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金属有机骨架复合物对低浓度CO_(2)吸附动力学研究

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化工新型材料 2024年第9期52卷 189-194,200页

作者：张香梅吕丽王春来刘茜国民核生化灾害防护国家重点实验室北京100191 北京化工大学化学工程学院膜分离过程与技术北京市重点实验室北京100029

对化石能源的过度使用导致全球CO_(2)排放量持续增加,气候变暖已成为人类面临的最为严峻的环境问题。金属有机骨架材料是理想的CO_(2)吸附剂,由于其优良的特性,可用于CO_(2)捕获。采用北京化工大学提供的NbOFFIVE-1-Ni@聚丙烯酸酯CO_(2... 详细信息

对化石能源的过度使用导致全球CO_(2)排放量持续增加,气候变暖已成为人类面临的最为严峻的环境问题。金属有机骨架材料是理想的CO_(2)吸附剂,由于其优良的特性,可用于CO_(2)捕获。采用北京化工大学提供的NbOFFIVE-1-Ni@聚丙烯酸酯CO_(2)复合吸附材料,利用自搭建的固定床装置测试了低浓度CO_(2)的吸附穿透曲线,探究了流量、温度、浓度、气流湿度、床层厚度条件对吸附行为的影响,利用三种动力学模型对吸附数据进行拟合,并探究了NbOFFIVE-1-Ni@PA的循环稳定性。结果表明,随着气体流量的升高,NbOFFIVE-1-Ni@PA的CO_(2)吸附量出现先增加后降低的趋势。降低吸附温度、增加浓度、减小气流湿度和增加床层高度均有利于增强NbOFFIVE-1-Ni@PA的动态CO_(2)吸附性能。Avrami模型能更好地拟合实验数据,表明NbOFFIVE-1-Ni@PA对CO_(2)的吸附是物理和化学吸附共同作用。最后,经10次吸脱附再生后,NbOFFIVE-1-Ni@PA的吸附量仅下降4.5%,可再生性能优异。

关键词：二氧化碳动力学金属有机骨架材料吸附固定床

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气力分级粉体团聚表征及其影响因素的研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 66-75页

作者：曹迎妮李兴帅焦志伟刘家祥杨卫民于源北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029

粉体团聚对气力分级设备的分级性能有着重要的影响,是制约机械法制备超细粉体的瓶颈问题。为表征气力分级制备超细粉体时的粉体团聚特性并分析其影响因素,利用筛分法和激光粒度分析法测得的粉体平均粒径比值,提出了团聚参数F,并以此为... 详细信息

粉体团聚对气力分级设备的分级性能有着重要的影响,是制约机械法制备超细粉体的瓶颈问题。为表征气力分级制备超细粉体时的粉体团聚特性并分析其影响因素,利用筛分法和激光粒度分析法测得的粉体平均粒径比值,提出了团聚参数F,并以此为基础分析了粉体颗粒形貌、平均粒径、粒度分布以及粉体流动性对粉体团聚的影响。结果表明:当不同粉体之间的形貌(包括长扁度、球度、棱角度和粗糙度)差异不显著时,颗粒形貌不是引起粉体团聚有所差异的主要因素。粉体平均粒径越大,团聚程度越小;粒度分布指数对团聚的影响取决于粉体整体粗细程度,粗颗粒占比较高的情况下,颗粒不易团聚。因此,对于形貌相似的不同粉体而言,粉体平均粒径和粒度分布是影响粉体团聚的主要因素。此外,通过分析休止角和Hausner值发现,粉体流动性越差,团聚程度越强。

关键词：粉体团聚平均粒径粒度分布颗粒形貌

氮掺杂炭材料综述：制备、性质和储钠应用实例（英文）

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新型炭材料(中英文) 2024年

作者：苑仁鲁侯若洋商蕾刘学伟李昂陈晓红宋怀河北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室材料电化学过程与技术北京市重点实验室

杂原子掺杂作为一种强大的缺陷工程策略，可赋予炭材料独特的电子结构和高化学活性，对其结构调控和高性能应用潜力开发具有重要意义。氮原子具有与碳原子相似的原子半径、较高的电负性以及多种构型，因此氮掺杂炭材料得到了广泛的研究... 详细信息

杂原子掺杂作为一种强大的缺陷工程策略，可赋予炭材料独特的电子结构和高化学活性，对其结构调控和高性能应用潜力开发具有重要意义。氮原子具有与碳原子相似的原子半径、较高的电负性以及多种构型，因此氮掺杂炭材料得到了广泛的研究。本文主要综述了氮掺杂炭材料的制备方法和性质，并以其作为钠离子电池和钠离子电容器负极为例讨论了其应用潜力。重点详细介绍了原位和后处理的制备策略；讨论了氮含量和构型与结晶度、电导率、润湿性、化学反应活性以及储钠性能的关系。同时本文也介绍了本课题组的相关研究成果。这篇综述有望为氮掺杂炭材料的可控制备和结构设计提供有力的指导。

关键词：氮掺杂炭材料氮构型制备方式性质储钠

富勒烯诱导块状中间相沥青形成中间相炭微球（英文）

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新型炭材料(中英文) 2024年

作者：陈文胜刘澜涛王政段淳枫张型伟马兆昆陈晓红宋怀河北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室材料电化学过程与技术北京市重点实验室

中间相沥青（mesophase pitch, MP）形态的可控转变对于研究MP的形成机理和应用具有重要的现实意义。本研究将富勒烯(fullerene, C60)添加于萘基中间相沥青（Naphthalene-based mesophase pitch, NMP）中，并进行热处理，实现了中间相... 详细信息

中间相沥青（mesophase pitch, MP）形态的可控转变对于研究MP的形成机理和应用具有重要的现实意义。本研究将富勒烯(fullerene, C60)添加于萘基中间相沥青（Naphthalene-based mesophase pitch, NMP）中，并进行热处理，实现了中间相显微形态从融并体型到球状的可逆转变。通过偏光显微镜和扫描电子显微镜研究了C60添加量和热处理温度对中间相形态转变的影响。热重分析、傅立叶变换红外光谱、X射线衍射和拉曼光谱对C60诱导NMP成球这一物理过程进行了印证。结果表明，在300–320°C的热处理温度下，添加5 wt.%的C60可以使融并体型中间相转化为球形液晶态，中间相小球的尺寸随温度升高而增大。此外，我们建立了一个模型来解释C60在可逆转变过程中的独特诱导效应。本工作揭示了C60诱导下的中间相的形态转变可控转变行为，为后续中间相形态及应用研究提供了新思路。

关键词：逆相转化富勒烯诱导机理中间相织构 π电子诱导效应中间相微球

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基于叶尖计时的叶片外物打击辨识方法研究

航空学报 2024年

作者：王树慧王维民李天晴王珈乐付振宇张娅北京化工大学高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室北京化工大学高端压缩机及系统技术全国重点实验室

外物打击是影响叶片安全运行的重要事件，打击事件的在线辨识有利于巨大灾难事故的提前预警。针对叶片服役过程中振动数据量大，且需要快速、准确地在线辨识打击事件的迫切需求，提出了一种利用峭度与振幅矩联合判据(KAM-BTT)的多工况... 详细信息

外物打击是影响叶片安全运行的重要事件，打击事件的在线辨识有利于巨大灾难事故的提前预警。针对叶片服役过程中振动数据量大，且需要快速、准确地在线辨识打击事件的迫切需求，提出了一种利用峭度与振幅矩联合判据(KAM-BTT)的多工况下叶片外物打击辨识及打击时刻定位方法。基于叶尖计时法，只需要单个传感器即可实现。构建了考虑叶片安装误差、叶片失谐及传感器安装误差的外物打击振动响应模型，并进行了打击模拟，提出了基于叶片模型参数的外物打击辨识参数阈值获取方法。搭建了外物打击实验装置，完成了多转速下的外物打击辨识验证。实验结果表明，提出的打击辨识方法能凭借单传感器在0.047 s内实现打击事件的识别，为在线预警和数据管理提供了研究基础。

关键词：旋转叶片外物打击在线辨识时刻定位叶尖计时

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熔体静电纺丝纤维细化技术研究进展

高分子材料科学与工程 2024年

作者：王宇航杨卫民李好义谭晶北京化工大学机电工程学院北京化工大学有机无机国家重点实验室

聚合物熔体静电纺丝技术是纳米纤维绿色高效制备的重要途径。但受限于熔体黏度高、导电性差和射流冷却快，制备纤维的平均直径往往分布在数百纳米至几十微米，远未达到直径小于100 nm的纳米材料。熔体电纺过程涉及驱动力、表面张力、熔... 详细信息

聚合物熔体静电纺丝技术是纳米纤维绿色高效制备的重要途径。但受限于熔体黏度高、导电性差和射流冷却快，制备纤维的平均直径往往分布在数百纳米至几十微米，远未达到直径小于100 nm的纳米材料。熔体电纺过程涉及驱动力、表面张力、熔体黏度和射流热交换速率等多种影响成型纤维直径的因素，各因素间相互影响，这使得熔体静电纺丝的纤维细化机理极其复杂。为此，本文从熔体泰勒锥形成和射流牵伸细化2个阶段出发，归纳分析现有熔体电纺纤维细化研究的方法、工艺及材料体系对纤维直径的影响。研究表明，通过装置设计、材料体系调控和工艺优化来缩小泰勒锥尺寸、增大驱动力、降低熔体黏度并尽量延长射流牵伸细化时间是纤维细化的关键。射流运动状态与温度变化检测系统的设计、高电导率低黏度绿色纺丝专用料的开发以及吹-吸热气流辅助纺丝系统的设计等是熔体电纺纤维细化的研究趋势。

关键词：熔体静电纺丝泰勒锥射流牵伸细化熔体黏度驱动力

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高钙粉煤灰基纳米碳酸钙制备及其应用性能

精细化工 2024年

作者：李梦茹白守礼李殿卿冯拥军唐平贵化工资源有效利用国家重点实验室北京化工大学

以高钙粉煤灰为原料、NH4Cl为提取剂，获得了高钙提取液，对其进行钙氨分离，得到的NH4HCO3溶液和分离氨后的钙氨溶液经微通道反应器和成核/晶化隔离技术制备了纳米CaCO3，其经硬脂酸钠改性后与聚丙烯（PP）复合制备了改性纳米CaCO3/PP... 详细信息

以高钙粉煤灰为原料、NH4Cl为提取剂，获得了高钙提取液，对其进行钙氨分离，得到的NH4HCO3溶液和分离氨后的钙氨溶液经微通道反应器和成核/晶化隔离技术制备了纳米CaCO3，其经硬脂酸钠改性后与聚丙烯（PP）复合制备了改性纳米CaCO3/PP复合材料〔xCaCO3/PP，其中，x为改性纳米CaCO3添加量（以PP的质量计，下同）〕。采用FTIR、XRD和SEM对样品进行了表征。考察了Ca2+浓度、柠檬酸铵用量〔以CaCl2与NH4HCO3总质量计，下同)、成核温度和晶化时间对CaCO3晶型、颗粒尺寸和分散性的影响，探究了改性纳米CaCO3添加量对复合材料的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率的影响。结果表明，在Ca2+浓度0.5 mol/L、柠檬酸铵用量15%、成核温度30 ℃和晶化时间5 min的条件下，制备的CaCO3分散性好、粒径较均一，平均粒径为45.0 nm。改性纳米CaCO3在复合材料中均匀分散，提升了复合材料的力学性能。6%CaCO3/PP的拉伸强度（35.6 MPa）、弹性模量（999.8 MPa）和断裂伸长率（10.26%）分别比PP（31.1 MPa、968.7 MPa和8.48%）提高了14.5%、3.2%和21.0%。改性纳米CaCO3颗粒与PP具有较强的相互作用，拉伸时改性纳米CaCO3颗粒容易在PP分子链上滑动，吸收断裂能，从而提高了复合材料的韧性。

关键词：高钙粉煤灰纳米碳酸钙成核/晶化隔离法聚丙烯复合材料

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离子液体萃取精馏分离甲醇-乙腈共沸物

化工进展 2024年

作者：韩英娜李丽张林子安金泽李文秀张弢沈阳化工大学辽宁省化工分离技术重点实验室

为实现甲醇-乙腈共沸体系的高效分离，选取N-辛基吡啶六氟磷酸盐([Opy][PF6])为萃取剂，在101.325 kPa下对甲醇-乙腈-([Opy][PF6])三元物系进行等压气液相平衡的测定，获得了三元体系等压气液相平衡(VLE)数据，探究离子液体对甲醇-乙腈... 详细信息

为实现甲醇-乙腈共沸体系的高效分离，选取N-辛基吡啶六氟磷酸盐([Opy][PF6])为萃取剂，在101.325 kPa下对甲醇-乙腈-([Opy][PF6])三元物系进行等压气液相平衡的测定，获得了三元体系等压气液相平衡(VLE)数据，探究离子液体对甲醇-乙腈气液相平衡的影响，将实验数据与非随机双液(NRTL)模型相关联，得到二元相互作用参数。通过过量焓、高斯分析解释分离机理，结果表明：([Opy][PF6])的加入可提高甲醇相对于乙腈的相对挥发度，([Opy][PF6])的含量增加使盐析效果更明显，NRTL模型与实验结果具有良好的一致性，通过Aspen Plus软件中的NRTL模型关联这些数据，发现当([Opy][PF6])的摩尔分数为0.0345时，体系不再共沸，使用Aspen Plus软件模拟萃取精馏流程并优化工艺参数，得到萃取精馏过程的最佳操作条件。模拟结果可作为下一步萃取精馏实验和流程设计的指导。

关键词：甲醇乙腈萃取精馏离子液体 Aspen Plus

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空腔材料的化学创制、功能调控及应用

科学通报 2024年第16期69卷 2107-2109页

作者：王丹宋宇飞李建荣中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室生物药制备与递送重点实验室(中国科学院)北京100190 北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京100029 北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

空腔材料包括中空、多孔、管状等材料.由于具有空腔结构、高孔隙率、结构化表面等多尺度纳米结构和组成,空腔材料可实现物质的高效负载和传递,被广泛用于能量转换与存储、催化、吸附、分离、生物医药等领域.随着合成方法的进步,具有多... 详细信息

空腔材料包括中空、多孔、管状等材料.由于具有空腔结构、高孔隙率、结构化表面等多尺度纳米结构和组成,空腔材料可实现物质的高效负载和传递,被广泛用于能量转换与存储、催化、吸附、分离、生物医药等领域.随着合成方法的进步,具有多壳层、多腔体等独特复杂结构的空腔材料展示出更为丰富的功能和更加广阔的应用前景.实现功能导向空腔材料的设计、合成与过程的精准控制是突破现有材料的性能极限和功能制约的关键.

关键词：功能导向空腔结构生物医药高孔隙率结构化表面功能调控性能极限精准控制