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沥青基活性炭纤维的制备及其吸附和抗菌性能研究

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沥青基活性炭纤维的制备及其吸附和抗菌性能研究

作者：王致明武汉科技大学

学位级别：硕士

作为一种纤维状的新型活性炭材料,活性炭纤维具有比表面积大、孔隙发达、吸附速率快、吸附容量大等优点,在污水处理、储能、贵金属回收等领域受到广泛关注。同时,活性炭纤维作为一种优良的抗菌材料载体,可以有效促进抗菌材料(如银、Ti O... 详细信息

作为一种纤维状的新型活性炭材料,活性炭纤维具有比表面积大、孔隙发达、吸附速率快、吸附容量大等优点,在污水处理、储能、贵金属回收等领域受到广泛关注。同时,活性炭纤维作为一种优良的抗菌材料载体,可以有效促进抗菌材料(如银、Ti O等)的分散,抑制其颗粒聚集和生长,因此有利于提高其抗菌性能。本论文以煤系沥青为原料,通过熔融喷纺及后续的预氧化、低温炭化和KOH活化过程,制备了沥青基活性炭纤维。通过改变活化条件对沥青基活性炭纤维的比表面积和孔结构进行调控,系统研究了沥青基活性炭纤维的微观结构对碘、亚甲基蓝和镉离子(Cd)的吸附性能的影响,并进一步阐述了吸附动力学特征和吸附机理。然后,以所制备的活性炭纤维作为载体,分别采用热分解法和还原剂还原法制备了载银活性炭纤维,并探究了其抗菌性能。主要研究结果如下:(1)以各向同性沥青基炭纤维(CFs)为原料,采用KOH活化法成功制备出具有高比表面积、良好吸附性能的微孔为主型活性炭纤维材料(ACFs)。实验结果表明,提高活化温度、活化时间和碱炭比(KOH/CFs质量比)能有效提高沥青基活性炭纤维的比表面积、孔体积和吸附性能,但同时会导致活性炭纤维收率降低。KOH/CFs质量比为4/1、950℃活化1 h所制备的ACFs对重金属Cd具有最高效的吸附性能,其在浓度为50 mg L的Cd溶液中的最大吸附量为42.72 mg g,去除率达85.4%。ACFs对Cd的吸附动力学特征符合准二级动力学方程,表明Cd与活性炭纤维之间存在电子对共享、表面络合和离子交换等相互作用。实验数据与Langmuir吸附模型具有良好的匹配性,相关系数(R)为0.9921。(2)采用热分解法和还原剂(Na BH)还原法在活性炭纤维表面负载了银纳米颗粒,制备了载银活性炭纤维(Ag/ACFs),对其形貌、结构、化学组成、孔结构等进行了表征,并测试了其抑菌性能。结果表明,采用热分解法和还原剂还原法制备的Ag/ACFs,表面均匀负载了零价的银纳米颗粒,其表面银纳米颗粒直径分别为～15 nm和～7 nm。N吸/脱附结果表明,Ag/ACFs表面分散的银纳米颗粒会堵塞纤维表面的部分孔道,导致比表面积略有下降,但仍能保留>2100 mg的比表面积。对热分解法和还原剂还原法制备的Ag/ACFs进行了抑菌率和抑菌动力学测试,两种方法所制备的Ag/ACFs在样品浓度分别为20 mg m L、15mg m L时,对大肠杆菌的抑菌率均可以达到100%,且在长时间培养过程中能完全抑制大肠杆菌的生长。还原剂还原法抑菌效果更好的原因是其表面负载的银纳米颗粒的尺寸更小,对细菌有更有效的杀伤能力。

关键词：沥青基活性炭纤维银负载吸附性能抗菌性能

微量Si、Ba、Sn对AZ91铸态组织的影响

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特种铸造及有色合金 2007年第2期27卷 83-85页

作者：滕新营王彬王致明耿浩然济南大学材料科学与工程学院

研究了Si、Ba、Sn元素对AZ91镁合金铸态组织的影响。结果表明,添加少量的Si能够细化AZ91合金晶粒,但当Si含量(质量分数,下同)达0.50%时,会产生粗大的汉字状Mg2Si相。向AZ91-0.5Si合金中加入微量的Ba后,粗大的Mg2Si相消失,这与合金中形成... 详细信息

研究了Si、Ba、Sn元素对AZ91镁合金铸态组织的影响。结果表明,添加少量的Si能够细化AZ91合金晶粒,但当Si含量(质量分数,下同)达0.50%时,会产生粗大的汉字状Mg2Si相。向AZ91-0.5Si合金中加入微量的Ba后,粗大的Mg2Si相消失,这与合金中形成了Al4Ba相有关。添加一定量的Sn能够形成高熔点的Mg2Sn相,对合金有细化晶粒的作用,添加量为0.50%时β(Mg17Al12)相由网状变为弥散的颗粒状。分析认为,0.50%的Sn可以提高Al原子在α(Mg)中的固溶度。

关键词： AZ91合金 Si Ba Sn 铸态组织

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Ga熔体的密度-温度特性

稀有金属材料与工程 2008年第10期37卷 1742-1745页

作者：耿浩然王桂珍亓效刚王致明王学亮济南大学山东济南250022 山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室山东济南250061

采用改进的阿基米德法对Ga熔体的密度值进行了升温和降温过程测定分析。试验结果表明,升、降温时Ga熔体的密度值在熔点附近都出现异常变化,出现了热缩冷胀的现象,并讨论了密度值变化对黏度特性的影响。从熔体液-液结构转变的角度,对密... 详细信息

采用改进的阿基米德法对Ga熔体的密度值进行了升温和降温过程测定分析。试验结果表明,升、降温时Ga熔体的密度值在熔点附近都出现异常变化,出现了热缩冷胀的现象,并讨论了密度值变化对黏度特性的影响。从熔体液-液结构转变的角度,对密度的不连续性进行了分析讨论。

关键词： Ga 密度黏度熔体液态结构

碱性酚醛树脂熔融陶瓷砂烧结层的形成机理与解决对策

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铸造 2022年第4期71卷 443-448页

作者：马丽袁永刘烨王致明济南圣泉集团股份有限公司山东济南250204 齐鲁工业大学机械与汽车工程学院山东济南250353

碱性酚醛树脂熔融陶粒砂铸造是一种生产高品质铸钢件的优异工艺,但是该工艺存在型砂烧结导致清砂困难的问题。为此,以铸钢磨盘的铸造为例,采用微观形貌分析、成分分析、烧结对比试验,研究了碱性酚醛树脂熔融陶粒砂在铸造过程中烧结成壳... 详细信息

碱性酚醛树脂熔融陶粒砂铸造是一种生产高品质铸钢件的优异工艺,但是该工艺存在型砂烧结导致清砂困难的问题。为此,以铸钢磨盘的铸造为例,采用微观形貌分析、成分分析、烧结对比试验,研究了碱性酚醛树脂熔融陶粒砂在铸造过程中烧结成壳的机理。研究发现,碱酚熔融陶粒砂烧结成壳归因于高温作用使得陶粒砂之间形成烧结颈将砂粒粘结在一起。烧结颈主要是通过陶粒砂表面元素向砂粒之间的凹角处堆积生长而成,其中K和Si元素更易向凹角处扩散,形成低熔点钾硅酸铝盐。碱性酚醛树脂在陶粒砂表面引入较高含量的K碱,进一步促进了烧结颈的形成。采用“化学法+热法”再生技术能够大幅度降低旧砂表面残留的K和Na等物质,从而降低旧砂复用时的烧结倾向。

关键词：熔融陶瓷砂碱性酚醛树脂砂型砂烧结层旧砂再生

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镁合金消失模铸造的研究现状及发展

热加工工艺(铸锻版) 2006年第5期 79-82页

作者：王致明耿浩然滕新营王飞济南大学材料科学与工程学院济南大学材料科学与工程学院山东济南250022

针对镁合金消失模铸造的特点综述了镁合金消失模铸造用泡沫材料、消失模制备方法、消失模铸造镁合金充型特性、消失模铸造镁合金铸件的热处理及抗腐蚀性能等研究概况,分析了镁合金消失模铸造有待于进一步解决的问题,提出消失模铸造下一... 详细信息

针对镁合金消失模铸造的特点综述了镁合金消失模铸造用泡沫材料、消失模制备方法、消失模铸造镁合金充型特性、消失模铸造镁合金铸件的热处理及抗腐蚀性能等研究概况,分析了镁合金消失模铸造有待于进一步解决的问题,提出消失模铸造下一步的研究方向。

关键词：镁合金消失模铸造充型特性热处理及抗腐蚀性能

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Sr对AS41镁合金组织和性能的影响

铸造技术 2009年第10期30卷 1299-1302页

作者：王致明耿浩然滕新营周国荣山东大学材料学院山东济南250062 济南大学材料学院山东济南250022

采用复合锶盐代替传统的Al-Sr中间合金对AS41合金进行变质处理,以实现Sr对合金的变质作用。试验显示,复合锶盐变质处理时分解出的Sr离子对合金中Mg2Si有良好的变质作用,促使其由枝晶状变为均匀分布的块状,块状Mg2Si能够钉扎位错,延缓裂... 详细信息

采用复合锶盐代替传统的Al-Sr中间合金对AS41合金进行变质处理,以实现Sr对合金的变质作用。试验显示,复合锶盐变质处理时分解出的Sr离子对合金中Mg2Si有良好的变质作用,促使其由枝晶状变为均匀分布的块状,块状Mg2Si能够钉扎位错,延缓裂纹发生,使合金在拉伸时由脆性断裂过渡到韧性断裂,从而提高合金的抗拉强度和伸长率。同时,该复合锶盐具有良好的覆盖性能,能够一定程度上防止镁合金熔炼时的氧化现象。

关键词： AS41镁合金复合锶盐 Sr 变质处理

具有液-液相分离性质的Bi60Ga40合金熔体黏滞性的研究

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铸造 2009年第2期58卷 113-116页

作者：李祯元耿浩然王致明刘建同济南大学材料科学与工程学院山东济南250022 山东大学材料科学与工程学院山东济南250061

通过对Bi60Ga40合金熔体的黏度的系统测量和分析,研究了Bi60Ga40合金熔体的黏度随温度变化的规律和熔体结构的变化。结果表明,Bi60Ga40合金熔体的黏度随温度的变化呈明显的不连续性,根据黏度的变化可以将熔体状态分为高温区、中温区和... 详细信息

通过对Bi60Ga40合金熔体的黏度的系统测量和分析,研究了Bi60Ga40合金熔体的黏度随温度变化的规律和熔体结构的变化。结果表明,Bi60Ga40合金熔体的黏度随温度的变化呈明显的不连续性,根据黏度的变化可以将熔体状态分为高温区、中温区和低温区,各温区间存在黏度突变温度区间。DSC进一步验证了Bi60Ga40熔体在620～650℃之间发生了结构突变,在260～290℃之间由于液-液相分离引起了结构突变。文中对试验结果进行了讨论。

关键词： Bi60Ga40合金黏度液-液相分离熔体结构

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熔体过热处理对铝基合金非晶形成能力的影响

特种铸造及有色合金 2009年第8期29卷 756-759页

作者：邓延波王学亮耿浩然王致明张蕾济南大学材料科学与工程学院

利用熔体粘度测试、X射线衍射分析、高温DSC分析等方法,研究了Al84Mg10Ce6合金的熔体粘度随温度变化的规律,结合薄带的非晶形成能力,分析了合金熔体不同过热温度与其非晶形成能力的相关性。结果表明,Ce元素的加入使得Al84Mg10Ce6熔体产... 详细信息

利用熔体粘度测试、X射线衍射分析、高温DSC分析等方法,研究了Al84Mg10Ce6合金的熔体粘度随温度变化的规律,结合薄带的非晶形成能力,分析了合金熔体不同过热温度与其非晶形成能力的相关性。结果表明,Ce元素的加入使得Al84Mg10Ce6熔体产生了结构突变,增强了铝基合金非晶形成能力,Al-Mg系合金非晶形成能力与其熔体温度之间具有相关性,850℃熔体通过熔甩工艺制得非晶态薄带。

关键词：熔体粘度非晶形成能力温度

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Q235钢控时水浴淬火强韧化工艺

金属热处理 2017年第2期42卷 190-195页

作者：刘向东田硕硕邬佳凯魏金科王致明刘宏齐鲁工业大学机械与汽车工程学院山东济南250353

采用金相观察、硬度测试、冲击和拉伸试验,研究了Q235钢60℃控时水浴淬火并低温回火对强韧化的影响。结果表明,完全淬火、180~300℃回火比控时水浴淬火、同样条件回火的硬度及强度高,这归因于完全淬火过程中马氏体的自回火程度低及残留... 详细信息

采用金相观察、硬度测试、冲击和拉伸试验,研究了Q235钢60℃控时水浴淬火并低温回火对强韧化的影响。结果表明,完全淬火、180~300℃回火比控时水浴淬火、同样条件回火的硬度及强度高,这归因于完全淬火过程中马氏体的自回火程度低及残留奥氏体量少。但进行控时水浴淬火、300℃回火则强度升高,增大的强度与水浴淬火增加的残留奥氏体及其转变有关。与完全淬火、回火相比,水浴亚温淬火、回火的冲击性能较高,这主要是未溶铁素体及水浴淬火时增加的残留奥氏体对韧性的贡献。而水浴完全淬火、300℃回火则表现出更好的韧性。对于Q235钢,采用890℃加热、60℃水浴13 s控时淬火并300℃回火,能够获得良好的强韧化效果。

关键词： Q235钢水浴淬火低温回火强韧性