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呋喃基磷杂菲阻燃剂的合成及在阻燃环氧树脂中的应用

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高等学校化学学报 2024年第4期45卷 142-150页

作者：唐刚陶熠邓丹张冬欣张诗华刘秀玉伍强沈海峰孙俊杰安徽工业大学建筑工程学院马鞍山243032 嘉兴学院高分子材料与工程系嘉兴314001 安徽工业大学分子工程与应用化学研究所马鞍山243002

以5-羟甲基糠醛、糠胺、三氯氧磷和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料合成了一种呋喃基磷杂菲阻燃剂(Furan-2DOPO),并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(^(1)H NMR和^(31)P NMR)对其结构进行了表征.进一步利... 详细信息

以5-羟甲基糠醛、糠胺、三氯氧磷和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料合成了一种呋喃基磷杂菲阻燃剂(Furan-2DOPO),并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(^(1)H NMR和^(31)P NMR)对其结构进行了表征.进一步利用Furan-2DOPO对环氧树脂进行阻燃改性,得到一系列阻燃环氧固化物.考察了Furan-2DOPO的用量对阻燃环氧固化物的力学性能、热稳定性以及阻燃性能的影响.研究结果表明,当Furan-2DOPO的添加量(质量分数)仅为5%时(磷质量分数为0.47%),环氧固化物的氧指数达到31.0%,且能够通过UL-94垂直燃烧V-0级测试.与未改性环氧树脂相比,添加2.5%和5%Furan-2DOPO的环氧固化物的最大热释放速率分别下降了31%和35%.此外,2种添加Furan-2DOPO的环氧固化物的拉伸强度均比未改性环氧树脂提升了约28%.炭层分析结果表明,Furan-2DOPO具有良好的催化成炭性能,有利于减少燃烧过程中可燃性气体的逸出,从而提升阻燃性能.

关键词：环氧树脂呋喃基磷杂菲阻燃剂热降解

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锂离子电池硅合金负极材料的研究进展

稀有金属 2024年第6期48卷 843-857页

作者：曹瑞王帅吴沁宇马子洋马扬洲宋广生安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243000

锂离子电池(LIBs)作为一种二次可充电电池,由于其平均输出电压高、能量密度大、自放电性低以及无记忆效应等优势而被广泛应用于3C电子产品、商业储能电站以及新能源动力交通工具等领域。目前LIBs中的石墨负极材料已经被开发接近其理论... 详细信息

锂离子电池(LIBs)作为一种二次可充电电池,由于其平均输出电压高、能量密度大、自放电性低以及无记忆效应等优势而被广泛应用于3C电子产品、商业储能电站以及新能源动力交通工具等领域。目前LIBs中的石墨负极材料已经被开发接近其理论比容量极限(372 mAh·g^(-1)),亟需寻找高容量负极材料。半导体硅(Si)材料由于极高的比容量、合适的脱/嵌锂电位以及丰富的储量等众多优势被认为是当下最有潜力的负极材料之一。但硅负极材料也面临较大的体积膨胀、导电性差等诸多挑战,阻碍了其进一步商业化应用。针对Si负极存在的问题,Si合金负极是通过引入合金化元素来改善Si的导电性并作为缓冲相来抑制Si的体积膨胀,从而实现Si合金负极电化学性能的提升。根据组元数目将Si合金分为二元、三元以及多元体系,综述了其作为LIBs负极方面的研究进展,着重分析Si合金化策略对于电化学性能的影响以及机制研究,总结并展望Si合金负极新材料及未来改性技术,期待加快高能密度锂离子电池Si合金负极的商业化应用。

关键词：锂离子电池(LIBs) Si负极合金化元素电化学性能

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双相氢分离合金膜研究进展

稀有金属 2024年第7期48卷 999-1013页

作者：朱一凡李自来杨波史晓斌丁晓丽李永涛安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243032

传统制氢成品往往含有不同程度的杂质气体,氢分离提纯已成为生产高纯氢的重要环节,膜分离技术具有环境友好、经济可行、适应性强等优点。从氢分离膜的种类、分离机制和制备方法出发,综述了双相氢分离合金膜研究进展,介绍了金属固溶体和... 详细信息

传统制氢成品往往含有不同程度的杂质气体,氢分离提纯已成为生产高纯氢的重要环节,膜分离技术具有环境友好、经济可行、适应性强等优点。从氢分离膜的种类、分离机制和制备方法出发,综述了双相氢分离合金膜研究进展,介绍了金属固溶体和氧化物颗粒分别作为第二相类型的研究进展,接着引出双相氢分离合金膜的制备工艺,论述了普通铸造的特点、局限和进展,总结了定向凝固工艺对显微组织、透氢性能和抗氢脆性能的影响,在此基础上总结对比了常用氢分离纯金属以及不同工艺处理的双相合金氢渗透性能。最后指出,双相氢分离合金膜具有较高的催化性能、合理的渗氢性能和良好的耐久性能,具有很好的应用前景,发展潜力很大。通过进一步调整合金元素含量和控制相组成,可以获得综合性能优良的氢分离合金膜,有望成为未来分离提纯氢气的可靠材料。

关键词：氢分离合金膜双相合金定向凝固

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钢渣基盾粉/橡胶复合材料的性能及机理

材料工程 2024年第5期52卷 188-194页

作者：张浩胡道庆程峥明赵令李海丽张贵文安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 安徽工业大学冶金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 首钢京唐钢铁联合有限责任公司河北唐山063200 江苏华安橡胶科技有限公司江苏宿迁223600

基于利用超细立磨与钢渣制备钢渣基盾粉(简称盾粉)的研究成果,以橡胶工业配方制备盾粉/橡胶复合材料。测试矿物成分、化学成分、粒度分布、结构组成、微观结构和热稳定性,从微观层面阐述盾粉用于橡胶工业配方的相关机理。结果表明:当盾... 详细信息

基于利用超细立磨与钢渣制备钢渣基盾粉(简称盾粉)的研究成果,以橡胶工业配方制备盾粉/橡胶复合材料。测试矿物成分、化学成分、粒度分布、结构组成、微观结构和热稳定性,从微观层面阐述盾粉用于橡胶工业配方的相关机理。结果表明:当盾粉替代炭黑比例为5%~10%(质量分数,下同)时,盾粉与橡胶基体的相容性较好,盾粉/橡胶复合材料拉伸强度为16.16~17.06 MPa,高于15 MPa,拉伸伸长率为619.8%~668.21%,高于350%,磨耗量为130~196 mm^(3),小于200 mm^(3),均满足国标要求;当盾粉替代炭黑比例为5%时,盾粉/橡胶复合材料的硫化时间缩短、硫化速率指数提高。盾粉/橡胶复合材料燃烧时,一方面盾粉中SiO2与硫自由基、Fe、Zn、Al发生反应形成Si-Mg阻燃体系、Si-Al阻燃体系与Si-Fe消烟体系;另一方面盾粉与橡胶体系产生关联作用组成致密的炭层,阻止部分热量的传递与火焰的蔓延。

关键词：盾粉橡胶光谱学分析复合材料性能

磺胺二甲嘧啶废水处理系统中Exiguobacterium sp.H-1的分离及其环境适应特性

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环境工程技术学报 2024年第1期14卷 258-267页

作者：陈田王壮芦梦瑶陈研周佳屈建航潘婧诗罗宇河南工业大学生物工程学院河南工业大学国际教育学院

磺胺二甲嘧啶(SMZ)是一种难降解的广谱抗生素,其广泛存在已对水环境构成严重的威胁。微生物是环境中抗生素降解转化的主要驱动者,但高效降解SMZ的微生物资源匮乏。以SMZ废水处理系统的活性污泥为原料,采用纯培养技术从中分离筛选出一株... 详细信息

磺胺二甲嘧啶(SMZ)是一种难降解的广谱抗生素,其广泛存在已对水环境构成严重的威胁。微生物是环境中抗生素降解转化的主要驱动者,但高效降解SMZ的微生物资源匮乏。以SMZ废水处理系统的活性污泥为原料,采用纯培养技术从中分离筛选出一株SMZ降解菌H-1。经形态学观察、生理生化特征、16S rRNA基因序列分析,H-1归属于微小杆菌属(Exiguobacterium sp.)。通过单因素试验研究初始SMZ浓度、接种量、pH和温度对菌株H-1降解SMZ效果的影响。结果表明,接种量、pH和温度对该菌株降解SMZ的影响较大。进一步采用响应面法优化菌株Exiguobacterium sp.H-1降解SMZ的最佳条件,得出pH为7.21,温度为28.86℃,接种量为4.40%时,其对5 mg/L SMZ降解率为10.54%。本研究发现微小杆菌Exiguobacterium sp.H-1具有降解SMZ的能力,其降解SMZ的独特之处是能够将SMZ脱去SO_(2),生成嘧啶环和苯胺环,经过耦合生成N-(4,6-二甲基嘧啶-2基)-1,4-二苯胺,然后进行脱氨反应,生成2-苯-4,6-二甲基嘧啶,随后去甲基化生成产物6(2-苯基-1,2-二氢嘧啶,m/z为159.97)。此外,菌株H-1在0~10%NaCl的广泛范围内也表现出很强的耐盐性,能够为SMZ污染水体的生物修复提供耐盐能力强的微生物菌株资源。

关键词：磺胺二甲嘧啶 Exiguobacterium 生物降解环境适应性生物修复

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不同菌种对棉籽粕混合底物固态发酵效果比较

饲料工业 2024年

作者：王鑫鸿金锡九周金影李炯奎任凤龙耿春银金英海延边大学农学院东北寒区肉牛科技创新教育部工程研究中心

为探究不同菌种对棉籽粕混合底物固态发酵的影响及效果，选用黑曲霉菌（T1）、红曲霉菌（T2）、地衣芽孢杆菌（T3）、枯草芽孢杆菌（T4，10089）、枯草芽孢杆菌（T5，10071）、乳酸菌（T6）、酵母菌1号（T7）、福邦活性酵母菌（T8）、... 详细信息

为探究不同菌种对棉籽粕混合底物固态发酵的影响及效果，选用黑曲霉菌（T1）、红曲霉菌（T2）、地衣芽孢杆菌（T3）、枯草芽孢杆菌（T4，10089）、枯草芽孢杆菌（T5，10071）、乳酸菌（T6）、酵母菌1号（T7）、福邦活性酵母菌（T8）、拉曼酵母菌（T9）9种微生物进行固态发酵。以50 g棉籽粕、玉米粉、麸皮（7∶2∶1）发酵底物+50 ml水为对照组（CON），处理组（T1-T9）在对照组的基础上分别加入5 ml不同菌液（接种量为10%培养基），温度30 ℃，发酵72 h。通过对发酵前后的棉籽粕进行感官评价、营养成分分析、pH测定、游离棉酚检测和酶活性测定来评估发酵效果。结果表明，经过发酵后，各组棉籽粕的颜色都呈棕色或褐色，其中酵母菌1号带有酒香味。与对照组相比，酵母菌1号、地衣芽孢杆菌、黑曲霉菌、拉曼酵母菌、红曲霉菌、福邦酵母菌、乳酸菌均能显著提高蛋白质含量（P<0.05），其中酵母菌1号的蛋白质含量提高最为明显，达到45.97%。同时，酵母菌1号能够明显降低半纤维素含量（P<0.05），pH在所有处理组中显著下降（P<0.05）。酵母菌1号表现出对棉籽粕混合底物中游离棉酚降解能力最强的特点（P<0.05），其脱毒率达到73.69%。在酶活性方面，酵母菌1号在提高中性蛋白酶活性和中性木聚糖酶活性方面效果最为明显（P<0.05）。综上所述，酵母菌1号，气味适宜，营养价值均衡，在降低游离棉酚含量方面作用显著，可以考虑选用酵母菌1号进行棉籽粕混合固态发酵。

关键词：棉籽粕脱毒混合固态发酵菌种游离棉酚

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考虑动态预维护与绿色调度的协同优化问题

系统仿真学报 2024年

作者：江雨燕马宁李艳甘如美江王付宇安徽工业大学管理科学与工程学院安徽工业大学电气与信息工程学院

针对传统柔性作业车间调度问题，考虑将机器动态预维护与绿色调度进行联合优化，以最小化最大完工时间、总碳排放量、总成本为优化目标建立集成优化模型。提出了一种改进的NSGA-II算法用于求解该模型，采用基于工序、机器和预维护的三... 详细信息

针对传统柔性作业车间调度问题，考虑将机器动态预维护与绿色调度进行联合优化，以最小化最大完工时间、总碳排放量、总成本为优化目标建立集成优化模型。提出了一种改进的NSGA-II算法用于求解该模型，采用基于工序、机器和预维护的三层编码方式，设计了考虑工序分配、机器选择以及机器预维护策略的同步解码方案。为了提高种群的多样性，算法改进了精英保留策略，设计了随着代数变化的自适应交叉变异函数以及基于邻域搜索的变异算子。实验通过13组基准算例和6组拓展算例验证了改进算法在求解不同规模调度问题的有效性，并利用实际案例对比分析，验证了所提出的动态预维护策略较其他维护策略能更有效地求解预维护与柔性作业车间绿色调度协同优化问题。

关键词：预维护绿色调度 INSGA-II 协同优化柔性作业车间

退火对冷轧430铁素体不锈钢显微组织与力学性能的影响

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过程工程学报 2024年

作者：徐帅康孙晓宇陈琳李景辉张明亚安徽工业大学冶金工程学院安徽工业大学材料科学与工程学院

采用55%的压下量对430铁素体不锈钢进行室温冷轧变形后，分别在800, 850, 900, 950, 1000℃进行保温退火处理15min，采用原位拉伸和纳米压痕测试，并且利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等技... 详细信息

采用55%的压下量对430铁素体不锈钢进行室温冷轧变形后，分别在800, 850, 900, 950, 1000℃进行保温退火处理15min，采用原位拉伸和纳米压痕测试，并且利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等技术手段研究了430铁素体不锈钢的微观组织和力学性能影响及其规律。结果表明，当退火温度由800℃升高至850℃时，试样冷轧组织再结晶比例逐渐提高，由66%提高至68%，平均晶粒尺寸明显减小，从9.23μm减小至8.07μm，此时试样组织主要受到了晶粒细化的作用，试样强塑性提高。当退火温度从900℃升高到1000℃时，冷轧组织再结晶比例进一步提高，由71%提高至89%，平均晶粒尺寸增大约1.5倍，位错密度显著降低，强度下降塑性增强，硬度明显降低。样品在850℃退火时，晶粒细小均匀，屈服强度达到882 MPa，伸长率达到17.5%，此时硬度值为2.08 GPa，具有较好的微观组织及力学性能，因此在850℃保温退火15 min为430铁素体不锈钢的理想退火工艺。

关键词：铁素体不锈钢再结晶位错密度力学性能

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富氧燃烧条件对加热炉板坏加热过程的影响

过程工程学报 2024年第7期24卷 805-814页

作者：陆彪王行银古胡青云陈燕陈德敏高靖安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243002

富氧燃烧具有提高理论燃烧温度、降低过剩空气系数和增强烟气辐射能力等优点,因此成为工业炉窑领域研究的热点。为了获得富氧燃烧布置形式及氧气体积分数对加热炉热工特性及板坏加热过程的影响,以某钢厂2250机组步进式加热炉为研究对象... 详细信息

富氧燃烧具有提高理论燃烧温度、降低过剩空气系数和增强烟气辐射能力等优点,因此成为工业炉窑领域研究的热点。为了获得富氧燃烧布置形式及氧气体积分数对加热炉热工特性及板坏加热过程的影响,以某钢厂2250机组步进式加热炉为研究对象,建立了两种富氧布置形式(JC-1和JC-2)的燃烧模型,利用数值模拟研究了氧气体积分数从21vo1%变化到49vo1%时加热炉热工特性与板坏加热特性的变化。结果表明,JC-2工况的富氧燃烧布置形式优于JC-1工况;氧气体积分数为21vo1%~37vo1%时,加热炉板坏出炉温度、炉膛热效率的增长速率较高,因此37vo1%为富氧燃烧最佳氧体积分数。本研究可为现有加热炉实施富氧燃烧改造提供参考。

关键词：加热炉富氧燃烧数值模拟热效率