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2018年 第69卷 第S1期 刊出日期:2018-09-30
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    本期封面、广告页、中英文目次表
    化工学报. 2018, 69(S1):  0-0. 
    摘要 ( 128 )   PDF (19033KB) ( 104 )  
    相关文章 | 多维度评价
    综述与专论
    相变控温调湿建筑复合材料的研究进展
    崔艳琦
    化工学报. 2018, 69(S1):  1-7.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180878
    摘要 ( 382 )   PDF (393KB) ( 278 )  
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    相变控温调湿复合材料是近来开发的新型建筑材料,由于这种材料具有发生相变时,自动吸收或者释放热量和湿气,调节室内环境空气的温度和相对湿度的特殊性能,因此,控温调湿材料的开发和在建筑中的应用研究,已经成为国内外建筑和材料领域的研究热点。相变控温调湿复合材料应用在建筑中,可以保持室内舒适的温度和湿度,不仅有利于提高人们的工作效率和身体健康,而且节约能源、减少二氧化碳排放,保护环境。综述了各种控温调湿材料的制备技术以及主要的热湿性能,总结了控温调湿材料的热湿理论模型,概述了控温调湿材料在建筑中的应用成效,提出了未来发展中需要解决的主要问题。对国内外控温调湿相变材料的全面综述和分析将为我国的建筑和材料领域的设计和研究人员提出新的思考。

    热力学
    基于不同状态方程预测气体水合物相平衡条件
    李思广, 李彦军, 杨龙滨, 邵亚洲, 孙剑蓉, 徐润章
    化工学报. 2018, 69(S1):  8-14.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180794
    摘要 ( 371 )   PDF (472KB) ( 308 )  
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    气相逸度的计算结果会直接影响气体水合物相平衡条件的预测精度。基于Chen-Guo模型,选取RK、SRK、PR以及PT四种状态方程计算逸度,分别对甲烷、乙烷以及二氧化碳三种不同气体水合物在不同温度范围内的相平衡条件进行计算。结果表明:纯水条件下,RK方程最适合预测甲烷水合物相平衡条件,而PR方程更适合预测乙烷及二氧化碳水合物相平衡条件;对于冰中,SRK方程适合预测甲烷水合物的相平衡条件,PR方程适合预测乙烷水合物的,而RK方程更适合二氧化碳水合物的;对于甲烷水合物,低于218.2 K的预测是导致模型预测精度偏低的原因;对于乙烷水合物,需要提高低于230.2 K的预测精度;对二氧化碳水合物而言,提高对低于270.7 K的预测可以进一步提高模型预测精度。

    流体力学与传递现象
    带绕流板的湍流管道内细颗粒物沉积实验
    吴建东, 刘乔, 王昊
    化工学报. 2018, 69(S1):  15-19.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180240
    摘要 ( 329 )   PDF (471KB) ( 279 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    微细颗粒物在管内的沉积现象发生于各类颗粒输运、通风系统、烟气管道积尘过程。实际过程中有各类复杂的管道情况,然而现有研究多针对的是光滑管道。对带有扰流挡板的管道内微细颗粒物沉积进行实验探究。搭建了带有系列扰流挡板的湍流管道系统,研究粉煤灰和碳酸钙颗粒在各类条件下的沉积情况。实验获得带扰流挡板的管道的沉积效率,发现其数量级高于光管,与文献中的模型研究结果一致。实验进一步在挡板涂抹油脂,发现其抑制颗粒物在壁面上的反弹,使得沉积效率得以少量提高;同时也说明,限制微细颗粒沉积的主要瓶颈在于其流场跟随性强从而无法有效到达挡板壁面,而不是其在壁面上的反弹。实验结果证明管道中的挡板结构对颗粒物沉积产生重要影响,挡板壁面属性为次要因素,结论可为相关积尘、除尘工业管道设计提供重要参考。

    超临界压力正癸烷在螺旋管中传热与裂解吸热现象的数值模拟
    孙星, 徐可可, 孟华
    化工学报. 2018, 69(S1):  20-25.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180772
    摘要 ( 374 )   PDF (1156KB) ( 149 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    探讨了正癸烷的裂解吸热反应对流动、传热和化学组分分布的影响。结果表明,由于裂解吸热反应把加热热量转换成了燃料分子的化学能,与未考虑热裂解的计算结果相比,考虑裂解反应时出口处流体平均温度降低了约50 K,壁面温度降低了约70 K,对流传热系数提高了10%左右。这一方面是因为裂解引起的密度降低、轴向速度增加,另一方面是由于裂解反应提高了螺旋管截面的径向速度,加强了二次流动,增加了壁面湍动能。正癸烷在内侧温度较高的区域裂解度较高,因此螺旋管内侧温度降低,环向温度分布变均匀;裂解度越大,环向温度分布越均匀。与热结焦有关的烯烃类裂解产物C2H4,C3H6在温度较高的内侧质量分数较大,表明结焦更可能发生在螺旋管的内侧。

    基于完全并行细化算法的孔隙网络中轴提取方法
    胡沛裕, 王树刚, 宋双林, 蒋爽, 梁运涛
    化工学报. 2018, 69(S1):  26-33.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20171382
    摘要 ( 325 )   PDF (2755KB) ( 125 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    应用三维重构技术建立介尺度下的多孔介质孔隙网络模型是分析多孔介质内流体流动与传热传质过程的基础,其中孔隙网络中轴的提取是三维重构的关键环节。在提取中轴的细化算法中,简单点集合细化方法具有准确、可并行的特点,但较少应用于多孔介质的结构分析。基于简单点集合细化方法中的完全并行细化算法,建立了一种面向多孔介质的孔隙网络中轴提取方法,包含图像处理、重构矩阵生成、逐层标记、并行细化四个主要步骤。以计算机生成的230个典型的有序多孔介质模型及1个活性炭堆积试样重构模型为研究对象,应用本方法获得了与研究对象的孔隙空间具有拓扑等价性的孔隙网络中轴,快速准确地计算了孔隙半径,利用中轴形态与孔隙半径计算孔隙占据的空间大小与实际体积比较,发现研究对象的孔隙体积计算值相对误差最终稳定在6%以下。结果表明,由本方法获得的中轴反映了孔隙空间的几何形状、减小了孔隙与固体界面处不规则变化的干扰,可用于多孔介质孔隙结构的无损定量分析及孔隙网络建模。

    平板微热管阵列-泡沫铜复合结构相变蓄热装置蓄放热特性
    梁林, 刁彦华, 康亚盟, 赵耀华, 魏向前, 陈传奇
    化工学报. 2018, 69(S1):  34-42.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180778
    摘要 ( 335 )   PDF (1867KB) ( 257 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    相变蓄热技术是节能减排的一个重要手段,在太阳能利用、余热回收和电力削峰填谷等领域发挥重要的作用。设计了以平板微热管阵列-泡沫铜复合结构为基础,多孔扁管为载热流体通路,水为载热介质,石蜡为相变材料的热管式蓄热装置。通过实验研究了蓄放热过程中装置内部石蜡的温度分布情况,不同载热流体温度和流量下的蓄放热功率变化,以及装置蓄放热效率等特性。实验结果表明,平板微热管阵列-泡沫铜复合结构可以使箱体内石蜡温度分布更加均匀;增加载热流体和相变材料的温差以及增大流量都可以提高蓄放热功率。实验条件下,该装置的最大蓄热功率为1.24 kW,最大放热功率为1.43 kW。装置蓄热效率为92%,放热效率为94%,总效率为87.4%。

    不同管径毛细管的毛细蒸发特性实验
    李鸿如, 陈岩, 程旭, 杜文静, 衣宝葵, 辛公明
    化工学报. 2018, 69(S1):  43-47.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180750
    摘要 ( 397 )   PDF (939KB) ( 130 )  
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    以无水乙醇为工质,采用3种不同管径的圆形毛细管进行毛细蒸发实验。研究结果表明:毛细管毛细蒸发过程中,蒸发界面移动后会延展形成一层液膜,这层液膜可以大幅提高液体蒸发速率。这是因为液膜蒸发引起的温度变化会通过Marangoni效应转化为表面张力差,使液膜在蒸发的同时得到不断补充,形成高效的蒸发-补充机制。随管径增大,液膜厚度增加,蒸发稳定性变好,速率变化幅度减小。工质整体蒸发速率随管径变大呈递减趋势。

    泡沫液在均质多孔介质内动态驱替过程的二维数值模拟研究
    杜东兴, 张丹, 李莺歌, 巢昆, 马连湘
    化工学报. 2018, 69(S1):  48-52.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180770
    摘要 ( 263 )   PDF (932KB) ( 169 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    利用随机泡沫数目守恒模型,针对具有收缩进口及收缩出口的均质多孔介质二维模型,对泡沫流体驱替突破前的动态过程开展了数值模拟研究。采用IMPES方法对二维两相泡沫动态驱替过程的控制方程组进行求解,通过液相压力、液相饱和度、气泡数目等参数在多孔介质内的分布结果对泡沫动态驱替特性进行了分析研究。数值模拟结果表明,泡沫驱替过程显示出明显的入口效应,其压力分布、液相饱和度及泡沫数目分布随气体与活化剂溶液在缩小入口的注入呈现明显的发展过程。在泡沫液未完成驱替突破的情况下,缩小出口未显示出对泡沫液驱替特性的影响。数值计算结果与相应实验结果趋势一致,表明所采用的随机泡沫数目守恒模型能够正确表征多孔介质中泡沫的生成及湮灭机理,进而对泡沫液在均质多孔介质内的动态驱替特性进行准确模拟和预测。

    平面上固定接触角蒸发液滴内Marangoni对流失稳现象
    祝及龙, 石万元
    化工学报. 2018, 69(S1):  53-57.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180731
    摘要 ( 295 )   PDF (2071KB) ( 92 )  
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    实验观察了水平加热基板上1cSt硅油液滴在固定接触角蒸发模式下的Marangoni对流失稳模式的演化规律,分析了接触角和基板温度对Marangoni对流不稳定性的影响。结果表明,随着基板温度的升高液滴内依次呈现热毛细对流、稳定的Bénard-Marangoni(BM)对流和不规则振荡的BM对流。对于稳定的BM对流,涡胞数随润湿半径的减小逐渐减少;当涡胞数少于5时,涡胞变为圆形;随着接触角的增大,由热毛细对流转捩为稳定的BM对流时的临界Marangoni数(Mac)增大;蒸发过程中,液滴内无量纲涡胞数随无量纲润湿半径的增大而线性增大,与接触角无关。

    多孔介质内超临界CO2流体及泡沫驱油特性的比较实验研究
    杜东兴, 郑利晨, 张旭, 孙国龙, 李莺歌, 巢昆
    化工学报. 2018, 69(S1):  58-63.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180776
    摘要 ( 292 )   PDF (1341KB) ( 249 )  
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    CO2混相驱替可以提高原油采收率,因此近年来得到研究者们的广泛关注。使用高温高压驱替设备,利用超临界CO2流体、超临界CO2泡沫及N2泡沫作为驱替介质,对油水饱和孔隙介质中的油相驱替特性开展了比较实验研究。通过对驱替过程沿程压力及对驱替增采油量的测量,对不同驱替手段在孔隙介质内的油相增采特性进行深入研究和探讨。研究发现在温度为50℃、压力为13 MPa时,超临界CO2流体对多孔介质内的油相驱替效果有显著提升,当压力进一步升高到23 MPa时,油相增采效果不明显。说明在本实验条件下超临界CO2流体与油相在50℃、13 MPa时可达到混相驱替状态;而采用超临界CO2泡沫及N2泡沫注入工艺未能进一步提高出油量。沿程压差测量结果则显示,与N2泡沫相比,超临界CO2泡沫在多孔介质试样内的驱替压差较小,起泡性能较差。实验结果对于筛选及评价超临界CO2驱油工艺具有一定的指导意义。

    一次扰动下直流蒸汽发生器动态换热性能仿真
    薄琳, 孙宝芝, 干依燃, 丁宏达, 史建新
    化工学报. 2018, 69(S1):  64-71.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180281
    摘要 ( 308 )   PDF (729KB) ( 350 )  
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    考虑了缺液区的存在,将直流蒸汽发生器的二次侧相变过程划分为五个传热区域,采用分布参数法建立一维均相流模型,针对一次侧冷却剂入口条件变化的工况进行仿真,分析直流蒸汽发生器内的蒸干现象和一、二次侧参数的动态响应特性。仿真结果表明,当一次侧冷却剂的入口焓值下降5%时,出口蒸汽无法达到过热,预热段和核态沸腾段长度大幅增加,蒸干点后移9.14 m;一次侧入口流量下降,出口蒸汽过热度降低,蒸干位置最大后移约2.42 m。

    催化、动力学与反应器
    MCM-41负载Pt-Al催化剂的制备及其表征
    陈秀莹, 谢慧琳, 胡文斌, 周新华, 周红军, 舒绪刚
    化工学报. 2018, 69(S1):  72-79.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180789
    摘要 ( 333 )   PDF (4985KB) ( 150 )  
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    以介孔硅MCM-41为载体、无水乙醇为溶剂、氯化铝为促进剂,采用浸渍法制备了Pt-Al/MCM-41催化剂。利用XRD、XPS、TEM、FTIR、N2吸附-脱附、NH3-TPD对催化剂进行了表征,重点讨论了不同Pt-Al负载顺序对催化剂结构和性能的影响,并将其应用于硅氢加成反应。结果表明,Pt和Al的负载顺序不同会影响催化剂的有序度、Pt颗粒的分散程度和酸性,其中,Pt-Al/MCM-41催化剂的有序度和Pt颗粒的分散程度相对最好,酸性相对较强。在七甲基三硅氧烷与烯丙醇聚氧乙烯醚的硅氢加成反应中,不同催化剂对七甲基三硅氧烷的转化率影响顺序为Pt-Al/MCM-41 > Pt+Al/MCM-41 > Al-Pt/MCM-41 > Pt/MCM-41。

    过程系统工程
    一种人工情感神经网络及其应用
    王学良, 李宏光
    化工学报. 2018, 69(S1):  80-86.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20171515
    摘要 ( 343 )   PDF (3416KB) ( 223 )  
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    为了提高神经网络的学习速度和神经网络小样本的学习性能,提出了一种人工情感神经网络(artificial affective neural network,AANN),在普通神经网络中加入了非全连接的情感神经元,使用与传统神经元不同的非线性激励函数,利用"紧张"与"自信"两个情感因子模拟人类学习的情感变化,可以提高神经网络对于对象的认知能力,进而提高学习速度。为了验证模型的有效性,分别采用数值实例和锅炉过热蒸汽温度预测控制进行了实例研究,结果表明,与BP神经网络以及支持向量机(SVM)相比,AANN对于小样本对象具有更好的辨识能力。

    基于动态多属性决策方法的工业过程控制性能评价
    罗琳, 杨博, 李宏光
    化工学报. 2018, 69(S1):  87-94.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180259
    摘要 ( 273 )   PDF (564KB) ( 174 )  
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    工业控制系统由于设备老化而导致控制性能发生变化,而传统的控制性能评价方法对于这种慢时变特性具有局限性。提出了一种基于变权动态多属性决策的控制性能评价方法。首先在对系统性能进行判断时,利用系统故障率与运行时间相结合的计算方法对系统的运行状态进行划分,获得不同运行阶段的决策信息;采用四个评价指标分别为超调量、非线性指标、输出方差、阀黏滞指标构造多属性决策判断矩阵,对老化慢时变系统进行评价,并运用色谱分析法计算决策过程中属性权重的变化,最终确定当前性能运行状态;将该方法应用于某工业DMF回收装置中,对比实验结果验证了该方法的有效性。

    考虑人因指标的过程报警阈值自适应优化方法
    耿雪梅, 李宏光
    化工学报. 2018, 69(S1):  95-101.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180326
    摘要 ( 274 )   PDF (459KB) ( 129 )  
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    目前大多过程参数报警阈值优化方法没有考虑操作员的人因影响,为此,结合人因工程的理论,提出了一种考虑操作员人因影响的过程报警阈值自适应优化方法。首先,采用APRIORI算法挖掘报警事件与操作事件的关联关系;基于在线报警数据,模糊推理获得人因综合指标;根据误报、漏报与人因指标的关系计算两者的权重,建立报警阈值优化目标函数。工业实例数据验证表明,此方法对于过程报警阈值的优化设置具有较好的人因环境适应性,能够使得过程报警系统的性能得以进一步的改善。

    能源和环境工程
    操作参数对余热回收甲醇水蒸气重整制氢过程的影响
    王锋, 刘艳云, 陈泊宏, 王国强
    化工学报. 2018, 69(S1):  102-107.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180754
    摘要 ( 385 )   PDF (1419KB) ( 301 )  
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    以模拟汽车尾气供热的甲醇水蒸气重整(MSR)制氢反应为研究对象,设计了集余热加热与MSR制氢反应于一体的肋式微反应器,考察了反应器进口热风速度、温度,反应物进口速度、温度、水醇比及顺逆流情况对MSR制氢过程的影响。计算结果表明,逆流、水醇比1.3、热风进口速度1.1 m/s、温度773 K、反应物进口速度0.1 m/s、温度493 K为该反应过程的最佳工况参数,此时甲醇转化率为99.4%,模拟汽车尾气余热的热效率为28%,反应器出口氢气的体积分数为69.6%。研究结果对开展余热综合利用及发动机尾气重整制氢掺氢燃烧的研究有借鉴意义。

    混合工质配比对自复叠制冷循环影响的理论模拟和实验研究
    贺素艳, 邵超, 杨玉涛, 王超, 赵有信
    化工学报. 2018, 69(S1):  108-114.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20171433
    摘要 ( 319 )   PDF (574KB) ( 120 )  
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    随着制冷行业的快速发展,结构简单、运行可靠、系统效率较高的自复叠制冷系统引起人们的广泛关注。由于自复叠制冷系统性能受混合制冷剂配比影响等问题不利于其在大中型系统中的应用,在理论分析单级自复叠系统性能与工质配比间关系的基础上,对传统的单级自复叠系统进行改造,分别在高低温循环过程安装电子膨胀阀和储液罐、精馏器等部件以更好地调节混合工质的质量流量。采用Matlab软件编程,调用制冷工质物性分析软件NIST Refprop 9.0进行模拟计算,并把三种压比下的模拟计算与实验结果相对照。结果表明:在R23浓度(质量分数)为0.32~0.40时,改进的自复叠系统具有较高的COP,且实验与模拟结果相吻合。实验结果表明系统(火用)效率几乎不受R23浓度变化的影响。进一步表明了自复叠系统性能不受工质配比影响,具有可行性,为自复叠系统在大中型制冷系统中的推广提供了依据。

    材料化学工程与纳米技术
    晶须形中空多孔氮掺杂复合碳电极材料的制备及电化学性能研究
    刘羽, 贺鑫, 周文英, 廖丹葵, 崔学民, 苏耀恩, 童张法
    化工学报. 2018, 69(S1):  115-122.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180270
    摘要 ( 322 )   PDF (4268KB) ( 204 )  
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    中空多孔碳因其低密度、大孔容、高比表面积以及优良的电导率,被视为一种理想的电负极材料。以纳米碳酸钙晶须为模板剂,负载聚多巴胺薄膜与氧化石墨烯,作为碳源与氮源,制备出晶须形中空多孔碳材料(Cw-GO),应用于锂离子电池负极。碳化过程中,碳酸钙晶须经高温分解释放出大量二氧化碳,刺破碳前体壳层,具有高效扩孔功能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪对样品形貌和结构进行了表征,利用循环伏安(CV)、阻抗谱(EIS)、循环充放电(GCD)对样品进行电化学性能检测。结果表明,复合材料Cw-GO在500 mA·g-1的电流密度下,其初始放电比容量可达到1185.9 mA·h·g-1,在循环200次后,比容量为921.8 mA·h·g-1,库仑效率基本保持在99.4%,表现出优异的电化学性能。

    生物油对生物油基淀粉胶黏剂性能的影响
    张继宗, 常厚春, 常建民, 龙金星, 李雪辉
    化工学报. 2018, 69(S1):  123-128.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180244
    摘要 ( 274 )   PDF (418KB) ( 151 )  
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    我国的生物质资源丰富,将其快速热解成生物油,作为优质化工原料应用,可实现其高值高效应用。本文对以生物油制备的环境友好型生物油淀粉胶黏剂基本性能进行研究,结果表明,其湿胶合强度可达到国标Ⅱ类胶合板标准,其黏度可以满足胶合板工业化生产需求;生物油淀粉胶黏剂流变行为呈现出明显的剪切变稀特征,是典型的假塑性流体,流动活化能△Eη为9.67 kJ·mol-1,表明其具有良好的流动性和应用潜力;通过对比不同生物油加入量的BOS胶黏剂湿胶合强度、流变性和热稳定性的研究发现,生物油的加入可改善BOS胶黏剂的耐水性,促进其固化,并增强其热稳定性。

    碳酸盐复合蓄热材料的制备及热物性研究
    桑丽霞, 李锋
    化工学报. 2018, 69(S1):  129-135.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180748
    摘要 ( 318 )   PDF (1623KB) ( 150 )  
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    以二元碳酸盐(Li2CO3-K2CO3,BC,62:38,摩尔比)和三元碳酸盐(K2CO3-Li2CO3-Na2CO3,TC,1:2:1,摩尔比)为相变材料,以氧化镁为基体材料,通过混合烧结法制备陶瓷基复合蓄热材料。二元碳酸盐复合材料(BCC)和三元碳酸盐复合材料(TCC)的熔点与相应混合碳酸盐的熔点相近,分别为465.1℃和386.4℃,并在其最高使用温度(800℃)范围内维持较高的比热容;且复合材料的潜热值均大于150.0 J/g。基于XRD和SEM的表征分析,两种复合蓄热材料具有较好的化学稳定性,且基体材料能很好地混合支撑相变材料。两种复合材料分别进行50次热循环,其热物性参数没有发生明显变化,具有较好的热循环稳定性。

    原位浸渍法制备NiO-BZCYYb阳极支撑SOFCs及电化学性能
    丁姣, 尹垚骐, 白耀辉, 周向阳, 刘其海, 尹国强
    化工学报. 2018, 69(S1):  136-142.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170914
    摘要 ( 300 )   PDF (3064KB) ( 271 )  
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    采用原位浸渍法一步烧结成型制备了NiO-BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ(BZCYYb)/SDC/LSCF管状结构阳极支撑型SDC电解质膜固体氧化物燃料电池(SOFCs)。以加湿H2(约含有体积分数为3%的水)为燃料,空气为氧化剂,研究了电池的电化学性能、热循环性能和工作电压下运行的稳定性。结果表明:电池在600、650、700、750、800℃的开路电压分别为1.084、1.074、1.067、1.058、1.046 V;最大输出功率密度分别为0.12、0.25、0.38、0.54和0.70 W·cm-2。单电池在700℃和0.7 V连续放电测试过程中稳定运行,没有明显的下降和衰退。单电池经历了11次热循环,输出功率稳定,能够经受住重复启动考验。

    水性环氧丙烯酸酯乳液涂层成膜性能
    唐二军, 姚蒙蒙, 郭晓峰, 王瑞宏, 刘少杰, 高昊
    化工学报. 2018, 69(S1):  143-147.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20171696
    摘要 ( 328 )   PDF (1577KB) ( 240 )  
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    采用细乳液聚合法制备了环氧丙烯酸酯复合乳液,考察了固化温度、固化时间及磷酸酯乳化剂含量对环氧丙烯酸酯复合涂膜性能的影响,结果表明环氧丙烯酸酯复合乳胶粒子呈均匀的球形结构,且平均粒径分布在150 nm左右。当固化温度为120℃、固化时间为2 h、磷酸酯乳化剂含量为3%时,涂层的耐腐蚀性较好。研究了复合乳液的成膜过程和防腐蚀机理,通过复合乳液与金属底材形成致密的钝化膜,阻隔水分子和无机离子的浸入,提高了涂层的防腐性能。

    蒙脱土/聚醚砜-双马来酰亚胺复合材料微观形貌及性能
    陈宇飞, 耿成宝, 楚洪月, 汪波涛, 郭红缘, 岳春艳
    化工学报. 2018, 69(S1):  148-154.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180197
    摘要 ( 370 )   PDF (4231KB) ( 193 )  
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    采用十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)作为改性剂、通过离子交换法制备了改性蒙脱土(OTAC-MMT);以4,4'-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3'-二烯丙基双酚A(BBA)及双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料制备了复合材料基体(MBAE);利用原位聚合法将OTAC-MMT和聚醚砜(PES)掺杂基体中制备OTAC-MMT/PES-MBAE复合材料。XRD结果分析表明:OTAC-MMT层间距相对于Na-MMT有明显增大。SEM微观形貌显示:OTAC-MMT片层结构更加明显且分散均匀;复合材料的表面更加粗糙,改性蒙脱土分散均匀,PES与基体树脂呈两相结构,出现了向不同方向发展的银纹和微裂纹,呈韧性断裂。当OMMT质量分数为2%、PES为3%时,OTAC-MMT/PES-MBAE复合材料的冲击强度和弯曲强度分别为14.54 kJ·m-2和149.12 MPa,较MBAE树脂分别提高了55.5%和47.2%。介电性能测试表明:OTAC-MMT/PES-MBAE复合材料介电常数和损耗略有上升,但仍满足材料的使用要求。

    ATRP法接枝卤胺分子制备纤维素共聚物抗菌材料
    韩瑞涛, 赵磊, 唐二军, 赵雄燕, 赵聪思
    化工学报. 2018, 69(S1):  155-160.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180291
    摘要 ( 285 )   PDF (3925KB) ( 340 )  
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    以氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)离子液体为溶剂,采用原子转移自由基聚合法(ATRP)在微晶纤维素上接枝功能单体N-羟甲基丙烯酰胺,制备了卤胺化合物中间体,应用卤化法将接枝共聚物中的N-H转化为N-Cl键获得具有抗菌性的共聚物材料,并对其抗菌性能进行研究。通过FT-IR、1H NMR、SEM以及抗菌测试等分析手段表征分析了聚合物的结构、表面形貌和抗菌性能等。结果表明该工艺合成了纤维素接枝N-羟甲基丙烯酰胺共聚物,接枝后表面明显变得粗糙,有利于材料与细菌的接触进而充分发挥其抗菌性能,制备的材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出良好抗菌性能,在抗菌材料领域具有较好的应用前景。

    γ辐照作用下GFRP热分解动力学研究
    郑莉芳, 王兆中, 谢亚杰, 岳丽娜, 王立
    化工学报. 2018, 69(S1):  161-169.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180175
    摘要 ( 321 )   PDF (2256KB) ( 468 )  
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    玻璃纤维增强塑料(GFRP)因其良好的热绝缘性能和力学性能,在高能物理和核物理实验领域被用来制作支撑设备,而高能物理和核物理实验会对其支撑设备产生一定的γ和中子辐照,为保证GFRP支撑设备在γ辐照条件下的结构稳定性,需研究辐照对其热分解性能的影响。结果表明,GFRP在氮气氛围中的热分解可分为3个阶段;GFRP失重率随辐照剂量的增大而增大;辐照使GFRP的活化能增加,Friedman法计算得出平均活化能由辐照前的96.1 kJ·mol-1增加到200 kGy辐照后的116.6 kJ·mol-1,Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算得出平均活化能由辐照前的107.6 kJ·mol-1增加到200 kGy辐照后的125.4 kJ·mol-1。扫描电镜对微观形貌观察发现辐照后环氧树脂与玻璃纤维结合度降低,差示扫描量热法分析得出辐照使环氧树脂进一步固化反应。

    核壳结构磁性纳米复合物的合成及载药性能
    贾尚宁, 常娟娟, 李宁波, 乔洁
    化工学报. 2018, 69(S1):  170-175.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180305
    摘要 ( 257 )   PDF (618KB) ( 111 )  
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    利用化学交联法合成了壳聚糖改性的四氧化三铁磁性纳米复合物。通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、粒度分析仪(Nano-ZS)和振动样品磁强计(VSM)对该复合物的形貌、粒径、物相组成及磁性能进行了表征分析。表明该磁性纳米复合物具有核壳结构。再用超声法合成了阿霉素-壳聚糖修饰的磁性纳米包合物,用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计检测了该复合物的包封率,平均值达到46.13%。通过四唑盐(MTT)比色法证明了包合物对K150细胞的生物抑制作用。以上结果表明,该磁性纳米复合物具有良好的生物相容性和载药活性。

    被动式汽车相变材料储能器的实验分析
    张亮, 史忠科
    化工学报. 2018, 69(S1):  176-181.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20180872
    摘要 ( 252 )   PDF (1127KB) ( 224 )  
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    根据相变材料发生相变时可以吸收或者释放大量热量,同时保持自身的温度恒定的性能,设计出箱式储能器用于调节汽车内部气温,达到节能的目的。人体的适宜温度为22~26℃,因此采用相变温度为25℃的相变材料作为相变储能材料,并通过铝瓶封装进行熔化过程和凝固过程的实验研究。结果表明,在出口空气流速2.5 m/s的条件下,当进口温度为35℃时,石蜡在熔化过程中可以吸收环境空气的热量,降低环境温度3℃以上,并且维持3 h。在进口温度为10℃,石蜡在凝固过程可以释出热量,提高环境温度3℃以上,维持3.5 h以上。同时还研究了石墨复合相变材料在箱式储能器里熔化和凝固过程的温度变化规律,在空气流速不变的条件下,石墨复合相变材料熔化和凝固过程的速度与相变材料和环境空气的温差有关,温差越大其相变速度越快,相变完成的时间就越短。