2023年, 第37卷, 第3期 刊出日期:2023-06-30
上一期
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碳纳米管增强铜铬基复合材料的制备及其性能研究
朱晓宇1, 梁雨苏2, 李文泽1
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 193-199.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.001
以带羧基官能团的碳纳米管和片状铜铬粉为原料,通过对片状铜铬粉表面进行亲水处理,并采用湿法分散 — 粉末冶金工艺制备得到了碳纳米管 / 铜铬复合材料,实现了碳纳米管在铜铬基体中的均匀分散 . 采用场发射扫描电镜观察了复合材料块体的组织形貌,并研究了碳纳米管和铬含量对复合材料力学性能和导电性能的影响 . 结果表明:碳纳米管的体积分数为 2% ,铬在合金粉中的质量分数为 3% 为最优体系;碳纳米管的加入使铜铬基体的屈服强度提高了约 12% ,抗拉强度提高了约 13% ,摩擦系数降低了约 19% ,导电率降低了约 23%.
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典型煤灰组分与热解产物相互作用的研究
王明睿, 贾鑫, 陆海洋, 张玉辉, 白昊, 许光文
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 200-207.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.002
以 CaSO 4 、 Fe 2 O 3 作为煤灰典型组分,开展典型煤灰组分与热解产物(热解气、半焦)相互作用的实验研究,并针对一些新反应、新结论利用 HSC进行热力学验证.结果表明,热解温度范围内热解还原气(H 2 、 CO)与CaSO 4 或 Fe 2 O 3 发生氧化还原反应,降低了 H 2 和 CO浓度,升高了CO 2 浓度 .半焦与CaSO 4 或 Fe 2 O 3 混合物在高温下逸出大量 CO和CO 2 .结合热力学分析,可以推断固体碳基还原剂被CaSO 4 或 Fe 2 O 3 大量氧化成 CO和CO 2 ,且随着温度的升高,气体产物中 CO比例逐渐增加,而CO 2 比例一直下降 .此外,实验及热力学研究均证明Fe 2 O 3 氧化活性高于 CaSO 4 , Fe 2 O 3 优先与还原性气体或者固体发生氧化还原反应 .
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不同方法制备的 Cu/SiO 2 催化剂对己二酸二甲酯加氢制 1,6-己二醇的影响
王英斌1, 2, 王康军1, 2, 刘蝈蝈1, 2, 宋雨莹1, 2, 秦王昕1, 2, 张亚芳1
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 208-217.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.003
分别采用沉积沉淀法、溶胶凝胶法和蒸氨法制备 Cu/SiO 2 催化剂 . 利用 N 2 吸附 - 脱附、 N 2 O 滴定、 XRD 、 FT-IR 、 H 2 -TPR 和 NH 3 -TPD 对催化剂的物理化学性质进行表征,并考察其己二酸二甲酯加氢合成 1,6- 己二醇的性能 . 结果表明:虽然溶胶凝胶法和蒸氨法因层状硅酸铜的存在具有较高的铜分散度和表面酸性等性质,但受制于较小孔径结构,反而是传统的沉积沉淀法制备的 Cu/SiO 2 催化剂因较大的孔径具有更高的反应活性 . 在反应温度 200 ℃、反应压力 50 MPa 、液时空速 0 . 6 h -1 和 n( 氢 )/n( 酯 )=175 的条件下该催化剂可稳定运行 50 h ,己二酸二甲酯的转化率可达 99 . 8% , 1 , 6- 己二醇的选择性可达 98 . 2%.
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3D 打印 - 激光烧结 - 微纳加工平台高效制备质子导体能源器件
穆生龙1, 2, 刘志鹏1, 于孟阳1, 王娜1, 2
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 222-232.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.005
为实现基于具有高质子传导性的质子陶瓷材料 ——钙钛矿的能源器件可以广泛应用,解决其高耐火性、易碎裂等特征导致的加工工艺复杂且局限的问题,开发一种集成了基于微挤压的3D打印和精确快速的激光加工(烧结、干燥、切割与抛光)的新型激光3D打印技术,并将其应用于制造质子导体能源器件,实现高能量密度集成器件的快速高效低成本的制造方法.利用3D打印将自主研发的质子陶瓷原粉浆料按照设计模型进行逐层打印;利用CO 2 激光对打印层进行快速干燥以及原位反应烧结;利用皮秒激光对加工层进行微纳加工,如抛光与切割等 .通过实验可知:该技术成功3D打印制造了质子导体能源器件;激光反应烧结了原粉,获得了钙钛矿晶体结构的质子陶瓷;利用皮秒激光快速精准加工了微通道能源器件;加工制备了燃料电池且制备的器件具有不输于已报道的传统工艺的性能,其电解质电导率约为 6 .95×10-3 S/cm.实验结果表明:3D打印-激光烧结-微纳加工平台不仅可以高效精准制造质子陶瓷材料及其能源器件,而且可以实现传统工艺无法制备的具有复杂结构的器件,同时为基于质子导体材料的能源器件未来的实际投入使用带来可能.
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石墨烯 /HDPE复合材料的制备及性能研究
刘徐越, 龙佳朋
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 233-238.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.006
以可膨胀石墨为原料,采用微波加热法和熔融共混法成功制备了石墨烯 /HDPE 复合材料 . 运用扫描电子显微镜( SEM )、差示扫描量热仪( DSC )、 X- 射线衍射仪( XRD )和拉伸测试等方法对其性能进行表征 . 结果表明:厚片石墨烯( TSG )与 HDPE 基体具有良好的相容性;同时片层结构的石墨烯为 HDPE 结晶提供异相成核剂,使其结晶度提高;当加入的 TSG 质量分数为 0 . 3% 时, HDPE 拉伸强度由 22 . 5 MPa 提升到 24 . 9 MPa ,提升了 10 . 7% ,弯曲模量由 443 . 5 MPa 提升到 510 .4 MPa ,提升了 15 . 1% ,冲击强度由 55 . 3 kJ/m 2 提升到 56 . 0 kJ/m 2 ,提升了 1 . 3% ,明显提高了复合材料力学性能 .
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无定形 Fe基MOF材料的制备及析氧性能研究
秦王昕, 上官向阳, 王康军, 于广莉
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 239-248.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.007
采用外来金属离子诱导策略,通过一步溶剂热法成功制备了一系列 In x Fe y -aMOF 材料,并探究其在析氧反应中的应用 .XRD 、 TEM 和 N 2 吸附结果表明: Fe 3+ 的引入使原始晶态 In-MOF 失去长程有序结构,无序的纳米结构拥有较高的比表面积和丰富裸露的金属活性位点,有利于电催化反应进行 .Fe-aMOF 表现出最佳的析氧反应活性:在电流密度为 0 . 01 A/cm 2 时,过电位仅为 258 . 2 mV ,塔菲尔斜率为 45 . 4 mV/dec. 此外, Fe-aMOF 还具有长期稳定性,在 0 . 01 A/cm 2 时至少可以连续运行 110 h. 该研究为合理设计和构建新一代高效电催化剂提供了一种独特的思路 .
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片状、球形及枝晶结构 Co 颗粒的可控制备与吸波机制研究
张栋1, 2, 王康军1, 2, 陈娜1, 2
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 249-259.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.008
铁磁金属颗粒可以实现电磁特性的有效调控,但颗粒局部团聚会诱发涡流效应,限制材料吸波性能的进一步提高 . 本文通过简单温和的溶剂热法分别制备了二维片状、三维球形以及枝晶形貌的 Co 颗粒 . 与球形及枝晶颗粒相比, Co 微米片在 C ~ Ku ( 4~ 18 GHz )波段呈现出强、宽、薄的吸波特性 .SEM 表征结果显示制备的 Co 微米片直径为 12~78 μ m ,厚度为 0 . 1~0 . 5 μ m , VSM 测量表明 Co 微米片具有优异的静态磁性能,饱和磁化强度高达 148 . 6 A · m 2 /kg ,矫顽力为 0 . 96 A/m. 电磁性能测试表明 Co 微米片具有强介电损耗和磁损耗能力,以其为填料时,最强反射损耗( RL max )在 5 . 0 GHz 处高达 62 . 77 dB ,有效吸收带宽 1 . 2 GHz ,涂层厚度仅为 2 . 37 mm.Co 微米片吸收频带宽(完全覆盖 C 、 X 和 Ku 波段),反射损耗强,匹配厚度薄,为合理设计薄、轻、宽、强的电磁波吸收剂提供了良好的模型材料 .
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重力热管基于 VOF 模型的传热特性研究
战洪仁, 于胜利, 王立鹏, 才月, 吴霖
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 260-265.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.009
采用 Fluent 软件选用 VOF 模型,并加载自定义函数( UDF ),实现重力热管内部的相变传热过程,对重力热管进行数值模拟分析 . 研究结果表明: Fluent 可以将重力热管内部相变过程较好地呈现出来 . 当加热功率为 60 W 时,换热系数达到最大值;当加热功率继续增加到 80 W 时,换热系数逐渐下降 . 当充液率在 0 . 20~0 . 24 范围时,随着充液率的增加,等效对流换热系数也增加;当充液率在 0 . 24~0 . 32 时,等效对流换热系数逐渐降低;充液率为 0 . 24 时,等效对流换热系数最大 . 当倾角在 30 ° ~60 °时,等效对流换热系数随倾角增大而增大;当倾角在 60 ° ~90 °时,等效对流换热系数随倾角增大而减小;倾角为 60 °时等效对流换热系数最大 .
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前处理对不同铝合金腐蚀性能及机制的影响
李庆鹏1, 2, 刘利冉1, 李敏1, 史胜南2, 刘建国3
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 266-271.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.010
为探究前处理对不同铝合金的腐蚀性能及腐蚀机制的影响,选取国产板材 AA1060 、 AA2024 、 AA3003 、 AA5052 和 AA6061 作为研究对象,通过中性盐雾试验和电化学测试对打磨处理前后的不同铝合金进行测试和表征 . 结果表明:打磨和未经打磨处理的铝合金经 24 h 中性盐雾试验后,表面出现不同程度的腐蚀;电化学测试结果表明,打磨前处理后, AA1060 、 AA2024 、 AA3003 和 AA5052 铝合金的自腐蚀电位均有不同程度的降低, AA1060 、 AA3003 和 AA5052 铝合金极化电阻均有不同程度的变大,对比发现, AA2024 锈蚀最为严重 .
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基于 NOFRFs 的非等温 CSTR 同步周期操作的评估优化
张亚东, 史洪岩
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 275-282.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.011
化学反应周期操作是利用反应非线性来提高系统性能指标的技术,对其评估与优化仍是现阶段工业应用亟待解决的关键问题 . 利用非线性输出频率响应函数对具有显著非线性的连续搅拌反应釜的入口浓度和入口温度同步周期操作进行评估 . 首先分析单个周期操作的输入对系统性能指标的单独贡献,然后确定使转化率最大化而应使用的最优相位差,最后分析入口浓度和入口温度同步周期操作的各阶交叉项的贡献 . 仿真结果表明:提出的方法优于传统的 NFR 方法和单变量 NOFRFs 方法,提高了周期操作评估的准确性;同时,在允许的工艺过程约束条件下进行了最优化设计,明显提高了反应物的转化率,为其他类型的化学反应过程周期操作评估和优化提供参考 .
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反铁磁交换作用对纳米线动力学行为的影响
鲜于正楠1, 杜安2
沈阳化工大学学报, 2023, 37(3): 283-287.
doi:10.3969/j.issn.2095-2198.2023.03.012
当核壳结构磁性纳米线用作高密度磁存储单元时,系统的共振频率会限制其磁存储速率的上限值 . 为了探究反铁磁界面交换作用对核壳结构磁性纳米线磁共振行为的影响,通过微磁学模拟方法对系统的动力学行为进行研究 . 研究了具有反铁磁界面交换作用的系统和纯铁磁系统 . 首先,讨论界面交换作用对系统磁共振行为的影响,发现具有反铁磁界面交换作用的系统的磁共振频率会略高于铁磁系统 . 然后,讨论外加直流场对系统共振频率和共振线宽的影响,发现具有反铁磁界面交换作用的系统的共振线宽和外加直流场的强度呈非线性关系 . 最后,讨论温度对系统磁共振行为的影响,发现纯铁磁系统的热稳定性要强于具有反铁磁界面交换作用的系统 .