡陶瓷氟锆酸钾

钴掺杂氧化铜/可见光协同活化PMS降解罗丹明B及其机理研究

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无机材料学报 2021年第11期36卷 1171-1177页

作者：兰青孙盛睿吴萍杨庆峰刘阳桥中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海高等研究院上海201210

元素掺杂是提升催化剂性能的重要方法。研究采用快速沉淀法制备了钴掺杂氧化铜(Co-doped CuO)纳米催化材料,在可见光条件下,20 min内其活化的过氧硫酸氢钾复合盐(PMS)对罗丹明B染料的降解率达到96%以上,远优于同等条件制备的CuO。本研... 详细信息

元素掺杂是提升催化剂性能的重要方法。研究采用快速沉淀法制备了钴掺杂氧化铜(Co-doped CuO)纳米催化材料,在可见光条件下,20 min内其活化的过氧硫酸氢钾复合盐(PMS)对罗丹明B染料的降解率达到96%以上,远优于同等条件制备的CuO。本研究还考察了溶液pH、染料初始浓度、催化剂用量等对降解效率影响。钴掺杂后氧化铜纳米颗粒由三维针梭状结构转变为近二维薄带状结构。同时钴掺杂提高了CuO的平带电位进而提升了电荷转移效率。XPS及EPR结果表明钴掺杂能够提高CuO的氧空位含量进而提升催化活性。捕获剂实验结果表明反应过程中的主要活性物种为空穴(h+VB),且羟基自由基(•OH)、单线态氧(1O_(2))、超氧自由基(•O_(2)–)、硫酸根自由基(SO4–•)也参与了降解反应。最后,本文初步阐明了Co-doped CuO协同可见光活化PMS降解有机污染物的反应机理。

关键词：染料降解钴掺杂过氧硫酸氢钾复合盐(PMS) CuO

氟锆酸钾加入量对粉煤灰基发泡陶瓷性能的影响

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耐火材料 2023年第3期57卷 194-199页

作者：常星岚顾雅洁孙盛睿孙科廖达琛刘阳桥奚爽董满江浙江天地环保科技股份有限公司浙江杭州3111992 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

为了实现大掺量粉煤灰在低成本、高性能发泡陶瓷的广泛应用,以粉煤灰、滑石、长石和碳化硅为原料,加入不同量的(加入质量分数分别为0、2%、5%和7%)氟锆酸钾,通过高温煅烧制备了发泡陶瓷试样,研究了氟锆酸钾加入量对试样物相组成、显微... 详细信息

为了实现大掺量粉煤灰在低成本、高性能发泡陶瓷的广泛应用,以粉煤灰、滑石、长石和碳化硅为原料,加入不同量的(加入质量分数分别为0、2%、5%和7%)氟锆酸钾,通过高温煅烧制备了发泡陶瓷试样,研究了氟锆酸钾加入量对试样物相组成、显微结构及性能的影响。结果表明,随着氟锆酸钾加入量(w)由2%增加至7%,试样中锆英石和尖晶石的特征峰逐渐增强,而莫来石的特征峰则逐渐变弱,体积密度和抗压强度逐渐减小,热导率则呈现先减小后增加的趋势。同时,氟锆酸钾的加入提高了试样的孔径尺寸和均匀性及圆整度。然而,当氟锆酸钾的加入量达到7%(w)后,试样的孔径尺寸进一步增大,圆度却降低,孔结构劣化。但相比于未添加氟锆酸钾的试样,含氟锆酸钾的试样的抗压强度均显著增强,体积密度和热导率明显降低。当氟锆酸钾加入量为5%(w)时,试样的综合性能最优。

关键词：粉煤灰发泡陶瓷氟锆酸钾抗压强度显微结构

氟锆酸钾加入量对粉煤灰基堇青石陶瓷性能的影响

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耐火材料 2022年第6期56卷 461-466页

作者：李嘉怡刘阳桥常启兵顾雅洁孙盛睿孙科常星岚奚爽景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 浙江天地环保科技股份有限公司浙江杭州311199

为了利用粉煤灰制备高性能的堇青石陶瓷,以电厂粉煤灰(d_(50)=4.03μm)、滑石(≤2.6μm)、α-氧化铝(≤5μm)及纳米氧化镁(≤0.1μm)为原料,经1100~1350℃热处理制备了粉煤灰基堇青石陶瓷试样。研究了分别添加质量分数0、0.5%、1%和1.5... 详细信息

为了利用粉煤灰制备高性能的堇青石陶瓷,以电厂粉煤灰(d_(50)=4.03μm)、滑石(≤2.6μm)、α-氧化铝(≤5μm)及纳米氧化镁(≤0.1μm)为原料,经1100~1350℃热处理制备了粉煤灰基堇青石陶瓷试样。研究了分别添加质量分数0、0.5%、1%和1.5%的氟锆酸钾对粉煤灰基堇青石陶瓷的物相转变、物理性能以及显微结构的影响。结果显示,当烧成温度为1300℃,氟锆酸钾的添加量(w)从0增加至0.5%时,粉煤灰基堇青石陶瓷试样的体积密度由1.82 g·cm^(-3)提高至2.02 g·cm^(-3),耐压强度由342 MPa增加至511 MPa,室温到800℃的平均热膨胀系数由3.12×10^(-6)℃^(-1)降低至2.48×10^(-6)℃^(-1)。氟锆酸钾促进物相转变及改善烧结性能的原因在于氟锆酸钾生成锆英石的反应促进了镁铝尖晶石的生成及其向堇青石的转化;分解过程中生成的氟化氢气体与部分固相反应,提高了煅烧过程中高温熔体的流动性,促进了材料的液相烧结。

关键词：堇青石粉煤灰物相转变热膨胀系数

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铜铁类水滑石光化学催化降解染料和氨氮应用

硅酸盐学报 2020年第5期48卷 730-738页

作者：赵国萍王杨杨李娜孙盛睿刘阳桥浙江天地环保科技有限公司杭州311121 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

采用共沉淀法制备铜铁类水滑石(CuFe LDH),将其应用于染料和氨氮的光-次氯酸钠协同催化降解实验中,研究了Cu-Fe比例对CuFe LDH形貌的影响,及CuFe LDH对亚甲基蓝(MB)和氨氮的光化学催化降解效果。结果表明:比例在2:1~4:1时均能形成LDH结... 详细信息

采用共沉淀法制备铜铁类水滑石(CuFe LDH),将其应用于染料和氨氮的光-次氯酸钠协同催化降解实验中,研究了Cu-Fe比例对CuFe LDH形貌的影响,及CuFe LDH对亚甲基蓝(MB)和氨氮的光化学催化降解效果。结果表明:比例在2:1~4:1时均能形成LDH结构,Cu-Fe比例为3:1时,降解MB的动力学常数是无催化剂的7.9倍,反应1 min时氨氮的降解率为99.5%高于无催化剂的66.6%;利用自由基捕获剂证明降解过程主要由超氧自由基实现,同时存在氯自由基和少量羟基自由基;CuFe LDH在光化学催化过程中实现了表面活性位点的持续再生和电子‒空穴对的高效分离。

关键词：铜铁类水滑石次氯酸钠亚甲基蓝氨氮超氧自由基

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冰脊对极地冰下航道流场特性影响研究

船舶力学 2024年第7期28卷 1008-1017页

作者：孙盛石玉云李志富江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212001

冰脊是极地冰层下表面典型结构特征之一,掌握冰脊与冰下流场的相互作用规律,对于理解极地冰下航道适航特性及近冰面潜水器操纵运动具有重要的指导意义。为了探究冰脊对近冰面流场的影响及作用范围,本文基于极地实测数据建立五组典型分... 详细信息

冰脊是极地冰层下表面典型结构特征之一,掌握冰脊与冰下流场的相互作用规律,对于理解极地冰下航道适航特性及近冰面潜水器操纵运动具有重要的指导意义。为了探究冰脊对近冰面流场的影响及作用范围,本文基于极地实测数据建立五组典型分布间距冰脊流场,利用Fluent软件平台,通过稳态求解Reynolds应力方程模型(RSM)进行数值研究,重点分析冰脊间距对冰下流场特性的影响规律。同时,探究冰脊对冰下流场干扰的辐射深度。研究表明:连续冰脊对冰脊间尾涡具有拉伸效应;根据冰脊对冰下流场的干扰程度,辐射深度可分为强辐射区、稳定辐射区和无影响区三个区间。

关键词：冰脊冰下航道适航特性 RSM 尾涡