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纤维素/ZIF-8复合多孔材料的构筑及其CO2吸附性能研究

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纤维素/ZIF-8复合多孔材料的构筑及其CO2吸附性能研究

作者：乔龙飞西安理工大学

学位级别：硕士

温室气体的过度排放,破坏了自然界原有的碳平衡,从而导致全球变暖等一系列危害公共健康安全的气候危机。碳捕获、利用与储存(CCUS)技术为从工业过程中捕获与利用CO2提供了有效方案。固体吸附剂的开发对CO2捕获技术的发展与突破至关重要... 详细信息

温室气体的过度排放,破坏了自然界原有的碳平衡,从而导致全球变暖等一系列危害公共健康安全的气候危机。碳捕获、利用与储存(CCUS)技术为从工业过程中捕获与利用CO2提供了有效方案。固体吸附剂的开发对CO2捕获技术的发展与突破至关重要。目前,吸附剂在实际应用中仍存在吸附效率低下、分离选择性较差、循环再生性能弱等问题。针对以上问题,研究者们通常以增加CO2吸附位点以及低成本、可再生为出发点,通过对多孔材料的孔径结构和表面官能团进行设计与调控,构建出精准、高效、可循环利用的多孔吸附剂材料。基于此,本文集成纤维素和ZIF-8双重优势,构建纤维素/ZIF-8复合多孔材料,全面探究了纤维素/ZIF-8复合多孔材料在CO2吸附领域的应用潜力。主要研究内容如下:(1)以三维纤维素醇凝胶(CA)为骨架,结合水解处理,在CA上原位生长ZIF-8;与CA相比,纤维素/ZIF-8复合醇凝胶(CZA)具有更大比表面积和优异的热稳定性。随后,对复合材料进行KOH活化处理,制备具有分级多孔结构的N掺杂多孔碳(HNC)。深入探讨了 HNC样品孔结构和表面化学对CO2捕获的关键作用。HNC-350-850兼具丰富的含N官能团和分级多孔结构都提高了 CO2吸附量。其中含N官能团能与CO2分子产生路易斯酸碱中和作用,而分级多孔结构为CO2分子提供了快速通道。在CO2吸附性能评价中,HNC-350-850具有优异的CO2吸附量,在1 bar,0℃和25℃下,CO2吸附量分别为6.21和3.56 mmol/g,同时在25℃下具有良好的CO2/N2(15/85)吸附选择性(16.31)和较高的等量吸附热Qst(41.5 kJ/mol),此外,吸附/解吸附循环10次,其CO2吸附量几乎没有衰减。(2)以ZIF-8晶体为前驱体,采用热致相分离结合异位混合的方式,制备纤维素/ZIF-8整体多孔材料。探究了 ZIF-8含量和活化温度对纤维素/ZIF-8复合整体碳材料(CZMC)结构与CO2吸附性能的影响。20-CZMC-800在1 bar,0℃和25℃条件下CO2吸附量分别为7.30和4.26 mmol/g,与大多数报道的多孔碳相比极具竞争力。此外,在10个吸附/解吸附循环后,其CO2吸附容量仍保持其初始值的96%,吸附循环性较好;CO2/N2 IAST吸附选择性在25℃下为20.3,等量吸附热Qst为25.9kJ/mol,表明其具有优异的可回收性和良好的选择性。采用密度泛函理论(DFT)和巨正则蒙特卡罗(GCMC)理论,进一步深入讨论了含N官能团和ZnO晶体对CO2吸附的影响。结果表明,N掺杂与ZnO的协同作用增强了多孔碳的吸附性能。

关键词：纤维素 ZIF-8 醇凝胶整体材料分层N掺杂多孔碳 CO2吸附

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超支化环氧树脂涂料的制备及防腐性能研究

超支化环氧树脂涂料的制备及防腐性能研究

作者：张乔西安工业大学

学位级别：硕士

金属腐蚀是导致海洋工程装备寿命缩减、发生重大安全事故的最直接因素之一,采取有效防护措施减缓金属构件的腐蚀具有重大意义。有机涂层由于施工简便、适应性广、防腐综合成本相对较低、涂装期短并可取得较好的防腐效果等优点成为各类... 详细信息

金属腐蚀是导致海洋工程装备寿命缩减、发生重大安全事故的最直接因素之一,采取有效防护措施减缓金属构件的腐蚀具有重大意义。有机涂层由于施工简便、适应性广、防腐综合成本相对较低、涂装期短并可取得较好的防腐效果等优点成为各类防腐措施中使用最广的防腐技术。环氧树脂因为对金属表面附着力好,耐腐蚀性能可靠,而被广泛应用。但是,环氧树脂存在韧性差、脆性大及粘度大不利于操作等问题。超支化结构是一种球状的分子结构活性高,并且粘度低、稳定性好、官能度高、溶解性好。因此,本文从以超支化环氧树脂为基体,设计新型结构的固化剂,制备无溶剂型环氧涂料,并将其应用于金属材料的表面防腐,以提高金属材料的使用寿命。主要内容如下:（1）通过“A2+B3”的质子转移聚合一锅法制备超支化环氧树脂,利用巯基与氨基的反应制备出可室温下快固化的环氧固化剂,对超支化环氧树脂进行固化行为的研究。首先,通过水杨醛与乙二胺的缩合反应,制备得到A2-CN单体。调整A2-CN与B3的比例,当A2-CN:B3=1:10时,该超支化环氧树脂（HPB-CN）的支化度为0.54,粘度为3680 m Pa·s,环氧值为0.52,且分子量分布均匀,玻璃化转变温度为-48℃。其次,基于超支化结构的启发,通过三功能团的三羟甲基丙烷三（3-巯基丙酸酯）(TMPMP)与二官能度的甲苯二异氰酸酯（TDI）反应,得到大分子结构的固化剂TSE。调整该大分子固化剂与二乙烯三胺的质量,得到不同结构的固化剂TSNE。对HPB-CN进行固化性能的研究,当固化剂为TSNE1:3,含量为20%时,其拉伸强度为68.36 MPa,断裂伸长率为18.72%,弯曲强度为2.55 MPa。最后,通过DSC对HPB-CN的固化行为进行了研究,结果表明在20%的TSNE1:3的情况下,HPB-CN的固化效果最好。（2）无溶剂HPB-CN涂料的制备主要分为两个步骤。一是HPB-CN清漆的制备。通过加入活性稀释剂来降低树脂基体的粘度,以方便使用。二是涂料的配制。在HPB-CN清漆的基础上加入无机填料来制备HPB-CN涂料。探讨了稀释剂种类、稀释剂含量及固化剂含量对HPB-CN清漆性能的影响。结果表明,在稀释剂为二官能度1,6-已二醇二缩水甘油醚,含量为20%,固化剂TSNE1:3含量为20%时,该HPB-CN清漆的性能最佳,其拉伸强度为59.89 MPa,断裂伸长率为18.72%,弯曲强度为5.17 MPa。以性能最佳的HPB-CN清漆为基体,以云母粉为无机填料来制备HPB-CN涂料。探究了云母粉含量及固化剂含量对HPB-CN涂料性能的影响。结果表明,在m云母粉:m HPB-CN清漆=0.5:1时,固化剂TSNE1:3含量为15%,HPB-CN涂料的拉伸强度为53.66 MPa,弯曲强度为5.17 MPa,固化后的膜平整光滑,固含量在98%以上,可作为良好的涂料应用。（3）对制备的HPB-CN体系的材料通过对涂层耐溶剂性能的测试、盐雾试验和电化学测试对防腐行为进行研究进行防腐性能的研究。HPB-CN在自制的固化剂固化后表现出高的耐介质性能,在3.5%Na Cl中浸泡30天后不起皮脱落,通过电化学阻抗分析,其阻抗模量|Z|0.01 Hz仍在10～9,并未有明显的下降,可做为金属的防腐涂层使用。

关键词：环氧树脂超支化聚合物无溶剂涂料防腐

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交流电场下变压器油中贴壁气泡形变特性

高电压技术 2024年第2期50卷 816-824页

作者：张哲滔张锐郭冲张乔根西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

气泡是油纸绝缘系统的典型缺陷,会显著地降低变压器油的绝缘性能。为了明晰气泡对油纸绝缘系统的危害,搭建了油中贴壁气泡动力学观测平台,研究吸附于电极表面的气泡在交流电场中的形变特性及影响规律。结果发现:油中贴壁气泡沿电场方向... 详细信息

气泡是油纸绝缘系统的典型缺陷,会显著地降低变压器油的绝缘性能。为了明晰气泡对油纸绝缘系统的危害,搭建了油中贴壁气泡动力学观测平台,研究吸附于电极表面的气泡在交流电场中的形变特性及影响规律。结果发现:油中贴壁气泡沿电场方向拉伸并以100 Hz的频率进行脉动变形;随着电场强度、气泡半径和温度的增大,气泡的变形程度也逐渐增大。基于相场方法搭建了气液两相流仿真模型,仿真与实验结果相互验证,揭示了气泡变形的本质为电场力和表面张力作用的平衡。气泡会影响油隙电场分布,其内部场强随气泡沿电场方向的拉伸而降低。该文研究可为深入评估气泡对液体绝缘的危害和变压器的绝缘设计提供参考。

关键词：变压器油交流电场贴壁气泡形变特性相场方法

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HEVC视频加密技术综述

通信学报 2024年第7期45卷 206-222页

作者：叶清刘小兵荣里何俊霏张乔嘉海军工程大学信息安全系湖北武汉430033 海军工程大学舰船综合试验训练基地湖北武汉430033

针对视频数据在传输和存储过程中存在被非法获取和恶意破坏的问题,从高效视频编码(HEVC)标准和加密技术出发,对HEVC视频编码标准下的加密技术进行综述。回顾了视频编码技术的发展历程,介绍了HEVC视频编码标准,讨论了视频加密技术常见攻... 详细信息

针对视频数据在传输和存储过程中存在被非法获取和恶意破坏的问题,从高效视频编码(HEVC)标准和加密技术出发,对HEVC视频编码标准下的加密技术进行综述。回顾了视频编码技术的发展历程,介绍了HEVC视频编码标准,讨论了视频加密技术常见攻击方法及性能评估指标,全面梳理与详细分析了不同视频加密技术性能及其优缺点,展望了视频加密技术的发展趋势,旨在为视频加密技术的研究和应用提供参考。

关键词：高效视频编码加密感兴趣区域帧内预测模式运动矢量差熵编码

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大功率高频变压器绝缘问题研究综述

中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3306-3326,I0032页

作者：尚星宇庞磊卜钦浩吴治诚张乔根电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

高频变压器是电力电子变换系统中负责电气隔离和电压变换的关键器件。大功率高频变压器紧凑化的结构使其复合绝缘或浇注绝缘承受严苛的电、热和机械应力,给绝缘设计带来很大挑战。该文首先回顾了高频变压器的应用背景和结构形式,然后分... 详细信息

高频变压器是电力电子变换系统中负责电气隔离和电压变换的关键器件。大功率高频变压器紧凑化的结构使其复合绝缘或浇注绝缘承受严苛的电、热和机械应力,给绝缘设计带来很大挑战。该文首先回顾了高频变压器的应用背景和结构形式,然后分析了高频变压器主绝缘和纵绝缘承受的电压应力,指出变压器局部介电损耗的问题,从优化设计的角度表明了功率密度与绝缘可靠性之间的矛盾,并阐明了高频变压器绝缘承受机械应力。提取了近年来高频变压器样机的绝缘设计中常用的绝缘材料、绝缘形式、绝缘等级,分析了绝缘设计对变压器体积、电场分布及寄生参数等的影响,提出绝缘设计流程的改进方向。高频电压下聚合物绝缘的介电损耗、局部放电和空间电荷特性是目前相关研究的关注重点,而这些因素之间通常互相耦合。分析归纳了高频方波波形参数和温度等条件对局部放电、绝缘寿命、空间电荷和电树枝发展规律的影响,指出研究领域的空白。最后,对高频变压器应力特点、绝缘设计和绝缘问题研究现状进行了总结。

关键词：高频变压器高频电压多应力电介质绝缘绝缘设计

物联网技术在人工黄土边坡稳定性监测中的应用研究

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物联网技术 2024年第6期14卷 116-118页

作者：乔龙甘肃智广地质工程勘察设计有限公司甘肃兰州730030

由于当前人工黄土边坡稳定性监测效果不佳,为此研究了物联网技术在人工黄土边坡稳定性监测中的应用。首先利用物联网技术部署不同传感器完成边坡数据采集。然后,提取边坡稳定性监测独立树的训练样本,并对独立树进行约束输出集合数据。... 详细信息

由于当前人工黄土边坡稳定性监测效果不佳,为此研究了物联网技术在人工黄土边坡稳定性监测中的应用。首先利用物联网技术部署不同传感器完成边坡数据采集。然后,提取边坡稳定性监测独立树的训练样本,并对独立树进行约束输出集合数据。通过传感器采集边坡数据并使用GPS定位技术对边坡边界进行测量和标记。运用GIS工具将结构数据与边坡数据叠加以建立合适的弹性结构模型。利用加权算法搜索不同节点的最优解,获取准确监测数据后计算不同传感器之间的置信距离。最后,通过比较阈值附近的模糊程度,实现信息融合并实现同步监测。测试结果表明,经过12期的观测,边坡变形量监测与实际值之间的滤波残差结果均在0~0.4 mm,符合预期设定的精度目标,实现了物联网技术在人工黄土边坡稳定性监测中的有效应用。

关键词：物联网技术黄土边坡稳定性监测 GPS定位 GIS 加权算法

基于充电导体模型的水力压裂电磁响应特征分析

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石油地球物理勘探 2024年第1期59卷 151-159页

作者：李帝铨李富张乔勋黄亚别勇杰胡艳芳中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083 有色资源与地质灾害探测湖南省重点实验室湖南长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 湖南继善高科技有限公司湖南长沙410208

随着中国非常规、超低渗油气资源的大力开发,压裂监测技术迎来重大发展机遇。电磁法在地球物理探测方面具有成本低、时效性强、探测深度大等优点,但面对大深度压裂环境,电磁压裂监测技术的可行性亟须论证。基于充电导体和电偶极源扩散... 详细信息

随着中国非常规、超低渗油气资源的大力开发,压裂监测技术迎来重大发展机遇。电磁法在地球物理探测方面具有成本低、时效性强、探测深度大等优点,但面对大深度压裂环境,电磁压裂监测技术的可行性亟须论证。基于充电导体和电偶极源扩散电磁场理论,首先构建了不同深度和不同长度下的裂缝压裂模型,分析了各模型的地面总场及异常场的电磁响应特征。分析结果表明:利用井地电磁法进行压裂监测时,观测总场对裂缝长度增加引起的电磁响应不敏感,异常场存在低值带;深度为4000 m时,电磁异常小于1%,深度越大异常场衰减越严重,且相邻测点间异常场的绝对值与深度呈负相关,电磁法压裂监测技术难以兼顾探测精度与探测深度。然后,通过建立压裂监测物理模型,分析实测数据电磁异常曲线特征,验证了理论计算的正确性。最后,结合前人理论成果和实践经验,提出了一种井中激发—地面接收的测网式电磁法压裂监测观测系统,对测区范围与测点间距进行合理约束,系统具有野外施工简捷、监测深度大等优势,为电磁法压裂监测提供了新的发展方向。

关键词：充电导体电磁监测探测深度低值带水力压裂

高寒地区煤矿带式输送机煤粉冻黏原因分析及对策

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矿业装备 2024年第3期 166-168页

作者：乔龙内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司元宝山露天煤矿内蒙古赤峰024000

在高寒地区的煤矿,由于井下气温低,煤粉水分大,且易结冻。冬季,受井下环境的影响,煤粉容易在输送带上结冻,黏住输送带或支架、托辊等设备。在生产过程中,如遇此类情况时应立即停机并进行清理,以免造成设备损坏或人员伤亡。煤矿井下输送... 详细信息

在高寒地区的煤矿,由于井下气温低,煤粉水分大,且易结冻。冬季,受井下环境的影响,煤粉容易在输送带上结冻,黏住输送带或支架、托辊等设备。在生产过程中,如遇此类情况时应立即停机并进行清理,以免造成设备损坏或人员伤亡。煤矿井下输送带使用过程中常常出现冻黏问题,若不及时处理,则会造成设备损坏、人员伤亡等问题。介绍了煤矿井下带式输送机冻黏问题产生的原因并提出了针对性的解决方案。

关键词：冻黏煤粉井下带式输送机高寒地区煤矿

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分析矿山机电设备的维护与管理

世界有色金属 2024年第1期 37-39页

作者：乔龙内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司元宝山露天煤矿内蒙古赤峰024000

随着市场经济的建设与完善,在各个领域中应用了多样化、现代化的机械设备。为了保障各种技术手段的合理应用,要对矿山机电设备的日常管理以及维护工作进行系统的分析,通过科学的方式进行优化完善,这样才可以有效的降低各种故障隐患问题... 详细信息

随着市场经济的建设与完善,在各个领域中应用了多样化、现代化的机械设备。为了保障各种技术手段的合理应用,要对矿山机电设备的日常管理以及维护工作进行系统的分析,通过科学的方式进行优化完善,这样才可以有效的降低各种故障隐患问题出现的几率,进而充分提高矿山开采工作的效率与质量。

关键词：矿山机电设备维护与管理信息化安全