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一种自交联型阻燃剂的合成及对固态环氧树脂的性能

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复合材料学报 2024年第2期41卷 712-722页

作者：楼高波戴进峰刘丽娜傅深渊浙江农林大学化学与材料工程学院杭州311300 浙江农林大学国家木质资源综合利用工程技术研究中心杭州311300

环氧树脂(EP)凭借其良好的化学稳定性、电气性能、粘接性能及机械强度,广泛地应用于国民生产和生活的各个领域。但其易燃的特性给人们的生命和财产安全带来了威胁,因此,对环氧树脂进行阻燃改性一直是人们的研究热点。以3-氨基酚、4-硝... 详细信息

环氧树脂(EP)凭借其良好的化学稳定性、电气性能、粘接性能及机械强度,广泛地应用于国民生产和生活的各个领域。但其易燃的特性给人们的生命和财产安全带来了威胁,因此,对环氧树脂进行阻燃改性一直是人们的研究热点。以3-氨基酚、4-硝基邻苯二甲腈、4-甲酰苯硼酸及9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,分别通过取代、缩合和加成等反应合成了一种具有自交联能力的阻燃剂(DBPN),并将其用于固态环氧树脂的阻燃,系统研究了环氧树脂复合材料的热稳定性、阻燃性能及阻燃机制。结果表明:添加6.4wt%的DBPN,环氧树脂的初始热分解温度由纯EP的372.6℃提前至351.5℃,这有利于在燃烧过程中提前形成阻隔性炭层,隔绝传质传热过程;其UL-94垂直燃烧测试由N.R提升至V-2级,热释放速率峰值(PHRR)、总热释放量(THR)、烟生成速率峰值(PSPR)和总烟释放量(TSP)则较纯EP分别下降了34.2%、29.5%、20.8%和17.8%;通过对残炭的分析,提出了环氧树脂复合材料的阻燃机制。该工作为新型无卤阻燃剂的制备提供了创新思路。

关键词：阻燃合成自交联环氧树脂机制

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低阶煤热解挥发分热催化重整研究进展

化工进展 2024年第5期43卷 2279-2293页

作者：姚乃瑜曹景沛庞新博赵小燕蔡士杰徐敏赵静平冯晓博伊凤娇中国矿业大学江苏省碳资源精细化利用工程研究中心江苏徐州221116

低阶煤清洁高效利用是我国的重大战略需求之一。在煤热转化技术中,煤热解挥发分催化重整可将复杂热解产品定向轻质化制备化学品,具有广泛应用前景。改变工艺条件是提高热解转化率和产品收率的重要手段,优化反应器设计以及开发高活性和... 详细信息

低阶煤清洁高效利用是我国的重大战略需求之一。在煤热转化技术中,煤热解挥发分催化重整可将复杂热解产品定向轻质化制备化学品,具有广泛应用前景。改变工艺条件是提高热解转化率和产品收率的重要手段,优化反应器设计以及开发高活性和稳定性催化剂是该技术发展的重要方向。本文首先介绍了低阶煤及其挥发分的催化重整方式,在此基础上综述了温度、气氛、停留时间等反应条件的影响以及固定床和流化床反应器应用的策略和挑战,然后对金属类、炭基和沸石类催化剂的后处理及原位控制等改性方法与作用原理进行了分析,阐述了热解挥发分的催化裂解机理。此外,指出了煤热解挥发分催化重整技术在工业化生产中的瓶颈,明确了挥发分中低碳烃类与大分子化合物的催化转化路径对煤热解过程中二次反应定向调控的关键作用,深入探究了催化剂中酸催化质子化作用对催化剂失活机制的影响。

关键词：低阶煤热催化重整挥发分反应条件反应器

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微波场中铌、铁选择性还原行为研究

稀有金属 2024年第1期48卷 68-78页

作者：郭嘉诚金永丽赵增武内蒙古科技大学材料与冶金学院白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室白云鄂博共伴生矿资源高效综合利用省部共建协同创新中心白云鄂博共伴生矿废弃物资源综合利用国家地方联合工程研究中心内蒙古包头014010

为了综合利用白云鄂博尾矿中的铌、铁资源,将微波冶金技术与直接还原技术耦合,进行白云鄂博尾矿低温碳热还原试验,研究微波场中铌和铁的选择性还原行为,优化工艺参数。结果表明:微波能够降低白云鄂博尾矿碳热还原的温度,加快金属化速度... 详细信息

为了综合利用白云鄂博尾矿中的铌、铁资源,将微波冶金技术与直接还原技术耦合,进行白云鄂博尾矿低温碳热还原试验,研究微波场中铌和铁的选择性还原行为,优化工艺参数。结果表明:微波能够降低白云鄂博尾矿碳热还原的温度,加快金属化速度,并且随着温度的升高、保温时间的延长、升温速率的加快,铁的金属化率增加。铌矿物的还原行为与矿物中含铁量和嵌布关系有关。在富含CaO和CaF_(2)的区域,铌酸铁发生FeNb_(2)O_(6)→Nb_(2)O_(5)→CaNb_(2)O_(6)→Ca_(2)Nb_(2)O_(6)F的矿相转变;铌酸钙发生CaNb_(2)O_(6)→Ca_(2)Nb_(2)O_(7)→Ca_(2)Nb_(2)O_(6)F的矿相转变。当矿物中全铁含量(T_(Fe))=10.60%,温度小于1100℃时,铌矿物中的铌不能被C还原,主要以Ca_(2)Nb_(2)O_(6)F的形式分布在渣相中;当T_(Fe)=29.20%,铌矿物中的铌在1000℃时开始被C还原成NbO_(2)和NbC,并与Fe,FeS紧密粘连。微波场中铌、铁选择性还原的条件是还原温度900℃,保温时间40 min,升温速率30℃·min^(-1)时,铁的金属化率达到93.07%,铌矿物中的铌未被还原,实现了铌、铁的选择性还原。

关键词：微波选择性还原铌酸铁铌酸钙含铁量

酸蚀刻剂对钛基体及其IrO_(2)-PbO_(2)涂层表面形貌及电化学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1095-1102页

作者：周键蔺文文韦程嘉李绘如兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心甘肃兰州730070

采用热分解法制备Ti/IrO_(2)-PbO_(2)阳极,深入研究硫酸、硝酸、盐酸、草酸、盐酸/草酸蚀刻顺序对Ti/IrO_(2)-PbO_(2)阳极性能的影响规律,借助场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、循环伏安法、线性扫描伏安法、电化学交流阻抗谱、加速寿... 详细信息

采用热分解法制备Ti/IrO_(2)-PbO_(2)阳极,深入研究硫酸、硝酸、盐酸、草酸、盐酸/草酸蚀刻顺序对Ti/IrO_(2)-PbO_(2)阳极性能的影响规律,借助场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、循环伏安法、线性扫描伏安法、电化学交流阻抗谱、加速寿命试验等考察钛基体及氧化物涂层的形貌、结构及电化学行为。结果表明:钛基体在双酸中的腐蚀效果优于单酸,获得更致密更均匀的表面结构。双酸腐蚀使钛表面拥有完整的TiHx晶型,有助于提高涂层负载量,增强活性层与基体的结合力。改变双酸蚀刻顺序对阳极电化学性能有一定的影响。草酸/盐酸蚀刻剂处理Ti/IrO_(2)-PbO_(2)阳极具有最佳的电催化活性与最长的加速寿命。

关键词：酸蚀刻 Ti/IrO_(2)-PbO_(2)阳极电化学性能表面形貌

基于自注意力机制U-net的微焦CT去射线源模糊方法

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光学学报 2024年第7期44卷 293-301页

作者：刘川江王奥张根源袁伟刘丰林重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心重庆400044

在微焦CT成像中,通常利用增大X射线源管电压、管电流来提高扫描效率,但射线源功率增加会导致焦点尺寸增大,投影图像模糊,从而降低重建图像的空间分辨率。为了解决因非理想射线源焦点引起的图像模糊问题,本文提出利用深度学习在投影域映... 详细信息

在微焦CT成像中,通常利用增大X射线源管电压、管电流来提高扫描效率,但射线源功率增加会导致焦点尺寸增大,投影图像模糊,从而降低重建图像的空间分辨率。为了解决因非理想射线源焦点引起的图像模糊问题,本文提出利用深度学习在投影域映射非理想焦点与理想焦点投影之间的关系。推导了理想焦点投影与非理想焦点投影的正向关系,基于该关系构建配对数据集;提出一种基于自注意力机制的U-net网络(SU-net)学习非理想焦点投影到理想焦点投影的逆向关系。仿真实验和实际实验结果表明,提出的SU-net方法能准确地从非理想焦点投影中估计出理想焦点投影,可有效减少焦点导致的图像模糊。

关键词：计算机断层扫描微焦点CT 空间分辨率深度学习 X射线源焦点

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煤热解研究进展及其发展历程

化工进展 2024年第7期43卷 3620-3636页

作者：曹景沛姚乃瑜庞新博赵小燕赵静平蔡士杰徐敏冯晓博伊凤娇中国矿业大学江苏省碳资源精细化利用工程研究中心江苏徐州221116

在应对“碳中和”的挑战中,我国学者提出了“工程热化学”这一新兴学科。煤热解是一种重要的热化学反应,是工程热化学领域的重要研究内容。面对日益增长的能源需求以及不断恶化的世界环境,煤炭清洁高效利用成为我国的重大战略需求。全... 详细信息

在应对“碳中和”的挑战中,我国学者提出了“工程热化学”这一新兴学科。煤热解是一种重要的热化学反应,是工程热化学领域的重要研究内容。面对日益增长的能源需求以及不断恶化的世界环境,煤炭清洁高效利用成为我国的重大战略需求。全面了解煤热解过程,完善煤热解理论,准确描述煤热解动力学机理,是开发煤的高效热解的基础。本文首先介绍了煤热解的概念、分类及热解过程,进而总结了煤热解机理的研究进展,针对煤热解的ReaxFF MD分子动力学以及热分析动力学进行了详细的分析。阐述了热解过程发生的主要反应、反应的影响因素以及热作用过程中矿物质及杂原子对反应的影响。最后对煤热解工艺发展历程和示范应用进行了总结。

关键词：煤热解热解机理动力学影响因素

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网格絮凝池射流涡结构的演化特征

西南交通大学学报 2024年

作者：毛玉红何锦彬邢照敏陶淑丽兰州交通大学环境与市政工程学院寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心

为探究网格絮凝池涡流场射流涡结构的演化特征，采用大涡模拟（LES）对网格絮凝池涡流场进行瞬态模拟，从二维和三维的角度对网格涡流场进行研究分析，结果表明：水流经过网格板后，立即在网孔后形成射流涡流场，在射流与背景流体间的... 详细信息

为探究网格絮凝池涡流场射流涡结构的演化特征，采用大涡模拟（LES）对网格絮凝池涡流场进行瞬态模拟，从二维和三维的角度对网格涡流场进行研究分析，结果表明：水流经过网格板后，立即在网孔后形成射流涡流场，在射流与背景流体间的剪切、卷吸、掺混作用下，在格挡后方区域形成回流涡旋区，在边壁处生成不断发展的涡环结构。涡环结构使射流的前端发生不同程度的变形与偏移，并抑制射流向前行进。涡旋主要分布于射流的边界层，且射流前沿的涡结构聚集变化最快，面积和强度最大，靠近边壁处的涡结构强度变化最显著，每一股射流涡结构关于射流轴心线镜像对称。此外，三维涡结构的前端形似一冠状结构，冠状结构会随射流向前发展过程延伸膨胀变大并最终离散和脱落。所以，各时刻下的涡结构分布与变化均具有关于流场平分线镜像对称的特性，流场形态变化过程均有从边壁向流场中心发展的趋势。

关键词：大涡模拟网格絮凝池射流涡流场演化特征

生物质连续式水热预处理及固相产物热解特性研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 893-904页

作者：刘天龙李琦李中宏杨沛艳庞新博黄鑫赵小燕曹景沛中国矿业大学江苏省碳资源精细化利用工程研究中心江苏徐州221116 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

生物质复杂的多组分体系和致密交联的化学结构是制约其高值化利用的关键,实现木质纤维组分预分离对生物质分级转化具有重要意义。实验采用连续式水热法预处理稻壳,考察了水热温度和流量对稻壳分解速率以及固相产物化学组成与热解特性的... 详细信息

生物质复杂的多组分体系和致密交联的化学结构是制约其高值化利用的关键,实现木质纤维组分预分离对生物质分级转化具有重要意义。实验采用连续式水热法预处理稻壳,考察了水热温度和流量对稻壳分解速率以及固相产物化学组成与热解特性的影响。结果表明,稻壳的水热分解符合表面化学反应过程控制的未反应收缩核模型,预处理在180℃下能脱除稻壳95%的碱及碱土金属、92%的半纤维素和59%的木质素,极大保留了纤维素组分,这使得稻壳热解产物中以左旋葡聚糖为主的脱水糖的相对含量从9.9%提高至48.2%。

关键词：稻壳水热预处理脱水糖热解

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低阶煤和生物质水热碳化特性及水热炭功能化改性研究进展

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洁净煤技术 2024年第3期30卷 72-85页

作者：宋瑞珍杨晓阳张鹏王宝凤山西大学资源与环境工程研究所教育部CO_(2)减排与资源利用工程研究中心山西太原030006

低阶煤中大量含氧官能团赋予其强亲水性,导致孔隙表面吸收大量水分,从而增加运输成本,能源转化效率降低,因此低阶煤的清洁低碳高效转化备受关注。水热碳化反应能耗较低,可直接处理高含水率有机固体物质,是一种绿色低碳高效经济的低阶煤... 详细信息

低阶煤中大量含氧官能团赋予其强亲水性,导致孔隙表面吸收大量水分,从而增加运输成本,能源转化效率降低,因此低阶煤的清洁低碳高效转化备受关注。水热碳化反应能耗较低,可直接处理高含水率有机固体物质,是一种绿色低碳高效经济的低阶煤提质技术;而生物质作为可代替化石燃料的可再生能源,水热碳化也可大幅提高其利用率。低阶煤与生物质共水热碳化时,二者会产生一定的协同效应,相较于单一水热碳化具有更高的产率和碳保留率。对水热炭进行功能化改性,可以进一步丰富其孔隙结构,增加材料表面的官能团,进而制备出性能优异的功能性炭材料,用于CO_(2)和SO_(2)等气体吸附。综述了低阶煤和生物质单独水热碳化及共水热碳化特性,分析生物质水热碳化主要影响因素;同时对水热炭活化改性和掺杂改性方法进行了总结,比较了氮、硫掺杂及硫氮共掺杂方式、掺杂机制及改性水热炭应用范围。此外,还对改性水热炭对CO_(2)和SO_(2)吸附性能等进行了综述,探讨了多孔炭表面吸附CO_(2)和SO_(2)的机理;最后对低阶煤和生物质共水热碳化以及水热炭低成本制备气体吸附剂等未来发展方向进行了展望。

关键词：低阶煤生物质水热碳化水热炭改性吸附性能