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磷石膏材料化综合利用研究进展

材料导报 2023年第16期37卷 167-178页

作者：张峻解维闵董雄波杨华明中南大学资源加工与生物工程学院中南大学矿物材料及其应用湖南省重点实验室中国地质大学(武汉)纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心中国地质大学(武汉)材料与化学学院中国地质大学(武汉)中国非金属矿行业矿物功能材料重点实验室

磷石膏是湿法磷酸浸出工艺中产生的固体废弃物，其主要成分为二水硫酸钙，具有产量大、组分复杂等特征。目前，国内磷石膏存量高达6亿t,其大量堆放造成土地资源浪费、江河水质劣化及大气污染等生态环境问题。然而，我国磷石膏综合利用... 详细信息

磷石膏是湿法磷酸浸出工艺中产生的固体废弃物，其主要成分为二水硫酸钙，具有产量大、组分复杂等特征。目前，国内磷石膏存量高达6亿t,其大量堆放造成土地资源浪费、江河水质劣化及大气污染等生态环境问题。然而，我国磷石膏综合利用率较低，其主要用于生产附加值较低的建筑材料，对此，加快推进磷石膏新技术、新产品的研发具有重要意义。本文通过分析磷石膏综合利用研究现状，总结了磷石膏在建筑、稀土提取、农业、化工以及生物医疗行业领域的研究进展，提出了现阶段磷石膏综合利用研究及产业化应用中的问题，展望了未来磷石膏高值化加工基础理论及技术研究的发展趋势，以期为磷石膏大宗化、高值化利用研究基础及产业化应用提供参考。

关键词：磷石膏材料化除杂高值化综合利用

Ni-Ru/TiO_(2)-凹凸棒石复合材料的制备及其CO_(2)甲烷化性能

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硅酸盐学报 2021年第7期49卷 1377-1384页

作者：颜再荣苗超刘庆贺韩菲欧阳静中南大学湖南省矿物材料与应用重点实验室长沙410083 中南大学资源与生物工程学院无机材料系矿物材料中心长沙410083 中国建筑材料行业创新平台黏土矿物功能材料重点实验室长沙410083

基于黏土矿物在催化剂制品中的广泛应用和因CO_(2)增长过快造成的全球温室效应,通过溶胶凝胶法在凹凸棒石(ATP)表面负载TiO_(2)并以其为载体,采用浸渍法制备了用于CO_(2)甲烷化的Ni-Ru/TiO_(2)-ATP催化剂。比较Ru和Ni负载量对催化性能... 详细信息

基于黏土矿物在催化剂制品中的广泛应用和因CO_(2)增长过快造成的全球温室效应,通过溶胶凝胶法在凹凸棒石(ATP)表面负载TiO_(2)并以其为载体,采用浸渍法制备了用于CO_(2)甲烷化的Ni-Ru/TiO_(2)-ATP催化剂。比较Ru和Ni负载量对催化性能的影响,重点考察了反应温度和空速对甲烷化过程的影响,并采用原位红外测试技术进一步揭示了其反应机理。结果表明:双金属催化剂具有优异的低温催化活性。制备的催化剂中5Ni-1Ru-TiO_(2)-ATP的催化效果最佳,在350℃时CO_(2)转化率达到47.9%,在400℃时转化率最高,为59.6%。比相同条件下制备的不含Ru的催化剂在350℃时的转化率提高31.8%,在400℃时提高26.5%。进气速率过大会导致气固相接触不充分,催化效果变差。原位红外分析发现该多元复合催化剂遵循一种以CO~*基团为中间体的反应机理。

关键词：矿物基载体二氧化碳甲烷化镍-钌催化剂二氧化钛凹凸棒石

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纤蛇纹石纤维增强轻质多孔硅藻砖

硅酸盐通报 2017年第4期36卷 1169-1174,1186页

作者：刘欢刘琨唐学昆卢佳中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学矿物材料及其应用湖南省重点实验室长沙410083

以硅藻土、纤蛇纹石、高岭土为原料,通过压力成型和高温煅烧制备了轻质多孔的硅藻砖。继而系统研究了这种硅藻砖的容重、吸水率、显气孔率、断裂模数、吸放湿等物理性能,并采用X射线衍射和扫描电镜对硅藻砖的结构与形貌进行了表征分析... 详细信息

以硅藻土、纤蛇纹石、高岭土为原料,通过压力成型和高温煅烧制备了轻质多孔的硅藻砖。继而系统研究了这种硅藻砖的容重、吸水率、显气孔率、断裂模数、吸放湿等物理性能,并采用X射线衍射和扫描电镜对硅藻砖的结构与形貌进行了表征分析。结果表明:随着纤蛇纹石含量以及煅烧温度的增加,硅藻砖的吸水率、孔隙率逐渐下降,但是断裂模数显著增加。当纤蛇纹石含量为10wt%、煅烧温度为900℃时,硅藻砖的断裂模数超过10 MPa,容重仅为1.18 g/cm^3,显气孔率高达47.97%,具有高强、轻质、多孔特点,并兼具良好的吸放湿性能。

关键词：纤蛇纹石纤维硅藻土轻质多孔砖

稻壳基活性炭电极材料制备及其电化学性能研究

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硅酸盐通报 2017年第3期36卷 991-995,1002页

作者：宋晓岚段海龙王海波刘汉俊刘时超周永鑫周志海中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学矿物材料及其应用湖南省重点实验室长沙410083

以稻壳为原料,氢氧化钠为活化剂,制备活性炭。进一步将该活性炭作为电极材料,以氢氧化钾溶液为电解液,组装超级电容器。采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、扫描电镜(SEM)等手段,分析了不同活化温度对活性炭的比表面积及孔结构的影... 详细信息

以稻壳为原料,氢氧化钠为活化剂,制备活性炭。进一步将该活性炭作为电极材料,以氢氧化钾溶液为电解液,组装超级电容器。采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、扫描电镜(SEM)等手段,分析了不同活化温度对活性炭的比表面积及孔结构的影响,并利用恒流充放电、循环伏安等方法研究了电容器的电化学性能。结果表明:800℃活化下活性炭的比表面积最佳,为2760 m^2/g,孔结构发达。此条件下,在6 mol/L的KOH电解液中,活性炭电容器比电容达267.2 F/g,等效内阻仅2.2Ω,倍率性能好。经过5000次循环后,其电容保持率仍有83.7%,表明该稻壳基活性炭电极具有优异的充放电可逆性和循环稳定性。

关键词：稻壳活化温度活性炭电极超级电容器比电容

沉积温度对甲基硅烷化学气相沉积SiC涂层显微组织和烧蚀性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第12期33卷 3797-3811页

作者：胡祥龙罗骁杨鑫谭瑞轩黄启忠中南大学轻质高强结构材料国家级重点实验室长沙410083 湖南大学湖南省先进炭材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

以甲基硅烷(MS)为气源,采用化学气相沉积方法于不同温度下在石墨表面制备SiC涂层,并系统研究温度对SiC涂层的沉积速率、显微组织和抗烧蚀性能的影响规律。实验结果表明:当沉积温度为1000℃时,以MS为气源的SiC涂层的沉积速率为50~120μm... 详细信息

以甲基硅烷(MS)为气源,采用化学气相沉积方法于不同温度下在石墨表面制备SiC涂层,并系统研究温度对SiC涂层的沉积速率、显微组织和抗烧蚀性能的影响规律。实验结果表明:当沉积温度为1000℃时,以MS为气源的SiC涂层的沉积速率为50~120μm/h,远高于以甲基三氯硅烷为气源的沉积速率(5~10μm/h)。当沉积温度较低(900~1000℃)时,以MS为气源所制备的SiC涂层整体光滑、平整,呈球形紧密堆积形貌;沉积温度较高(1100~1200℃)时,SiC涂层呈不规则菜花状颗粒堆积形貌,且微晶尺寸明显增大;当沉积温度为1000℃时,SiC涂层具有合适的致密性、粗糙度以及尺寸均匀的显微组织,同时,该涂层经2300℃等离子烧蚀80 s后,其质量烧蚀率和线性烧蚀率分别为0.0096 mg/s和0.3750μm/s,显示优异的抗烧蚀性能。本研究为以MS为气源的化学气相沉积法制备SiC涂层提供一定的理论基础和技术支撑。

关键词：甲基硅烷化学气相沉积 SiC涂层沉积温度显微组织烧蚀性能

氧化铜/海泡石催化过滤膜的制备及其过硫酸盐活化性能

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硅酸盐学报 2024年第10期52卷 3180-3191页

作者：彭倩邢佳杰钟婉菱唐学昆刘琨中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学矿物材料及其应用湖南省重点实验室长沙410083 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

为了开发具有高活性、高稳定性和绿色环保的过硫酸盐催化剂,采用浸渍-过滤成膜-干燥-煅烧的方法制备一种CuO/海泡石催化过滤膜,并对其催化过硫酸盐的性能和活化机理进行了探究。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段... 详细信息

为了开发具有高活性、高稳定性和绿色环保的过硫酸盐催化剂,采用浸渍-过滤成膜-干燥-煅烧的方法制备一种CuO/海泡石催化过滤膜,并对其催化过硫酸盐的性能和活化机理进行了探究。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段详细表征了CuO/海泡石催化过滤膜的晶体结构、形貌、表面性质等,明确了制备催化过滤膜的最佳条件(煅烧温度为400℃、硝酸铜溶液的浓度为20 mmol/L)。经过连续催化降解15 L的10 mg/L的对硝基苯酚(PNP)溶液后,CS-400催化过滤膜的性能未出现明显下降且结构未被明显腐蚀。最后,通过自由基淬灭实验证明了羟基自由基(·OH)和单线态氧(^(1)O_(2))是此催化反应体系中降解PNP的主要活性物质,并提出了可能的催化机理。

关键词：氧化铜海泡石过硫酸盐催化过滤膜

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铁掺杂蒙脱石纳米酶的制备与应用

硅酸盐学报 2022年第10期50卷 2762-2769页

作者：田路远汪浩唐爱东杨华明中国地质大学(武汉)纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心中国地质大学(武汉)材料与化学学院中国非金属矿行业矿物功能材料重点实验室中国地质大学(武汉)武汉430074 中南大学化学化工学院长沙410083 中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学矿物材料及其应用湖南省重点实验室长沙410083

纳米酶可以快速灵敏地检测生物标记物,有效防止疾病的爆发,但是纳米酶的催化活性低、对底物亲和力差,严重地制约了其检测性能。蒙脱石是一种具有典型的2:1型层状结构的硅酸盐黏土矿物,利用其良好的吸附能力和阳离子交换能力,将Fe^(3+)... 详细信息

纳米酶可以快速灵敏地检测生物标记物,有效防止疾病的爆发,但是纳米酶的催化活性低、对底物亲和力差,严重地制约了其检测性能。蒙脱石是一种具有典型的2:1型层状结构的硅酸盐黏土矿物,利用其良好的吸附能力和阳离子交换能力,将Fe^(3+)锚定在蒙脱石的表面与层间,制备具有类过氧化物酶性质的Fe掺杂蒙脱石纳米酶,可增强对H_(2)O_(2)的亲和力,通过比色法可实现对H_(2)O_(2)的检测。结果表明:在中性条件下,H_(2)O_(2)的检测线性范围和检测限分别为20~500μmol/L和5.8μmol/L。这种蒙脱石纳米酶在分析检测和疾病诊断领域具有良好的应用前景。

关键词：纳米酶蒙脱石类过氧化物酶铁掺杂比色法分析检测

玻纤增强聚丙烯与尼龙66模内混合加工成型实验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2019年第5期50卷 1075-1081页

作者：符亮蒋炳炎吴旺青闵丽萍中南大学高性能复杂制造国家重点实验室湖南长沙410083 中南大学新型特种纤维及其复合材料湖南省重点实验室湖南长沙410083

为了解决纤维增强热塑性复合材料加工成型零件复杂程度与力学性能匹配的问题,提高不同热塑性基体纤维增强复合材料制件的力学强度,运用模内混合加工成型技术制备连续玻纤增强聚丙烯(PP)预制件与短玻纤增强尼龙66(PA66)平板实验件,采用... 详细信息

为了解决纤维增强热塑性复合材料加工成型零件复杂程度与力学性能匹配的问题,提高不同热塑性基体纤维增强复合材料制件的力学强度,运用模内混合加工成型技术制备连续玻纤增强聚丙烯(PP)预制件与短玻纤增强尼龙66(PA66)平板实验件,采用单因素实验法研究熔体温度、预制件加热温度、模具温度和保压压力对实验件弯曲强度的影响规律。研究结果表明:界面温度和保压压力的提高有利于提高加工成型制件弯曲强度,其中预制件加热温度和熔体温度对制件弯曲强度影响最大,分别提高2.6倍和1.6倍,且呈线性增大关系;微观形貌显示混合界面出现PP与PA66树脂间融合共混区;模内混合加工成型工艺参数的优化提高了制件的力学性能,扩宽了轻量化材料的组合应用。

关键词：模内混合加工成型热塑性基体弯曲强度微观形貌

硬脂酸改性石榴石及增强环氧树脂复合材料研究

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非金属矿 2016年第1期39卷 52-54页

作者：李诚金胜明崔葵馨中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083 矿物材料及其应用湖南省重点实验室湖南长沙410083

以柿竹园石榴石为原料,采用硬脂酸进行表面改性实验。研究了改性剂用量、改性时间、改性温度对改性效果的影响。采用活化度评价硬脂酸改性石榴石的效果,并用红外光谱表征硬脂酸和石榴石相互作用机理。将改性与未改性石榴石分别填充于环... 详细信息

以柿竹园石榴石为原料,采用硬脂酸进行表面改性实验。研究了改性剂用量、改性时间、改性温度对改性效果的影响。采用活化度评价硬脂酸改性石榴石的效果,并用红外光谱表征硬脂酸和石榴石相互作用机理。将改性与未改性石榴石分别填充于环氧树脂中,测试其力学性能。结果表明最佳的改性工艺条件为:硬脂酸用量为2.5%、改性温度为70℃、改性时间为50 min。相同添加量下,改性石榴石/环氧树脂复合材料的弯曲、拉伸强度分别提高了25.0%、46.3%。

关键词：石榴石硬脂酸表面改性环氧树脂复合材料