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改性水性环氧树脂彩色涂层抗紫外线研究

应用化工 2024年第9期53卷 2052-2056页

作者：张彩利王怀毅李天豪杨凤雷齐浩松河北工业大学土木与交通学院天津300401 天津市交通工程绿色材料技术工程中心天津300401 中共石家庄市鹿泉区委统战部河北石家庄050200 天津市凯曼德工程技术有限公司天津300450

采用紫外线吸收剂对水性环氧彩色涂层改性,通过室内加速老化模拟试验、红外光谱和扫描电镜试验研究涂层老化机理、紫外线吸收剂改性机理与效果,并分别在浸水、高低温、紫外老化、化学腐蚀及长期磨耗作用条件下测试涂层路用性能。研究表... 详细信息

采用紫外线吸收剂对水性环氧彩色涂层改性,通过室内加速老化模拟试验、红外光谱和扫描电镜试验研究涂层老化机理、紫外线吸收剂改性机理与效果,并分别在浸水、高低温、紫外老化、化学腐蚀及长期磨耗作用条件下测试涂层路用性能。研究表明,当紫外线吸收剂质量分数为5%时,老化后涂层抗拉强度和断裂伸长率最大,涂层黄变值最低;紫外线照射会破坏涂层中较弱的化学键,分子链发生断裂,产生老化现象;紫外线吸收剂通过代替化学键吸收紫外线能量,提高耐紫外线老化性;改性后增韧涂层在各条件下均能保持较好的抗滑耐磨耐久性。

关键词：水性环氧树脂彩色涂层增韧改性路用性能耐紫外线老化

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络合剂对硫醇催化剂性能的影响

工业催化 2024年第8期32卷 31-35页

作者：朱金剑宋国良李子涵曲晓龙董科军中海油天津化工研究设计院有限公司天津300131 天津市炼化催化技术工程中心天津300131

以硝酸钴和七钼酸铵为原料配制钴-钼浸渍液,将酒石酸、柠檬酸和乙二胺四乙酸按照比例添加到浸渍液中,再浸渍到含介孔硅的载体上制备系列催化剂。通过孔结构、HRTEM、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD等对其进行表征,表明添加络合剂可以降低活性金... 详细信息

以硝酸钴和七钼酸铵为原料配制钴-钼浸渍液,将酒石酸、柠檬酸和乙二胺四乙酸按照比例添加到浸渍液中,再浸渍到含介孔硅的载体上制备系列催化剂。通过孔结构、HRTEM、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD等对其进行表征,表明添加络合剂可以降低活性金属与载体间的作用力,更有利于形成高活性Ⅱ类活性相,且片晶长度更长,片晶层数更多,同时又具有较大的比表面积和孔容,酸量及中强酸也得到增加。因此,添加络合剂的催化剂具有更高的转化率和硫醇选择性。

关键词：催化剂工程硫醇乙二胺四乙酸柠檬酸络合剂

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人工智能驱动新型界面分离材料的创制

化工进展 2024年第4期43卷 1649-1654,F0004页

作者：何林贺常晴隋红天津大学化工学院天津300072 精馏技术国家工程研究中心天津300072

计算机技术与人工智能的发展给新材料的开发带来了新的研究范式(第四代),也为新型界面分离材料的创制带来新的发展契机。然而,受界面分离过程机理研究和材料、基团的理化数据的局限性,人工智能在新型界面分离材料的创制中的应用仍处于... 详细信息

计算机技术与人工智能的发展给新材料的开发带来了新的研究范式(第四代),也为新型界面分离材料的创制带来新的发展契机。然而,受界面分离过程机理研究和材料、基团的理化数据的局限性,人工智能在新型界面分离材料的创制中的应用仍处于初期阶段。本文为解决特定体系数据缺失的问题,构建了百万级(10^(6))的样板数据库,为大预测模型与生成模型提供了可靠、规范的示范数据基础;通过从大数据中挖掘分子结构与性质的隐藏关联,并借助分子模拟计算剖析其分子间相互作用机理,解析分子间相互作用机制和重组过程规律,进而实现高性能界面分离材料的构筑。最后,本文浅析了介尺度样板大数据、机器学习势理论、国产软件开发、有机合成、智能算法等多学科交叉在界面分离材料创制中的重要影响与发展机遇,以期推动虚拟实验室前沿发展。

关键词：界面大数据人工智能分离材料分子间相互作用

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溶液结晶过程强化

化工进展 2024年第1期43卷 87-99页

作者：冯瑶光陈奎赵佳伟王娜王霆黄欣周丽娜郝红勋天津大学化工学院国家工业结晶工程技术研究中心天津300072 天津化学化工协同创新中心天津300072

溶液结晶是化学工业中最重要的产品分离、纯化和功能化技术之一,广泛应用于医药、食品、精细化工等领域。溶液结晶中晶体的成核和生长过程将决定最终晶体产品的晶型、晶习、粒度、纯度等关键质量指标。因此,对溶液结晶过程,尤其是晶体... 详细信息

溶液结晶是化学工业中最重要的产品分离、纯化和功能化技术之一,广泛应用于医药、食品、精细化工等领域。溶液结晶中晶体的成核和生长过程将决定最终晶体产品的晶型、晶习、粒度、纯度等关键质量指标。因此,对溶液结晶过程,尤其是晶体成核和生长过程进行强化既有利于提高过程效率,也有助于满足晶体产品不同的性能需求。本文围绕晶体成核和生长强化这一关键问题,从受限空间、物理场、添加剂和模板剂等方面系统综述了溶液结晶中的过程强化策略。探讨了各种过程强化策略的优点和局限性,并总结了溶液结晶过程强化策略的主要研究重点和发展前景。

关键词：结晶成核生长粒度分布过程强化

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气隙式膜蒸馏技术研究现状和应用

化工进展 2024年第4期43卷 1655-1666页

作者：杜永亮梁卓彬龚耀煦毕豪杰徐志远苑宏英天津城建大学环境与市政工程学院天津300384 天津市水质科学与技术重点实验室天津300384 基础设施防护和环境绿色生物科技国际联合研究中心天津300384

在低碳经济的发展背景下,膜蒸馏技术作为一种兼具优异分离性能和节能潜力的新型分离技术而备受重视。气隙式膜蒸馏作为一种高热效率的膜蒸馏形式,其节能优势更为显著。本文总结了国内外与气隙式膜蒸馏技术相关的研究进展,从传质传热模... 详细信息

在低碳经济的发展背景下,膜蒸馏技术作为一种兼具优异分离性能和节能潜力的新型分离技术而备受重视。气隙式膜蒸馏作为一种高热效率的膜蒸馏形式,其节能优势更为显著。本文总结了国内外与气隙式膜蒸馏技术相关的研究进展,从传质传热模型、数值模拟和膜组件结构几个方面指出了膜蒸馏技术的主要研究方向。重点介绍了膜蒸馏过程优化的研究和技术应用现状。膜蒸馏过程优化包括通过膜组件结构设计优化、使用改性膜、外加物理场等方式以提高膜通量或减小膜污染。在应用方面,气隙式膜蒸馏技术主要应用于海水淡化、高浓度工业废水处理和浓缩加工等领域。

关键词：气隙式膜蒸馏膜组件膜分离数值模拟结构优化废水处理

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深海环境下金属点蚀进程及诱导应力演化

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第7期57卷 741-750页

作者：亢一澜秦梦斐谢海妹韩彬张茜天津大学机械工程学院天津300350 天津市现代工程力学重点实验室(天津大学) 天津300350

局部腐蚀产生的应力是影响海洋服役装备寿命与稳定性的关键因素.针对深海钢材料的点蚀力学问题,采用关联腐蚀与诱导应力的方法展开研究,建立了基于Nernst-Planck传质方程的腐蚀模型与腐蚀诱导应力模型,结合COMSOL多物理场仿真软件实现... 详细信息

局部腐蚀产生的应力是影响海洋服役装备寿命与稳定性的关键因素.针对深海钢材料的点蚀力学问题,采用关联腐蚀与诱导应力的方法展开研究,建立了基于Nernst-Planck传质方程的腐蚀模型与腐蚀诱导应力模型,结合COMSOL多物理场仿真软件实现了深海点蚀全进程中力-电化学信息的协同表征,其关键技术有两个,一是基于腐蚀膨胀理论给出了应力与腐蚀参量之间的联系,二是以产物堆积增厚与基底腐蚀减薄的面积比确定了腐蚀膨胀率,给出了腐蚀进程中电流密度、形貌、诱导应力等参量随时空的非线性演化规律.结果表明:空间分布上,深海环境下的腐蚀呈深挖状,蚀坑中心处的电流密度最大、腐蚀程度最深,腐蚀诱导应力存在明显的集中效应,力、电化学参量随着远离蚀坑中心呈现出发散状的削弱趋势;时序演化上,电流密度随腐蚀年限减小,腐蚀进程因此逐年放缓,然而,由于蚀坑中心尖锐程度的加剧,腐蚀诱导应力的非线性增加却愈发剧烈.在此基础上,研究了腐蚀产物形貌对应力的影响,对比了简化椭球形产物与模拟所得实际形貌产物两种情况的腐蚀诱导应力,结果表明实际形貌产物最大拉应力高于椭球形的最大应力,误差超过50%,指出点蚀研究中忽略蚀坑的深挖动力学特征会给腐蚀相关的力学研究带来偏差.

关键词：腐蚀力学模型腐蚀诱导应力腐蚀膨胀率力-电化学时空非线性演化点蚀

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陈腐垃圾与原生垃圾的共气化特性

化工进展 2024年

作者：李灏孙昱楠李健陶俊宇程占军颜蓓蓓陈冠益天津市生物质废弃物资源化利用重点实验室/天津市生物油技术工程研究中心天津商业大学机械工程学院天津大学环境科学与工程学院天津市有机废物安全处置与能源利用工程研究中心

垃圾填埋场中陈腐垃圾的过量积累会对周边土壤、地下水和空气造成环境污染。由于陈腐垃圾与原生垃圾组分的相似性，将陈腐垃圾与原生垃圾共气化可能是高效清洁处理陈腐垃圾的一种方法。通过在不同气化温度和掺混比下，探究共气化过程产... 详细信息

垃圾填埋场中陈腐垃圾的过量积累会对周边土壤、地下水和空气造成环境污染。由于陈腐垃圾与原生垃圾组分的相似性，将陈腐垃圾与原生垃圾共气化可能是高效清洁处理陈腐垃圾的一种方法。通过在不同气化温度和掺混比下，探究共气化过程产物分布、合成气组分特点，分析陈腐垃圾与原生垃圾共气化协同效应。通过气化评价指标计算及响应面模拟，对掺混比及气化温度条件进行优化。结果表明，气化温度的升高促进固体残余物分解产气，提高产气率，700～1000℃气化温度下混合物的固体残余物实验值低于单一原料气化线性相加值，证明陈腐垃圾与原生垃圾共气化存在积极的协同作用促进固体焦的转化。合成气组分中H2和CH4高含量说明陈腐垃圾具有良好的气化特性，合成气各组分产率的实验值在900℃和1000℃条件下均大于计算值，说明较高气化温度促进合成气生成。气化评价指标中气体产率和碳转化率随陈腐垃圾掺混比和气化温度的升高增幅明显，在1000℃气化温度条件下，合成气热值和气化效率分别在陈腐垃圾掺混比为60%和80%时达到最大值。通过响应面方法模拟优化实验结果发现，陈腐垃圾在1000℃单一气化可以得到H2、CH4产率最大值(188.44mL/g和104.22mL/g)，但CO产率也达到最大值。陈腐垃圾掺混比在60%～89%范围内，气化温度接近1000℃，混合物共气化的合成气产物中H2、CH4含量较高，且可以获得较高的合成气热值、碳转化率和气化效率。通过本研究为陈腐垃圾与原生垃圾共气化技术研究与应用提供基础。

关键词：陈腐垃圾原生垃圾合成气组分协同效应模拟优化

微波诱导高分散Pd/FeP催化剂构筑及其电催化性能研究

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化工学报 2024年第4期75卷 1594-1606页

作者：李昂赵振宇李洪高鑫天津大学化工学院精馏技术国家工程研究中心天津300350 物质绿色创造与制造海河实验室天津300192

微波技术作为一种新型过程强化手段,已被广泛应用于材料制备过程。利用微波对吸波型载体的选择性加热,使其产生局部高温诱导催化剂颗粒的沉积,有望构筑高分散钯(Pd)催化剂结构,而这一特殊结构对提高催化剂电催化氧化甲酸活性、提升甲酸... 详细信息

微波技术作为一种新型过程强化手段,已被广泛应用于材料制备过程。利用微波对吸波型载体的选择性加热,使其产生局部高温诱导催化剂颗粒的沉积,有望构筑高分散钯(Pd)催化剂结构,而这一特殊结构对提高催化剂电催化氧化甲酸活性、提升甲酸燃料电池的性能至关重要。为探究微波诱导高分散钯催化剂便捷制备的可行性,本文首先通过水热法制备了强吸波的空心海胆状磷化铁(FeP)作为催化剂载体,而后分别在常规加热与微波加热条件下通过乙二醇还原法在FeP表面沉积Pd。使用XRD、TEM、SEM技术表征Pd/FeP产品的形貌和微观结构,探究微波加热对催化剂表面金属钯颗粒分散的影响作用。使用循环伏安法和线性伏安法评价所制备催化剂的催化活性,通过探讨催化剂结构与其电催化活性的构效关系,揭示微波合成对Pd/FeP催化剂性能的强化作用机制。研究结果表明,空心海胆状的FeP颗粒具有较强的微波吸收能力,因而在受到微波辐射时,其表面形成的局部过热诱导Pd的原位沉积,使得微波水热法制备的Pd催化剂具有良好的分散特性,然而溶剂主体温度的过高会增加Pd之间的团聚。相对于常规手段合成的催化剂,利用微波水热法在120°C下制备的催化剂电化学活性面积提升了约3.5倍,对甲酸电催化氧化活性提升了约54倍。

关键词：微波合成纳米结构电化学催化剂粒度分布

强吸波催化剂协同微波能强化果糖脱水制5-羟甲基糠醛

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化工学报 2024年第4期75卷 1565-1577页

作者：徐安冉刘凯王娜赵振宇李洪高鑫天津大学化工学院精馏技术国家工程研究中心天津300072 物质绿色创造与制造海河实验室天津300192

利用硬模板法制备了中空多孔碳球(MHCS),系统研究了热处理温度、金属负载量、刻蚀前后对MHCS电磁参数的影响。从中选取高介电损耗值(ε″)的MHCS-800(ε″=213)作为催化剂载体,并以SCS-800(ε″=50)和SCS(ε″=0.08)作为对比样品,经磺... 详细信息

利用硬模板法制备了中空多孔碳球(MHCS),系统研究了热处理温度、金属负载量、刻蚀前后对MHCS电磁参数的影响。从中选取高介电损耗值(ε″)的MHCS-800(ε″=213)作为催化剂载体,并以SCS-800(ε″=50)和SCS(ε″=0.08)作为对比样品,经磺化后用于催化果糖水解制5-羟甲基糠醛,根据在微波加热和常规油浴条件下的反应动力学探究了ε″对微波催化效果的影响。结果表明,在80 W微波功率辐照下使用MHCS-800-SO_(3)H作为催化剂,5 min转化率即可达97.7%;反应速率常数(k)为0.76 min^(-1),是常规加热(k=0.0847 min^(-1))的8.97倍,该催化剂相较于SCS-800-SO_(3)H和SCS-SO_(3)H的微波催化效果(k比常规分别提升了164.9%、11.9%)更加显著。以上研究结果源于中空多孔结构和高的石墨化程度相耦合更有利于在催化剂颗粒表面形成“热点”,从而加速催化反应。

关键词：微波辐照果糖水解多相反应动力学介电损耗催化