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U型、z型布置联箱的一种流量计算方法

热力发电 2002年第2期31卷 15-18页

作者：林友新广东电力试验研究所广东广州510600

建立了锅炉过热器、再热器Ｕ型和Ｚ型布置联箱的流量分配离散化计算式，确立了在并联管组　中迭代计算各根管子流量的方法。编程计算表明，与有关文献和现行标准相比，该方法有较　好的通用性。

关键词： U型 z型联箱流量计算方法过热器再热器锅炉

CdS-RGO-BiVO4z型催化剂高效构建及其分解水制氢的研究

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CdS-RGO-BiVO4Z型催化剂高效构建及其分解水制氢的研究

作者：胡龙君哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着人类社会的不断进步和发展,能源短缺和环境污染逐渐成为掣肘,开发可持续的、绿色的清洁能源迫在眉睫。光催化技术作为新兴的,有望解决这些问题的最具潜力的方法之一,受到广大研究人员的关注。z型催化剂体系作为光催化发展四十年多... 详细信息

随着人类社会的不断进步和发展,能源短缺和环境污染逐渐成为掣肘,开发可持续的、绿色的清洁能源迫在眉睫。光催化技术作为新兴的,有望解决这些问题的最具潜力的方法之一,受到广大研究人员的关注。z型催化剂体系作为光催化发展四十年多年来最前沿的催化剂体系,有着可见光吸收范围广、催化剂活性高等优点。本文在课题组已探索出的合成z型催化剂的框架上,首先进行不同形貌CdS的可控合成,再以CdS作为产氢端,进行CdS-RGO-BiVO4z型催化的构建及优化,并探索反应条件对z型催化剂光催化制氢性能的影响。可控合成了5种不同形貌的CdS。通过沉淀法、水热法、溶剂热法分别合成了不同形貌(无定形、球形、纳米粒、鱼骨形、纳米棒)的CdS,通过XRD、SEM、FTIR、UV-vis、BET、PL表征技术对其进行分析并进行光催化产氢活性评价。结果表明,CdS的晶型、光生电子-空穴分离效率和比表面积对其光催化产氢活性有显著影响。在所制备的5种不同形貌中,六方相纳米棒CdS的光催化制氢效果最佳,产氢速率达到16 150μmol/g·h。构建及优化了高活性的CdS-RGO-BiVO4z型催化剂。采用沉淀法、水热法和蒸干-光还原法分别制备了z型催化剂,通过XRD、SEM、FTIR、UV-vis、BET、PL表征技术对其进行分析,并进行光催化活性及稳定性实验。结果表明,沉淀法制备出的z型催化剂活性最低,是因为这种方法制备的CdS是低产氢活性的立方相。水热法制备出的z型催化剂活性较低,是因为这种方法制备的CdS虽然是高产氢活性的六方相,但是其CdS无法形成规则的形貌。蒸干-光还原法制备出的z型催化剂活性最高,是因为这种方法制备的z型中CdS为高产氢活性的立方相,且为规则的纳米棒,产氢活性能达到24 065μmol/g·h。优化了GO的负载顺序、CdS的含量、CdS的形貌,实验结果表明,先将GO与CdS物理结合,再与Bi VO4复合制备的z型催化剂活性更高。当CdS的含量为80%时、CdS的形貌为纳米棒时,z型催化剂相较于纯CdS的活性能够提高74.5%,达到28 185μmol/g·h。15 h循环实验CdS产氢活性下降了41%,而z型催化剂产氢活性下降23%,表明该催化剂实现了光生载流子的z型体系循环,能够较为有效的抑制CdS光腐蚀。研究了反应条件对最佳z型催化剂光催化分解水产氢活性的影响,并进行了太阳光模拟实验。考察了牺牲剂种类、析氢助催化剂种类、析氢助催化剂载量、p H值和温度对z型催化剂制氢活性的影响。实验结果表明,当乳酸作为牺牲剂,0.4 wt%的Pt作为析氢助催化剂、p H值为2.5,其光催化活性能够达到29 580μmol/g·h。太阳光照模拟实验表明z型催化剂在太阳光照条件下同样具有较高活性。

关键词： z型硫化镉还原性氧化石墨烯钒酸铋形貌产氢

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氧化石墨烯基z型光催化材料的研究

氧化石墨烯基Z型光催化材料的研究

作者：洪元琛上海电力学院

学位级别：硕士

环境污染和能源问题是当今人类社会面临的两大挑战,也是我国现代化道路上必然需要解决的重大课题。光催化材料可以有效地将太阳能转化为化学能,同时分解水获得清洁可再生的氢能源,这对解决能源问题和环境问题有着重要的意义。然而传统... 详细信息

环境污染和能源问题是当今人类社会面临的两大挑战,也是我国现代化道路上必然需要解决的重大课题。光催化材料可以有效地将太阳能转化为化学能,同时分解水获得清洁可再生的氢能源,这对解决能源问题和环境问题有着重要的意义。然而传统光催化材料在光反应过程中往往很难将水同时分解为氢气和氧气,因此需要加入牺牲试剂来保证制氢反应的进行。牺牲试剂的加入提高了反应的成本,也限制了光催化材料在制氢领域的应用。氧化石墨烯具有很大的比表面积和很高的电子传输效率,将其与光催化材料复合以提高光催化性能的研究已有报道,通过采用两种不同的光催化材料与氧化石墨烯复合,将氧化石墨烯作为电子介体形成z型结构,使制氢反应和制氧反应反别在不同光催化材料表面进行,达到光催化分解纯水的目的。但是由于氧化石墨烯很难有效地与光催化材料复合,如何改变氧化石墨烯与光催化材料的负载方式,提高氧化石墨烯传递光生电子的效率仍然是一大难题。本文通过改变氧化石墨烯复合光催化材料的方式,以及对不同电子介体,石墨烯材料的不同还原状态,对氧化石墨烯基z型光催化系统的影响展开研究,得到了以下主要结果:(1)采用简单溶剂热法制备CdS/GO复合材料。通过DMF的加入提高了氧化石墨烯在Cd2+离子作用下的稳定性,使得CdS纳米颗粒可以均匀的负载在氧化石墨烯表面,同时由于溶剂作用与Cd2+离子的共同作用,氧化石墨烯产生了褶皱,提高了CdS纳米颗粒与氧化石墨烯的接触性,降低了氧化石墨烯与CdS纳米颗粒直接的接触电阻,提高了光生电子-空穴对的分离效率。采用原位负载的CdS/GO复合材料比机械负载的Cd S/GO复合材料的光催化活性高出了1.3倍。同时,研究还显示在DMF:水为4:1,氧化石墨烯含量为5wt%时,Cd S/GO复合材料拥有最高的光催化活性。(2)将溶剂热法制备CdS/GO复合材料与BiVO4,WO3,Ag3PO4复合得到的z型结构的光催化系统的性能进行了研究,并成功实现了纯水分解同时获得了氢气和氧气。结果表明:Ag3PO4有较高的光催化活性,但是自身结构稳定性很差,BiVO4比WO3拥有更高的光催化活性。不同的电子介体对z型光催化系统的活性有着明显的影响,其中光反应条件下原位还原的氧化石墨烯比预还原的氧化石墨烯有更好的电子传递效果。而在加入离子型电子介体的情况下,氧化石墨烯还原程度更高,形成的z型系统有更高的光催化活性,同时电子介体的浓度也对z型光催化系统的活性有重要的影响。(3)通过高温将酚醛树脂石墨化的方法得到了核壳结构的Cd S-G材料,并将其与BiVO4复合,形成z型光催化系统进行了研究。Cd S表面形成2-4nm后的石墨烯层,石墨烯与CdS颗粒形成了很好的接触。CdS-G/BiVO4复合材料在不含I-/IO3-的情况下就有比CdS/GO/BiVO4更高的光催化活性。且由于生成的石墨烯石墨化程度很高,缺陷浓度低,不需要进一步光还原就有很高的大光生电子分离效率,因此具备了很好的催化稳定性。

关键词：光催化 z型氧化石墨烯制氢

z-型和网状刚柔嵌段低聚物的合成及自组装性质的研究

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Z-型和网状刚柔嵌段低聚物的合成及自组装性质的研究

作者：张赵高延边大学

学位级别：硕士

z-型液晶低聚物由较长的柔性链和共轭苯环(OPV)与联苯刚性嵌段连接而成,有一定的自组装成各种有序的纳米结构的能力。刚棒-线团低聚物同时具有嵌段、接枝共聚物的链段的柔性和晶体分子的刚性双重特征,因此产生了独特的液晶性。自组装形... 详细信息

z-型液晶低聚物由较长的柔性链和共轭苯环(OPV)与联苯刚性嵌段连接而成,有一定的自组装成各种有序的纳米结构的能力。刚棒-线团低聚物同时具有嵌段、接枝共聚物的链段的柔性和晶体分子的刚性双重特征,因此产生了独特的液晶性。自组装形貌可以通过调节柔性链在分子中所占的体积分数,横截面积以及调节刚性嵌段的形状精确构筑各种维度和大小尺寸的超分子聚集体。然而通过主客体相互作用又可以让组装体发生结构、形貌以及功能的改变。因为主客体相互作用力较强,所以就可以形成更稳定,更大的三维立体组装体,再加之可以导入各种响应材料,所以这种响应性的功能材料有着很好的应用前景。利用差式扫描量热仪(DSC)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)对其本体以及水溶液的自组装行为进行了研究。形成的丰富的多层次的超分子结构和纳米结构,可被广泛的用作功能材料和纳米材料。

关键词： z型刚柔嵌段共聚物自组装主客体相互作用

基于芘和聚乙二醇单甲醚的z型刚棒—线团分子的合成及自组装性质研究

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基于芘和聚乙二醇单甲醚的Z型刚棒—线团分子的合成及自组装性质...

作者：郭宝峰渤海大学

学位级别：硕士

本论文设计合成了四个系列基于芘和聚乙二醇单甲醚的z型刚棒-线团分子,通过核磁共振(NMR)和飞行质谱(MALDI-TOF-MS)对所合成的目标分子进行了结构表征,利用差示扫描量热法(DSC)、X-ray散射实验(XRD)对目标分子在固态时的自组装行为进行... 详细信息

本论文设计合成了四个系列基于芘和聚乙二醇单甲醚的z型刚棒-线团分子,通过核磁共振(NMR)和飞行质谱(MALDI-TOF-MS)对所合成的目标分子进行了结构表征,利用差示扫描量热法(DSC)、X-ray散射实验(XRD)对目标分子在固态时的自组装行为进行了研究;通过荧光光谱(FL)、场发射扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段对四种z型含芘的刚棒-线团分子在水中的自组装行为进行了研究。第二章设计合成了柔性链长度不同的z型刚棒-线团分子2-1,2-2,2-3,该类分子中,主要研究线性柔性链长度变化对自组装的影响。实验结果表明:在本体自组装中,三种分子都无液晶相,随着柔性链体积分数增加,熔融转变温度逐渐减小。分子2-1形成层状结构,2-2,2-3由于柔性链体积分数过大,导致形成了无序结构。荧光发射光谱证明在水溶液中2-1,2-2,2-3均发生了聚集,2-1形成交联网状纤维结构,其长度约为900 nm,2-2形成不规则粒状结构,其粒径可达到500-1100 nm,2-3形成线性纤维结构,其长度可达到2300 nm。第三章设计合成了柔性链为树枝状的z型刚棒-线团分子3-1,3-2,3-3,主要研究树枝状柔性链长度变化对自组装的影响。实验结果表明:在本体自组装中,三种分子都无液晶相,随着树枝柔性链长度增加化合物熔融转变温度逐渐降低。分子3-1形成双连续立方体结构,3-2,3-3由于柔性链体积分数增大,形成层状结构。荧光光谱实验证明水溶液中,三种分子都能发生了聚集,SEM实验表明3-1,3-2,3-3均形成粒状结构,粒径分别约为140 nm,240 nm,260 nm。AFM实验表明,增大溶液浓度至0.01 wt%时,3-1形成细长的纤维结构,3-2形成顺时针旋转的葵花薄片,3-3仍形成粒状结构。第四章设计合成了柔性链为双分支的z型刚棒-线团分子4-1,4-2,主要研究在柔性链体积分数相同情况下,柔性链取代位置不同对分子自组装结构有何影响。实验结果表明:在本体自组装中,两种分子无液晶相,并且两种分子的熔点差异很大,说明柔性链的取代位置对化合物本身性质有着很大的影响。分子4-1,4-2固体状态下组装成为层间距不同的层状结构。荧光光谱实验证明水溶液中两种分子都发生了聚集,AFM、SEM实验证明分子4-1,4-2均形成粒状结构,其粒径大小分别约为92 nm,80 nm,而增加浓度则形成更大尺寸的粒状结构。第五章设计合成了刚棒长度不同的单柔性链的z型刚棒-线团分子5-1,5-2,主要研究在柔性链体积分数大致相同情况下,刚性嵌段的长度不同对分子自组装结构有何影响。实验结果表明:在本体自组装中,分子5-1有液晶相,形成了层状结构,分子5-2无液晶相,固态自组装成二维六方柱状结构,热力学转变温度随着刚棒长度增加而增加,说明刚性使分子排列紧密,形成更规整的相结构。荧光光谱实验证明水溶液中两种分子都发生了聚集,SEM实验证明5-1形成短纤维结构,5-2形成由短纤维组成扇形树枝结构,其尺寸分别为950 nm,1200 nm。AFM实验得到的结果与SEM实验证实的结构相似。

关键词：芘聚乙二醇 z型刚棒-线团分子自组装 X-ray散射

人工无机树叶CdS-BiVO4z型体系的构建及其光催化活性的研究

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人工无机树叶CdS-BiVO4Z型体系的构建及其光催化活性的研究

作者：杨锐捷哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

能源危机和环境恶化是当前人类社会面临的两个重大问题。利用光催化技术产生氢气并且同时去除有机污染物,是解决能源危机和环境恶化的一条极具潜力的途径。模拟植物光合作用的z型催化体系有着可见光吸收范围广、催化体系活性高等优点,... 详细信息

能源危机和环境恶化是当前人类社会面临的两个重大问题。利用光催化技术产生氢气并且同时去除有机污染物,是解决能源危机和环境恶化的一条极具潜力的途径。模拟植物光合作用的z型催化体系有着可见光吸收范围广、催化体系活性高等优点,成为目前研究的热点。经过长期的进化,植物叶片的微纳米分级构造能高效的捕获太阳光,因此复制叶片的结构,对于提高催化体系的活性具有重要意义。本文在课题组前期工作的基础上,选用能带匹配良好的氧化端催化剂BiVO,及还原端催化剂CdS,以重阳木幼苗叶为生物模板,采用“生物模板-浸渍煅烧-连续离子层吸附与反应”法,成功构建了人工无机树叶CdS-BiVO z型光催化体系,并分析了其理化性质,同时对其光催化活性进行了测试。结果表明,构建的人工无机树叶具有以下特征:在结构上,其复制了天然叶片利于捕光的微纳米分级构造,其捕光性能得到提高;在组成上,天然叶片中存在的C,N,Si元素掺杂入催化剂中,实现了对其的非金属元素掺杂改性,使得其光生电子空穴对分离能力得到提升;在光催化活性上,人工无机树叶具有较高的催化降解RhB性能(2小时,降解率为91%)及产氢活性(9 250μmol·g·h),同时具有良好的稳定性及太阳光响应活性。在构建完成的人工无机树叶CdS-BiVO z型光催化体系的基础上,对其制备过程中煅烧温度及煅烧氛围进行了优化。结果表明,随着煅烧温度升高,催化剂中碳掺杂量先升高后降低,导致其光催化活性先升高后降低,BiVO-600具有最高的碳掺杂量(1.16%),具有最强的光催化活性(2小时,RhB降解率为82%);随着煅烧氛围中氧气含量升高,催化剂中碳残余量逐渐降低,BiVO-3具有最强的光催化活性(2小时,RhB降解率为90%),因此其碳含量(6.32%)为最佳碳量,因而最优氧气含量为3%。最终优化完成的人工无机树叶CdS-BiVO z型体系在光催化产氢及降解污染物活性上均有所提升。在此基础上,我们研究了反应条件对最佳人工无机树叶z型体系光催化活性的影响。考察了污染物种类、RhB初始浓度、催化剂用量、pH值和反应温度对z型体系催化降解RhB活性的影响。实验结果表明,RhB初始浓度为10 mg/L,催化剂用量为1.0 g/L、溶液pH值为碱性时,催化体系具有最佳的降解RhB活性。同时考察了牺牲剂种类、牺牲剂初始浓度、催化剂用量、pH值和反应温度对z型体系催化产氢活性的影响。实验结果表明,当乳酸作为牺牲剂,催化剂用量为1.0 g·L、pH值为5时,体系具有最佳的光催化产氢活性。最后,对z型体系光催化降解污染物协同产氢进行了研究,发现乳酸初始浓度在0.5到1.0 mol·L时,z型体系的产氢及乳酸降解均具有较好的活性,该浓度范围内的乳酸溶液是进行光催化降解污染物协同产氢的理想物质。

关键词：人工无机树叶钒酸铋硫化镉 z型产氢污染物降解

La2O3/znIn2S4/RGO/BiVO4 z型催化剂的优化及其光催化产氢性能的研究

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La2O3/ZnIn2S4/RGO/BiVO4 Z型催化剂的优化及其光催化产氢性能的...

作者：钟剑哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着社会经济的不断发展,能源及环境问题日益凸显,人类对清洁的、可再生的新能源的需求越来越迫切。近年来,光催化分解水制氢技术受到了广大研究者的密切关注,是能有效地解决这些问题最具潜力的方法之一。而如何制备出高效、对可见光吸... 详细信息

随着社会经济的不断发展,能源及环境问题日益凸显,人类对清洁的、可再生的新能源的需求越来越迫切。近年来,光催化分解水制氢技术受到了广大研究者的密切关注,是能有效地解决这些问题最具潜力的方法之一。而如何制备出高效、对可见光吸收强且稳定性好的光催化剂成为利用太阳光光催化分解水制氢的关键。z型催化剂是近几年发展十分迅速的一种新型复合光催化剂,有着对可见光利用效率高,催化剂稳定性良好等优点。本文在课题组已构建的z型催化剂La2O3/zn In2S4/RGO/Bi VO4基础上进行优化,并进行光催化制氢及降解污染物等性能研究。优化了z型催化剂中的氧化端Bi VO4的形貌。采用水热法合成了不同形貌的Bi VO4催化剂并合成了其对应的z型催化剂,通过XRD、SEM、BET、Raman及UV-vis等表征技术对其进行分析。结果表明,Bi VO4的形貌对石墨烯负载有显著的影响,并且对z型催化剂的比表面积和总孔容积有较大影响。在所制备的六种形貌中,针状Bi VO4进行石墨烯负载的效果最佳,并且其制备的z型催化剂比表面积最大。针状Bi VO4所合成出的z型催化剂其光催化产氢速率达到最大,为563.3μmol/(g·h)。优化了z型催化剂中的电子中介体石墨烯载量及氧化/还原共催化剂种类。采用蒸干-光还原法制备了不同石墨烯载量的催化剂,通过XRD、SEM、Raman、BET、PL及UV-vis等表征技术对其进行分析。结果表明,随着石墨烯载量的增加,z型催化剂的比表面积和总孔容积呈现出先增大后减小的趋势,并且Bi VO4的晶相会受到石墨烯载量的影响。光催化活性实验结果表明,光催化产氢速率随石墨烯载量的增加呈现出先增大后减小的趋势,当石墨烯载量为2.0wt%时,光催化活性达到最高,为649.4μmol/(g·h)。采用浸渍-煅烧法在Bi VO4表面负载氧化共催化剂以及在z型催化剂上光沉积法负载还原共催化剂。实验结果表明,氧化共催化剂的活性顺序依次为Ni O>Ru O2>Mn O2>Ir O2>Cu O>Co O,还原共催化剂的活性顺序依次为Pt>Pd>Au>Ag。当氧化共催化剂为Ni O、还原共催化剂为Pt时,产氢速率最大,为726.3μmol/(g·h)。研究了最佳z型催化剂光催化分解水产氢同时降解有机污染物的活性。当甲醛作为有机污染物,并且其浓度为1 mol/L、催化剂投加量为1.5 g/L以及溶液p H值为13时,其光催化产氢速率达到最高,为1 804.1μmol/(g·h)。在不同甲醛初始浓度下,光催化3 h后甲醛的降解量与光催化产氢速率变化趋势基本一致,当甲醛浓度为1 mol/L时,甲醛降解量达到最大,为86.0mmol/g。通过增加反应体系中的氧浓度,其光催化产氢效率会相比在空气条件下增加15%,达到2 066.6μmol/(g·h)。z型催化剂的光催化稳定性良好。优化后的z型催化剂相比之前活性提高了70%,在国内外已报道的可见光下z型光催化产氢研究工作中到达了较高的水平。

关键词： z型制氢可见光催化石墨烯载量甲醛