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FTIR与XRD的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO2空心微球制备机理研究

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光谱学与光谱分析 2019年第8期39卷 2360-2365页

作者：张浩徐远迪刘秀玉安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002

随着社会经济的发展,环境空气品质已经成为研究热点。 TiO 2是一种化学稳定性高,耐腐蚀性强,对人体无毒无害的N型半导体材料。利用TiO 2的光催化性能提高室内环境空气品质已经成为研究焦点,但是由于TiO 2只能在紫外光源下才具有较高的... 详细信息

随着社会经济的发展,环境空气品质已经成为研究热点。 TiO 2是一种化学稳定性高,耐腐蚀性强,对人体无毒无害的N型半导体材料。利用TiO 2的光催化性能提高室内环境空气品质已经成为研究焦点,但是由于TiO 2只能在紫外光源下才具有较高的光催化效率,而在可见光源下的光催化效率较低,从而极大的限制了TiO 2在室内环境领域的发展。因此,研发在可见光源下具有良好光催化性能的TiO 2复合材料势在必行。利用元素掺杂改性技术与提高比表面积方法可以改善光催化反应过程中量子效率和对光能的利用率,以加快电子和空穴向表面迁移的速率同时降低光生载流子的复合机率。以二氧化硅SiO 2为模板、聚乙烯吡咯烷酮为成膜剂、硝酸铈Ce(NO 3) 3·6H 2O和硝酸铜Cu(NO 3) 2·3H 2O为改性剂采用溶胶-凝胶法制备均匀粒度分布的Ce-Cu/TiO 2空心微球,并将制备过程分为四个阶段,即纳米SiO 2球模板的制备、 Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球凝胶的制备、 Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球的制备和Ce-Cu/TiO 2空心微球的制备。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)与X射线衍射仪(XRD)对Ce-Cu/TiO 2空心微球的制备过程各阶段生成物进行测试与分析,即在纳米SiO 2球模板的制备阶段从微观角度研究纳米SiO 2球模板的搭建过程,在Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球凝胶的制备阶段研究TiO 2附着于纳米SiO 2球模板的过程,在Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球的制备阶段研究煅烧工艺对Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球中晶相与结构的影响,在Ce-Cu/TiO 2空心微球的制备阶段研究氢氧化钠溶液对Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球中纳米SiO 2球模板洗涤效果的影响。利用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对Ce-Cu/TiO 2空心微球的光响应性能进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO 2空心微球对可见光源的利用效率。利用激光粒度分析仪(LPSA)与扫描电子显微镜(SEM)对Ce-Cu/TiO 2空心微球的粒度分布与微观形貌进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO 2空心微球的均匀粒度分布效果。结果表明:以Si—O—Si基团构建非晶体结构的无定形态纳米SiO 2球模板,有利于聚乙烯吡咯烷酮在纳米SiO 2球模板表面附着,从而控制Ce-Cu/TiO 2空心微球的空腔结构。 Ce-Cu掺杂基本进入TiO 2晶体,极少进入纳米SiO 2球模板晶体,从而抑制了Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球中TiO 2由锐钛矿相向金红石相的转变。 Ce-Cu掺杂TiO 2可以促使TiO 2内部形成新的能级,实现能量较小的光子捕获e -和h +,从而提高Ce-Cu/TiO 2空心微球对可见光源的利用效率。 Ce-Cu/TiO 2空心微球的表面光滑且不存在明显的缺陷,其形貌呈现良好的球体且粒径分布均匀,即 d 90 为219.54 nm, d 50 为151.60 nm、 d 10 为103.84 nm,以及 d 90 -d 10 为115.70 nm。研究结果为进一步获得可见光源下具有良好光催化性能的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO 2空心微球提供理论依据和研究基础。

关键词： Ce-Cu TiO 2 空心微球 FTIR XRD 均匀粒度分布

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改性多孔钢渣基橡胶复合材料制备机理

过程工程学报 2019年第2期19卷 387-392页

作者：张浩徐远迪方圆安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002

以磷酸与硅烷偶联剂KH550处理钢渣获得改性多孔钢渣,用其取代部分炭黑与橡胶复合制备改性多孔钢渣基橡胶复合材料,用傅立叶变换红外光谱仪表征多孔钢渣和改性多孔钢渣制备阶段生成物的组成结构,用X射线衍射仪表征不同制备阶段生成物的... 详细信息

以磷酸与硅烷偶联剂KH550处理钢渣获得改性多孔钢渣,用其取代部分炭黑与橡胶复合制备改性多孔钢渣基橡胶复合材料,用傅立叶变换红外光谱仪表征多孔钢渣和改性多孔钢渣制备阶段生成物的组成结构,用X射线衍射仪表征不同制备阶段生成物的矿物组成。用比表面积与孔隙度吸附仪表征多孔钢渣的孔结构,从微观层面揭示复合材料的制备机理。依据相关国家标准对复合材料的拉伸强度、撕裂强度和邵尔A硬度进行测试。结果表明,适量磷酸在不破坏钢渣结构的前提下可有效去除钢渣中的大部分f-CaO,形成具有良好比表面积与孔体积的多孔钢渣。硅烷偶联剂KH550在多孔钢渣表面被吸附并与羟基发生化学作用,使多孔钢渣表面组成结构发生变化,改善其表面的无机特性。复合材料中橡胶与改性多孔钢渣以物理方式复合,橡胶对改性多孔钢渣包裹良好。硫化过程中橡胶内部线型大分子转变为三维网状结构,改性多孔钢渣中的Ca_2SiO_4发生水化反应形成Ca(OH)_2。

关键词：钢渣橡胶制备机理力学性能

基于正交设计与多元非线性回归分析Cu-Ce/TiO_2的光-湿性能

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复合材料学报 2017年第9期34卷 2093-2098页

作者：张浩徐远迪刘秀玉唐刚安徽工业大学建筑工程学院马鞍山243032

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO3)3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO2。通过正交设计与多元非线性回归结合分析Cu-Ce负配载量、Cu与Ce摩尔比、烧结温度对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的显著性。获得优化Cu-Ce/TiO2制备参数,... 详细信息

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO3)3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO2。通过正交设计与多元非线性回归结合分析Cu-Ce负配载量、Cu与Ce摩尔比、烧结温度对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的显著性。获得优化Cu-Ce/TiO2制备参数,运用SEM、LPSA、XRD和UV-Vis对优化Cu-Ce/TiO2进行性能研究和表征分析。结果表明,各因素对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的影响重要程度顺序:Cu-Ce负配载量>Cu与Ce摩尔比>烧结温度>空白因素。优化Cu-Ce/TiO2制备参数:Cu-Ce负配载量为3.26%、Cu与Ce摩尔比为0.87∶1、烧结温度为505℃。优化Cu-Ce/TiO2的湿性能为0.0869g·g-1,光催化性能为50.7%。Cu-Ce/TiO2形貌较好,粒径分布为1 183.68~3 916.05nm,促使吸收边带发生红移。

关键词： Cu-Ce/TiO2 光-湿性能正交设计多元非线性回归湿性能光催化性能

制备均匀粒度分布的棕榈醇-棕榈酸-月桂酸@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料

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复合材料学报 2018年第5期35卷 1236-1243页

作者：张浩杨小妮徐远迪刘秀玉安徽工业大学建筑工程学院马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 马鞍山243002 西安建筑科技大学华清学院西安710043

以Ce-La-TiO_2空心微球作为载体材料,棕榈醇(H)-棕榈酸(PA)-月桂酸(LA)作为相变材料,采用溶胶-凝胶法和真空吸附法制备H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料。通过均匀设计与径向基函数(RBF)神经网络结合,考察制备因素(如磁力搅拌转... 详细信息

以Ce-La-TiO_2空心微球作为载体材料,棕榈醇(H)-棕榈酸(PA)-月桂酸(LA)作为相变材料,采用溶胶-凝胶法和真空吸附法制备H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料。通过均匀设计与径向基函数(RBF)神经网络结合,考察制备因素(如磁力搅拌转速、恒温回流温度、煅烧升温速度和真空恒温干燥箱真空度)对H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料粒度分布的影响,并且对粒度分布最均匀的H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料进行表征与测试。结果表明,当扩展系数为0.45~0.55时,RBF神经网络具有最佳的逼近效果。粒度分布最均匀H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料的制备工艺参数为:磁力搅拌转速为1 762r/min、恒温回流温度为66.9℃、煅烧升温速度为2.43℃/min和真空恒温干燥箱真空度为0.58MPa。基于上述制备参数,中位径d50为190.02nm,粒径分布区间的实测值为180.50nm,实测值与预测值吻合较好,相对误差为3.58%。在相对湿度35%~85%的平衡含湿量为0.0369~0.1702g/g,相变温度为24.21~29.48℃,相变焓为31.24~33.07J/g,经过5h对甲醛的降解效率为56.92%。

关键词：均匀粒度分布径向基函数(RBF)神经网络棕榈醇-棕榈酸-月桂酸 Ce-La-TiO2 光-热-湿复合材料相变调温性能储湿调湿性能光催化性能

复配表面活性剂协同湿式纤维栅捕集煤粉性能研究

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复配表面活性剂协同湿式纤维栅捕集煤粉性能研究

作者：徐远迪安徽工业大学

学位级别：硕士

当前,煤矿在开采的过程中会存在煤粉的泄漏和扩散,不仅会污染环境,还会引发爆炸事故。目前国内普遍采用喷雾降尘的方式对煤粉进行处理,然而,仅通过水喷雾装置对煤粉进行脱除,并不能够达到理想的除尘效果。本文通过理论分析、气-液两相... 详细信息

当前,煤矿在开采的过程中会存在煤粉的泄漏和扩散,不仅会污染环境,还会引发爆炸事故。目前国内普遍采用喷雾降尘的方式对煤粉进行处理,然而,仅通过水喷雾装置对煤粉进行脱除,并不能够达到理想的除尘效果。本文通过理论分析、气-液两相数值模拟及实验研究,设计了一种新型的除尘装置,从而改善喷雾降尘效率,为煤粉的防控提供参考。在喷雾除尘机理、表面活性剂降尘机理以及湿式纤维栅降尘机理的基础上,分析影响除尘效率的重要因素,对几种除尘机理在协同作用下捕集无烟煤粉的性能进行研究。基于流体动力学理论,通过Fluent软件建立模型并划分网格,模拟不同喷雾压力、雾化角对雾滴运动情况的影响及纤维丝间距对雾滴拦截效果的影响。模拟结果表明,雾化压力为8MPa时雾化效果较好;雾化角为80°时,雾化面积大,雾滴分布比较均匀;当纤维丝间距为1mm时,纤维栅对雾滴的阻滞作用更强,雾滴易于在纤维网表面形成水膜,并且分散面积大,对粉尘的捕集效果更有利。基于数值模拟的结果,选取雾化角80°的喷嘴用于喷雾装置中,将表面活性剂降尘和湿式过滤除尘的良好特性进行有效结合,构建新型表面活性剂湿式过滤除尘设备,并在保证了除尘器的工作性能的前提下,研究表面活性剂的配比、纤维栅的目数、喷雾压力、箱体内部风速等参数对除尘效率的影响。实验结果显示,同单一纤维栅除尘系统相比,添加喷雾和表面活性剂之后的除尘装置对煤粉的捕集效率有明显提高;其中,喷雾压力和箱体内部风速的增大都使得除尘效率随之增大,并且表面活性剂的添加使得除尘效率相较纯水喷雾来说又有着显著的提升,可以得出表面活性剂能够有效提高喷雾捕集煤粉的效果;通过对比三种复配表面活性剂对除尘效率的影响结果得知,采用LAB-35+X-100复配溶液的除尘效率最高,在喷雾压力为8MPa时,可达97.03%;相较于单一纤维栅而言,添加表面活性剂之后系统的除尘效率最高提升了12.46%。将数值模拟和实验研究对比得出,喷雾压力对除尘效果均发挥了正向作用,二者得出的结果具有一致性。本次研究可以为工业除尘中实现粉尘的有效防治提供参考。

关键词：表面活性剂纤维栅除尘效率数值模拟实验研究

优化制备粒度均匀分布的Ce-Cu/TiO_2空心微球及其光-湿性能

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过程工程学报 2019年第1期19卷 195-201页

作者：张浩徐远迪刘秀玉安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002 新加坡国立大学机械工程学院新加坡117576

以Ce(NO_3)_3×6H_2O和Cu(NO_3)_2×3H_2O为改性剂制备Ce-Cu/TiO_2空心微球,通过均匀设计与BP神经网络模型优化Ce-Cu/TiO_2空心微球的制备工艺参数。用激光粒度分析仪对Ce-Cu/TiO_2空心微球的粒度分布进行测试,用SEM和TEM对Ce-Cu/TiO_2空心微球的微观形貌进行表征,用比表面积及孔径测定仪对Ce-Cu/TiO_2空心微球的孔结构进行测试,采用等温吸放湿法对粒度均匀分布的Ce-Cu/TiO_2空心微球的湿性能进行测试,用紫外-可见分光光度计测试其光性能。结果表明,粒度均匀分布的Ce-Cu/TiO_2空心微球制备工艺参数为:磁力搅拌速度VMS=910 r/min、溶液B加入溶液A的速度VAB=1.32 mL/min、溶液D加入溶液C的速度VCD=0.86m L/min、煅烧升温速度VTC=2.47℃/min和煅烧温度TC=485℃,所制空心微球d10=103.74nm,d50=141.46 nm和d90=188.84 nm,粒径分布区间d90-d10为85.10 nm,空心微球具有良好的光-湿性能,1～6 h对甲醛气体的降解率为21.6%～53.9%,相对湿度32.28%～84.34%的平衡含湿量为0.0364～0.2746 g/g。

关键词： Ce-Cu掺杂光-湿性能 TiO2 粒度均匀分布优化

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表面活性雾滴联合金属网栅增效除尘

化工进展 2023年第1期42卷 546-552页

作者：邓权龙丁厚成徐远迪蒋仲安杨岚孙雪霏安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243002 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为进一步探索新型高效的复合式湿式除尘方法,基于表面活性剂增效润湿、喷雾降尘、水膜捕尘理论,构建了喷雾协同金属网栅除尘试验装置,通过对表面活性溶液性质的测试,优选出AES、LAB-35、X-100共三种活性剂进行试验,探究风速、喷雾压力... 详细信息

为进一步探索新型高效的复合式湿式除尘方法,基于表面活性剂增效润湿、喷雾降尘、水膜捕尘理论,构建了喷雾协同金属网栅除尘试验装置,通过对表面活性溶液性质的测试,优选出AES、LAB-35、X-100共三种活性剂进行试验,探究风速、喷雾压力、网孔目数、网栅层数和粉尘浓度对除尘性能的影响规律。研究结果表明:除尘效率随着风速增大呈现先逐渐升高、后缓慢下降的趋势,当风速为0.8m/s时达到峰值;随着目数、层数、喷雾压力增加,除尘效率有所升高,同时导致系统阻力或耗水量的增加,需要综合平衡;入口粉尘浓度的增大致使除尘效率先增大然后降低,当浓度为400mg/m^(3)时,效率最高达96.74%;三种表面活性雾滴中,0.4%LAB-35雾滴除尘效率最高,其次为0.4%AES雾滴,最低为0.4%X-100雾滴。综上,与纯水喷雾联合金属网栅除尘相比,表面活性喷雾具有较好的增效作用,能够为新型湿式除尘设备的研发提供参考。

关键词：湿式除尘喷雾表面活性剂金属网栅粉体技术优化

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钢渣改性活性炭的制备及其降解甲醛性能

过程工程学报 2019年第6期19卷 1228-1233页

作者：张浩徐远迪张磊刘秀玉安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002

以钢渣和助磨剂(乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇按体积比1:1:1混合)制备钢渣超细粉,用其对活性炭进行改性处理,获得钢渣改性活性炭,研究了钢渣种类、助磨剂用量和钢渣超细粉用量对钢渣改性活性炭降解甲醛性能的影响,分析了钢渣的化学成分... 详细信息

以钢渣和助磨剂(乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇按体积比1:1:1混合)制备钢渣超细粉,用其对活性炭进行改性处理,获得钢渣改性活性炭,研究了钢渣种类、助磨剂用量和钢渣超细粉用量对钢渣改性活性炭降解甲醛性能的影响,分析了钢渣的化学成分、钢渣超细粉的粒度分布及结构、钢渣改性活性炭的微观结构。结果表明,450 g热闷渣与6 g助磨剂制备的钢渣超细粉用量10 g、活性炭30 g、无水乙醇50 g制备的钢渣改性活性炭具有良好的降解甲醛性能,12 h后甲醛降解率为60.9%。热闷渣中Fe2O3和MnO含量高,有利于甲醛在具有孔结构的活性炭中富集与催化降解;适量的助磨剂可显著减小钢渣超细粉的粒径,改善其粒度分布均匀程度,有利于增加钢渣超细粉与活性炭、甲醛的接触面积;可抵消由于活性炭孔隙率与比表面积降低导致的吸附性能下降,提高钢渣改性活性炭降解甲醛的性能。

关键词：钢渣活性炭改性甲醛降解

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高层建筑火灾烟气流动对疏散影响的模拟研究

中国安全科学学报 2020年第12期30卷 118-124页

作者：丁厚成徐远迪邓权龙连志虚安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243000

高层建筑在发生火灾时存在着顶棚射流和烟囱效益的现象,这些现象都会对人员疏散造成不利影响。为了进一步探究高层建筑火灾烟气流动对安全疏散的影响,将六安市一幢21层建筑作为研究对象,建立楼层和楼梯的几何模型,运用火灾模拟软件(FDS... 详细信息

高层建筑在发生火灾时存在着顶棚射流和烟囱效益的现象,这些现象都会对人员疏散造成不利影响。为了进一步探究高层建筑火灾烟气流动对安全疏散的影响,将六安市一幢21层建筑作为研究对象,建立楼层和楼梯的几何模型,运用火灾模拟软件(FDS)对高层建筑进行数值模拟,研究烟气流动特性以及相关参数的变化特征,得出火灾烟气蔓延对安全疏散的影响结果。模拟结果表明:烟气的温度相比于减光性对疏散的影响更大;烟气流动速度和火源的热释放速率(HRR)有着直接联系,火源HRR较小时,疏散时间充足,适当控制火源HRR可以为疏散提供更多时间;在建筑较高楼层合理设置消防电梯更有助于疏散效率的提高。

关键词：高层建筑火灾烟气流动数值模拟疏散热释放速率(HRR)