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碳纳米管模板导向制备煤沥青基电热材料及其性能调控研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第3期52卷 405-412页

作者：郭君卓雷智平闫洪雷贾同鑫杨雪李占库颜井冲水恒福任世彪王知彩康士刚安徽工业大学化学与化工学院煤清洁转化与高值化利用省重点实验室安徽马鞍山243002

本研究以煤沥青为原料、多壁碳纳米管为结构导向剂,通过炭化制备了形貌和结构可控的煤沥青基碳膜,考察了多壁碳纳米管对导电填料结构及碳膜电热性能的影响规律。研究发现,多壁碳纳米管掺杂导致导电填料的晶格排列有序度增加、晶格间距... 详细信息

本研究以煤沥青为原料、多壁碳纳米管为结构导向剂,通过炭化制备了形貌和结构可控的煤沥青基碳膜,考察了多壁碳纳米管对导电填料结构及碳膜电热性能的影响规律。研究发现,多壁碳纳米管掺杂导致导电填料的晶格排列有序度增加、晶格间距减小和石墨化程度提高;多壁碳纳米管的引入提高了碳膜的载流子浓度,进而显著提高了其导电性。掺杂2%碳纳米管,可使煤沥青基碳膜的载流子浓度提高3.2倍、电阻降低67%;在5、10和15 V电压下,煤沥青基碳膜的发热温度分别可达44、88和165℃,相对未掺杂碳膜分别提高了7、22和70℃,显示出极大的应用前景。

关键词：煤沥青碳膜碳纳米管模板焦耳电热性能

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工科高校专业课程双语教学的问题与对策

安徽工业大学学报（社会科学版） 2024年第1期41卷 77-79页

作者：颜井冲雷智平水恒福安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002

工科院校开展双语教学是培养专业素养深厚同时精通外语的高端复合型人才的重要途径。当前工科高校专业课程双语教学存在学生英语水平参差不齐、英文原版教材与国内教材差异较大、双语教学的师资力量薄弱等问题。高校通过提升学生英语基... 详细信息

工科院校开展双语教学是培养专业素养深厚同时精通外语的高端复合型人才的重要途径。当前工科高校专业课程双语教学存在学生英语水平参差不齐、英文原版教材与国内教材差异较大、双语教学的师资力量薄弱等问题。高校通过提升学生英语基础和专业英语水平,编选合适的双语教材,提高教师双语教学能力,实施双语教学课程过程性考核等措施,提升专业课程双语教学的质量和成效。

关键词：工科高校专业课程双语教学

糠醛渣与煤共气化灰渣对硅铝质耐火材料侵蚀行为研究（英文）

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燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：马晓彤王志刚鲁浩刘伟王烟霞赵江山孙领民颜井冲庄淑娟李怀柱孔令学德州学院化学化工学院山东理工大学化学化工学院中国科学院山西煤炭化学研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室安徽理工大学化学与化学工程学院

糠醛渣与煤共气化是实现其清洁高效利用的可行路径，但煤中配入碱金属含量高的糠醛渣易造成气化炉耐火材料的腐蚀。本研究选用两种不同硅铝比(Si/Al)的气化煤和一种糠醛渣，利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEMEDS)和FactSage热力学计... 详细信息

糠醛渣与煤共气化是实现其清洁高效利用的可行路径，但煤中配入碱金属含量高的糠醛渣易造成气化炉耐火材料的腐蚀。本研究选用两种不同硅铝比(Si/Al)的气化煤和一种糠醛渣，利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEMEDS)和FactSage热力学计算软件等研究了配入糠醛渣的共气化灰渣对硅砖、刚玉砖、高铝砖和莫来石砖四种硅铝质耐火材料侵蚀的影响，分析了灰渣侵蚀耐火材料的机理。随着糠醛渣配比的增加，共气化灰渣对刚玉砖、高铝砖和莫来石砖三种铝质耐火材料的渗透率均呈先降低后增加的趋势，硅砖的渗透率呈逐渐降低的趋势。配入糠醛渣的灰渣中K2O、SiO2与铝质耐火材料中Al2O3反应生成的难熔矿物质白榴石(KAlSi2O6)，阻碍灰渣在耐火材料的渗透。随着糠醛渣配比的增加，灰渣中K2O含量增加，形成低熔点矿物质钾霞石(KAlSiO4)，加剧了灰渣在耐火材料的渗透。灰渣与硅砖间发生明显的矿物酸碱反应，随着糠醛渣配比的增加，更多的灰渣与硅砖中SiO2在表面发生反应，渗入硅砖内的灰渣量降低。硅砖的侵蚀主要由矿物酸碱反应引起，而铝质耐火材料的腐蚀主要由灰渣渗透决定的。氧化铝为主的耐火材料的渗透率能与灰渣黏度建立线性关系，其渗透率随灰渣黏度的降低而增加，这也导致低黏度的高Si/Al渣比高黏度的低Si/Al渣表现出更强的渗透性。

关键词：糠醛渣共气化灰渣耐火材料侵蚀

高硫煤基多孔碳材料的可控制备及其用于锂硫电池

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洁净煤技术 2024年第6期30卷 128-141页

作者：廖明月雷智平贾同鑫李亚洲李占库颜井冲水恒福闫洪雷任士彪王知彩康士刚安徽工业大学化学与化工学院煤洁净转化与高值化利用省重点实验室安徽马鞍山243002

高性能、低成本的多孔碳材料是理想的锂硫电池硫宿主材料,但利用廉价的原料实现其规模化制备仍面临巨大挑战。以资源丰富的高硫煤为原料,采用氧化镁和氢氧化钾作为模板剂和活性剂,制备了煤基多孔碳材料,并研究了其作为锂硫电池硫宿主材... 详细信息

高性能、低成本的多孔碳材料是理想的锂硫电池硫宿主材料,但利用廉价的原料实现其规模化制备仍面临巨大挑战。以资源丰富的高硫煤为原料,采用氧化镁和氢氧化钾作为模板剂和活性剂,制备了煤基多孔碳材料,并研究了其作为锂硫电池硫宿主材料的构效关系。研究发现,煤基碳材料制备过程中,模板剂MgO作用下产生介孔(占比74%);活性剂KOH主要导致微孔(占72%)生成;MgO和KOH共同作用制备的碳材料PCMgO+KOH比表面积大(1616 m^(2)/g)、孔容高(1.02 m^(3)/g)、孔结构丰富(介孔54%、微孔46%)。电化学性能测试结果表明,S@PCMgO+KOH具有良好的倍率性能和优异的循环稳定性,在1 C充放电倍率循环500圈后容量仍能保留553.2 mAh/g,容量保持率达65.5%,每个循环的衰减率低至0.069%;在2 C下,循环500圈后容量为484.0 mAh/g,容量保持率为63%,每圈衰减率仅0.075%,具有良好的倍率性能和优异的循环稳定性。PCMgO+KOH优异的电化学性能主要来自其较小的欧姆电阻和电荷转移电阻、快速的多硫化物氧化还原反应动力学及对多硫化锂优异的束缚能力。本研究为价廉性高的锂硫电池硫宿主材料的制备提供了可选择的路线。

关键词：锂硫电池高硫煤模板剂活性剂煤基多孔碳:介孔结构微孔结构

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高碱煤灰渣结渣倾向及过程

洁净煤技术 2023年第7期29卷 140-147页

作者：石文举颜井冲白进曹景沛中国矿业大学江苏省碳资源精细化利用工程研究中心江苏徐州221116 安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室山西太原030001

结渣是限制高碱煤大规模燃烧利用的关键问题,针对该问题以高碱金属和高碱土金属两类电站锅炉灰渣为研究对象,通过灰熔融温度测试仪、热机械分析仪、热重-示差扫描量热仪、XRD以及热力学软件FactSage系统探究了高碱煤灰渣结渣倾向及结渣... 详细信息

结渣是限制高碱煤大规模燃烧利用的关键问题,针对该问题以高碱金属和高碱土金属两类电站锅炉灰渣为研究对象,通过灰熔融温度测试仪、热机械分析仪、热重-示差扫描量热仪、XRD以及热力学软件FactSage系统探究了高碱煤灰渣结渣倾向及结渣过程。研究发现高碱煤灰渣中碱金属主要以硅铝酸盐存在,而碱土金属主要以硫酸盐存在。高碱金属煤灰渣初始烧结温度高于高碱土金属灰渣,但高碱土金属煤灰渣熔融温度范围大于高碱金属煤灰渣。初始烧结温度与沉积指数均可用于高碱煤灰渣结渣倾向判断,但灰渣化学成分中CaO、K_(2)O+Na_(2)O、SiO_(2)/Al_(2)O_(3)、碱酸比B/A及矿物成分中碱土金属硫酸钙、碱金属硅铝酸盐含量与结渣倾向判别指数间无直接对应关系。高碱煤灰渣的熔融主要经历2个阶段,第1阶段是低熔点碱金属矿物(钠长石、霞石)的熔融或与煤灰中其他矿物反应(石英、白榴石)形成初始液相;第2阶段主要是碱土金属矿物(辉石、钙长石)参与低温共熔反应形成大量液相。

关键词：高碱煤灰渣初始烧结温度灰熔融温度结渣倾向熔融过程

高碱煤与煤矸石掺烧SO_(2)和NO减排及结渣抑制研究

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化工学报 2022年第12期73卷 5581-5591页

作者：黄顺进张丽颜井冲王志刚雷智平李占库任世彪王知彩水恒福安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002 安徽工业大学计算机科学与技术学院安徽马鞍山243002 德州学院化学与化学工程学院山东德州253023

结渣和沾污是高碱煤燃烧锅炉中普遍存在的难题。同时,源于采煤和洗煤的大量固废煤矸石出于经济和生态考虑亦须实现减量化处理和资源化利用。基于此,通过掺烧高碱煤与煤矸石抑制煤灰沾污和结渣发生以及实现煤矸石的资源化利用,同时考察... 详细信息

结渣和沾污是高碱煤燃烧锅炉中普遍存在的难题。同时,源于采煤和洗煤的大量固废煤矸石出于经济和生态考虑亦须实现减量化处理和资源化利用。基于此,通过掺烧高碱煤与煤矸石抑制煤灰沾污和结渣发生以及实现煤矸石的资源化利用,同时考察掺烧过程中污染气体(SO_(2)和NO)的释放及减排行为。结果表明,高碱煤与煤矸石静态的掺烧反应服从三维扩散模型,在一定比例下掺烧反应活化能低于单一燃料燃烧的活化能。掺烧过程中焦炭和CO可还原NO,同时灰分中过渡金属组分可促进NO原位减排,而SO_(2)的减排效果很大程度上取决于两燃料的掺烧比例及其灰分组成。掺烧过程中碱金属有效固留于灰渣中,从而降低煤灰沾污和结渣倾向,而碱土金属(Ca,Mg等)可同时与灰分组成中的硅铝及气相中SO_(2)发生竞争反应。此外,通过改变掺烧煤矸石矿物组成可调节灰渣组成及熔融温度。本研究结果可为通过掺烧高碱煤与煤矸石来缓解锅炉沾污和结渣难题提供科学参考。

关键词：结渣和沾污高碱煤煤矸石 SO_(2)和NO减排灰熔融温度

锡林郭勒褐煤在超临界水和不同气氛下的液化性能

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煤炭转化 2022年第1期45卷 43-49页

作者：张恺王知彩雷智平任世彪康士刚颜井冲李占库水恒福安徽工业大学化学与化工学院煤洁净转化与高值化利用安徽省重点实验室安徽马鞍山243002

研究了锡林郭勒褐煤在超临界水和N_(2)气氛下,以及K_(2)CO_(3),FeS+S和KOH三种催化剂分别作用下的液化性能,并与其在供氢溶剂四氢萘和H_(2)气氛下的液化性能进行比较。结果表明:锡林郭勒褐煤在供氢溶剂四氢萘和H_(2)气氛下具有较高的液... 详细信息

研究了锡林郭勒褐煤在超临界水和N_(2)气氛下,以及K_(2)CO_(3),FeS+S和KOH三种催化剂分别作用下的液化性能,并与其在供氢溶剂四氢萘和H_(2)气氛下的液化性能进行比较。结果表明:锡林郭勒褐煤在供氢溶剂四氢萘和H_(2)气氛下具有较高的液化活性,在420℃、无催化剂条件下褐煤的液化转化率和油水气收率分别为76.8%和51.0%;而在相同温度、添加5%甲酸的超临界水和N_(2)气氛下,褐煤的液化转化率和油水气收率分别降为32.0%和29.2%,且褐煤液化主要转化为附加值高的油气部分。K_(2)CO_(3),FeS+S和KOH三种催化剂对锡林郭勒褐煤在超临界水中液化都具有较好的催化活性,按催化活性由高到低排序为K_(2)CO_(3),FeS+S,KOH;420℃时K_(2)CO_(3)对锡林郭勒褐煤具有最好的催化效果,褐煤的液化转化率和油水气收率最高,分别为46.5%和42.2%。气氛对锡林郭勒褐煤在超临界水中的液化性能具有较大的影响,在CO气氛下锡林郭勒褐煤的液化活性最高,420℃时褐煤的液化转化率和油水气收率最高,分别为52.2%和44.4%。这是由于在CO气氛下能够发生水煤气变换反应,可以为液化过程提供原位活性H,从而促进了油气收率和液化转化率的提高。

关键词：褐煤超临界水催化剂 N_(2)气氛液化

研究论文高碱煤与煤矸石掺烧SO和NO减排及结渣抑制研究

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化工学报 2022年

作者：黄顺进张丽颜井冲王志刚雷智平李占库任世彪王知彩水恒福安徽工业大学化学与化工学院安徽工业大学计算机科学与技术学院德州学院化学与化学工程学院

结渣和沾污现象是高碱煤燃烧锅炉中普遍存在的难题。同时，源于采煤和洗煤的大量固废煤矸石出于经济和生态考虑亦需实现减量化处理和资源化利用。基于此，本文通过掺烧高碱煤与煤矸石抑制煤灰沾污和结渣发生以及实现煤矸石的资源化利用... 详细信息

结渣和沾污现象是高碱煤燃烧锅炉中普遍存在的难题。同时，源于采煤和洗煤的大量固废煤矸石出于经济和生态考虑亦需实现减量化处理和资源化利用。基于此，本文通过掺烧高碱煤与煤矸石抑制煤灰沾污和结渣发生以及实现煤矸石的资源化利用，同时考察掺烧过程中污染气体(SO和NO)的释放及减排行为。结果表明，高碱煤与煤矸石静态掺烧反应服从三维扩散模型，在一定比例下掺烧反应活化能低于单一燃料燃烧的活化能。掺烧过程中焦炭和还原性气体CO及灰分中过渡金属组分可催化NO原位还原减排，而SO的减排效果很大程度上取决于两燃料的掺烧比例及其灰分组成。掺烧过程中碱金属有效固留于灰渣中，从而降低煤灰沾污和结渣倾向，而碱土金属(Ca，Mg等)参与硅铝成分与SO脱除(即固硫)的竞争反应。此外，通过改变掺烧煤矸石矿物组成可调节煤灰组成及熔融温度。本研究结果可为通过掺烧高碱煤与煤矸石来缓解锅炉沾污和结渣难题提供科学参考。

关键词：结渣和沾污高碱煤煤矸石 SO 和NO减排灰熔融温度

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高温煤焦油增韧酚醛泡沫的制备及性能表征

燃料化学学报 2022年第5期50卷 530-537页

作者：程锦远李占库闫洪雷雷智平颜井冲任世彪王知彩康士刚水恒福安徽工业大学化学与化工学院煤清洁转化与高值化利用安徽省重点实验室安徽马鞍山243032

以高温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚合成可发泡性酚醛树脂,通过发泡工艺制备煤焦油酚醛泡沫。利用气相色谱质谱仪和红外光谱仪分别对高温煤焦油和酚醛泡沫进行分析表征;采用光学显微镜、热重分析仪、极限氧指数仪、导热系数仪等对... 详细信息

以高温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚合成可发泡性酚醛树脂,通过发泡工艺制备煤焦油酚醛泡沫。利用气相色谱质谱仪和红外光谱仪分别对高温煤焦油和酚醛泡沫进行分析表征;采用光学显微镜、热重分析仪、极限氧指数仪、导热系数仪等对酚醛泡沫的表观形貌、压缩强度、粉化率、热稳定性、阻燃性能和隔热性能进行表征。结果表明,煤焦油酚醛泡沫的压缩强度有所降低,但是泡沫的韧性提高,其粉化率下降。同时煤焦油酚醛泡沫具有良好的热稳定性,当替代率为10%−15%时,极限氧指数最高为36.1%,导热系数最低为0.034 W/(m·K)。这说明,高温煤焦油能够部分替代苯酚制备出性能优良的酚醛泡沫,为高温煤焦油的高值化利用提供了新的思路。

关键词：高温煤焦油酚醛树脂酚醛泡沫增韧