【导语】“kkk84846637”通过精心收集，向本站投稿了4篇相变储能石膏基材料制备及性能研究论文，下面就是小编给大家整理后的相变储能石膏基材料制备及性能研究论文，希望您能喜欢！
- 目录
篇1：相变储能石膏基材料制备及性能研究论文
相变储能石膏基材料制备及性能研究论文
相变材料在发生相变过程中以吸收和释放热量的方式实现热量的储存和释放。相变材料在多项工程中的应用，可以使建筑物具有一定的储热能力，有助于建筑物内部温度的调控，满足环保和低碳的要求。
1.相变储能石膏基材料制备工艺的确定
1.1浸渍温度的确定
本实验浸渍环境为常压，浸渍时间为10min，70℃时的容留量是50%时的3.4倍，浸渍温度对普通纸面石膏板的容留量影响较小。从趋势来看，浸渍温度为70℃的容留量较50%容留量大。由于70℃时温度比较高，石膏板的表面吸附能比较大，相变材料的内部分子更为活跃，吸附量自然要大些。因此，在条件允许的情况下浸渍温度宜优先选用70℃。
1.2浸渍时间的确定
根据相关的文献本实验选取10min，30min，1h和2h四个时间，浸渍环境为常压，浸渍温度为70%。随着浸渍时间的增加，容留量逐渐增大；但是增加的幅度不一样大，在30min-1h直线的斜率最大，1h-2h的斜率又下降了，所以可以判断出浸渍时间为1h最好。出现这种状况的原因可能是随着浸渍时间的增加相变材料会发生泄漏。
1.3浸渍环境的确定
不论何种基体材料，负压环境下的容留量约为常压环境下的两倍。因此，在条件允许的情况下宜选择负压浸渍环境。这是由于在负压的环境下，石膏板内部的孔为真空状态更易吸入相变材料。综合上述实验结果，确定制备石膏基相变储热材料的工艺条件：浸渍温度：70℃，浸渍环境：负压，浸渍时间：1h。
1.4储热调温性能测试
制备两个体积大小完全相同的圆柱形石膏试样，成型时，在试样中心位置预埋温度传感器；养护后，40℃下烘至绝干。将其中1个试样浸渗至液态相变材料中，制备相变建筑石膏构件。将2个预埋有温度传感器的石膏试样放入17℃的恒温环境中，待试样温度达到17℃后，再将试样放置于35%的恒温环境中，通过试样中预埋的温度传感器采集温度数据，得到试样升温控制曲线；测试毕，再将试样从35℃恒温环境中取出，放入17℃恒温环境下，记录试样在降温过程中的温度变化，得到试样降温控制曲线。
1.5热稳定性分析
将制备的相变石膏板放入45℃干燥箱中加热30min，其后再将其放置于10%环境下冷却处理30min，即完成1次相变循环。每次循环均采用滤纸吸去渗出于石膏板表面的相变材料。如此反复进行250次相变循环，根据相变材料的渗出情况表征相变石膏板的热稳定性。
2.石膏基相变储热材料的容留量分析
2.1不同种类石膏基体和储热配方对容留量的影响
基体材料对容留量的影响较大，普通纸面石膏板的容留量是脱硫石膏板的两倍多；相变材料组分对容留量几乎没什么影响，当癸酸比例超过40%后，相变材料组分对容留量的影响不超过3%。由于脱硫石膏板更为密实得多，故普通纸面石膏板的容留量高得多。
2.2表面活性剂对容留量的影响
根据文献分析得知，本实验选取PVA（其掺量为相变材料的10%）和硬脂酸钠（掺量为2%）作为表面活性剂进行研究。表面分散剂可以提高材料的容留量，其中掺2%硬脂酸钠的影响较10%PVA大。由于硬脂酸钠是离子表面活性剂，与石膏板块可以互相进行交换，而聚乙烯醇是非离子表面活性剂，因此硬脂酸钠更多地附在石膏板表面，从而提高其容留量。
3.相变储能石膏基材料制备性能分析
3.1SEM分析
图1所示为浸渗前后石膏板的SEM照片。从浸渗前的SEM照片可以看出，石膏晶体呈针状，且互相搭接交错。微观条件下，可以明显的看出石膏板内存在着大量微米级孔结构。浸渗后，相变材料可以有效填充于石膏板的微孔结构中。
3.2渗出稳定性分析
扩散一渗出圈法测试原理是测试相变储能材料渗出圈的平均直径超出测试区域直径的百分比，一般认为扩散一渗出圈百分比小于15%，即可认为是稳定的。随着吸附量的'增大，相变石膏板的渗出程度不断增大。当石膏板的吸附量约小于22%时，其渗出稳定性较好。
3.3储热调温性能分析
纯石膏试样的升温速率明显要大于相变石膏试样的升温速率，纯石膏从17℃至35℃所需时间为14400s，即4h；相变石膏试样所需时间为19463s，约5.4h，相变石膏试样耗时要比纯石膏试样耗时长约1.4h。通过分析得知，纯石膏试样降温速率与相变石膏试样相比较快，仅需约6000s（约1.67h），就降温至17℃，而相变石膏试样直到14000s（约4h）后才降温至预设温度，整整延迟了约2.22h。相变石膏试样在降温过程中出现了轻微的过冷现象，但并不影响其使用。采用物理浸渍法制备相变储能石膏材料可以提高单位体积石膏的潜热储热量。当温度升温至相变温度点时，石膏孔结构内的相变材料会发生固一液相变，利用其自身潜热将部分热量储能起来，直到完成固一液相变后，温度才得以继续上升。温度下降后，被储存起来的潜热又能够重新释放出来，对试样温度进行补充。相变储能石膏试样良好的储放热性能能够实现热量在时间和空间上的转移，有效降低温度的波动幅度，具有较好的控温特性。
3.4DSG分析
相变储能石膏板的相变温度范围为24.0-30.1℃，与相变材料相变温度范围23.7-29.6℃相差不大。相变材料的相变潜热为137.9J/g，根据石膏基体和脂肪酸相变材料的质量比5：1，得到相变储能石膏板的理论潜热为22.98J/g。实际测量值为22.5J/g，与理论值接近。因此，采用物理浸渍法制备相变储能石膏板，脂肪酸相变材料的热性能没有受到影响。
3.5热稳定性分析
制备相变材料容留量为20%的相变石膏板，通过分析可知，随着相变循环次数的增大，相变材料的渗出量逐渐增大。但250次相变循环后，相变石膏板质量损失率仅为2.5%，石膏板表面无相变材料渗出的油腻感，说明浸渗法制备的相变储能石膏板热稳定性良好，具有良好的相变循环耐久性。
4.结语
在相变储能石膏基材料制备的过程中，文章采用物理浸渍法制备，对制备的相变储能石膏板的渗出稳定性、储热调温特性以及相变循环使用耐久性进行了测试和表征。相变材料可以有效填充于石膏板的微孔结构中，帮助工程实现环保、低碳的要求。
篇2：脱硫石膏晶须对水泥石性能的影响研究论文
脱硫石膏晶须对水泥石性能的影响研究论文
脱硫石膏是燃煤电厂的副产物，我国产量达6000万t，综合利用率约为86%。脱硫石膏是石膏可再生资源，对其综合利用，有利于环境保护、节约能源和白然资源，符合我国可持续发展战略要求。
脱硫石膏主要用于水泥缓凝剂、纸面石膏板、石膏砌块、粉刷石膏和高强石膏等产品，其附水量大、返霜、开裂、耐水差以及低附加值等缺陷制约了脱硫石膏的运用。杨慧先指出掺锻烧石膏水泥的水化产物无明显差别。杨淑珍等研究表明锻烧硬石膏能促进水泥水化和致密水泥石的结构。侯贵华等锻烧石膏由于溶解度低，水化生成较少的AFt，从而延缓AFt对水泥水化，加速整个熟料矿物的水化。目前关于掺石膏晶须水泥性能的研究鲜有报道，本文充分利用石膏晶须在稳定剂处理后，不易水化，难以提供较多的参与生成AFt，从而延缓AFt对水泥水化，促进熟料水化，致密水泥石的结构。通过研究水泥石的力学性能、水化热、孔隙率、断面形貌和水化产物等，分析增韧补强水泥石的机制，以期拓宽高附加值脱硫石膏晶须在建筑领域的应用。
1.原材料与实验方法
1.1原材料
脱硫石膏晶须由江苏省新材料科技有限公司提供，水热法制取，浅黄色粉末状，堆积密度180 g/L，主要成分是CaS040.5H20，晶体呈纤维状，不溶于水;42.5级普通硅酸盐水泥(江苏南京)。
2结果与讨论
2.1脱硫石膏晶须在不同溶液的水化产物
脱硫石膏晶须(CaS040.5H20)在水中可水化为二水硫酸钙，但经过稳定剂YS处理后，能稳定存在水溶液中，将改性后的脱硫石膏晶须浸在水溶液、pH=13的氢氧化钠和饱和氢氧化钙溶液中。改性后的脱硫石膏晶须能稳定存在水溶性中，而在碱性溶液中，在氢氧化钙溶液中石膏晶须1 d就开始水化，部分水化为二水硫酸钙。这可能是稳定剂与石膏晶须反应生成沉淀，覆盖在石膏晶须的表面，通过白身的憎水基团和生成的沉淀阻止水化反应，在碱性溶液中，该沉淀与OH反应生成氢氧化钙，后期大部分石膏晶须水化为二水硫酸钙。由此可见，在碱性溶液中28 d后适量脱硫石膏晶须掺入水泥中可提供部分促进水化，从而宏观上提高力学性能。
2.2脱硫石膏晶须对水泥水化热的影响
目前，研究水泥水化动力学多数是基于对纯C3s水化动力学研究，一方面是由于水泥成分复杂多变，不利于研究;另一方面C3s在水泥矿物组成中占绝大部分，因此C3s的水化行为一定程度上可反映水泥的水化过程，跟踪测量水泥水化放热过程，是研究水泥水化动力学的重要手段之一。根据C3s水化热曲线特征，通常将其分为水化初期、诱导期、加速期和减速期。
改性脱硫石膏晶须对水泥水化的诱导前期、诱导期影响不明显，但可提高水泥水化加速期的.反应速率;水泥水化过程中放出的水化热随着脱硫石膏晶须掺量的增加呈现先增加后减少的趋势，当掺量在2%，水化放出的水化放热量最大。这可能是在C3s水化加速期内，适量脱硫石膏晶须在碱性环境下生成较少的AFt，促进水泥水化反应，但晶须掺量过多，会覆盖在水泥的表面和AFt过多，从而减缓水泥的水化作用。
3结论
(1)改性脱硫石膏晶须能稳定存在水溶液中，但在碱性溶液中，28 d后大部分参与水化。
(2)在水中养护条件下适量的改性脱硫石膏晶须(最佳掺量2%)可以显著补强增韧水泥石，3d抗压强度和抗折强度(分别为42.4 MPa和8.3 MPa)较净浆水泥石的提高了33.0%和45.8%; 28 d抗压强度和抗折强度(分别为73.6MPa和14.1 MPa)较净浆水泥石的提高了24.1 %和1.4%.粘结强度和抗冲击功较净浆水泥石提高了16.8%和27.4% 。
(3)养护28 d掺2%石膏晶须的水泥石主要水化产物为C-S-H凝胶，水泥石的孔结构较同龄期的净浆水泥石更为致密;未水化的晶须紧紧地穿插于水泥石中，通过裂纹桥接作用提高水泥石的韧性，缓解外力对整体结构的破坏作用，部分水化的参与水泥的水化反应生成适量的钙矶石，可延缓AFt对水泥的水化，加速整个熟料物水化，提高体系的强度。
篇3：基于Donnan膜效应的树脂基水合氧化铁的制备及对砷的吸附性能研究
基于Donnan膜效应的树脂基水合氧化铁的制备及对砷的吸附性能研究
以大孔强碱性离子交换树脂D201为载体, 利用FeCl3-HCl-NaCl溶液特有的性质制备出一种基于Donnan膜效应的新型树脂基水合氧化铁D201-HFO. 研究结果表明, D201-HFO对砷的吸附容量较美国同类专利产品ArsenX有较大提高, 同时该材料表现出对砷良好的吸附选择性和吸附动力学性能. 固定床吸附结果表明, 通过D201-HFO的吸附处理, 受污染水体中砷的'含量可降至10 μg/L(我国生活饮用水新标准GB5749-2006)以下, 吸附后的D201- HFO可被NaOH-NaCl溶液彻底再生. 稳定性实验表明, HFO在D201树脂孔道内较为稳定, D201-HFO是一种性能优良、具有广泛应用前景的除砷吸附剂.
作 者：潘丙才 张庆建 陈新庆 张炜铭 潘丙军 张全兴 作者单位：污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京大学环境学院,南京,210093 刊 名：中国科学B辑 ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE IN CHINA(SERIES B) 年，卷(期)：2007 37(5) 分类号：O6 关键词：水合氧化铁 阴离子交换树脂 Donnan膜效应 砷 吸附篇4：浅谈单晶多孔ZnO制备及对室内空气污染物的气敏性能的研究论文
浅谈单晶多孔ZnO制备及对室内空气污染物的气敏性能的研究论文
1 引言
由装修材料带来的室内空气污染物，如甲醛、苯等，对人的身体健康有着非常大的损害，容易引起呼吸道疾病、肺炎和气管炎等疾病，甚至还有致癌的风险。因此对室内空气污染物的检测与实时监测一直被广为关注。目前室内空气污染物的检测传统技术是化学分析法，例如气相色谱和质谱联用法，这种检测方法工作量大、程序复杂、设备昂贵，且不能实现实时检测。基于半导体氧化物的电学气敏传感器，由于具有功耗低、响应快、结构简单、工艺成熟等优点，在室内空气污染物的检测与实时监测方面非常有应用前景。
ZnO 作为一种宽禁带( 3. 37 eV) 半导体，具有电子迁移率高、化学稳定性好等特点，对室内空气污染物均体现出较好的气敏特性。然而传统传感器往往基于块体的ZnO 敏感材料，因此往往灵敏度不高。近些年来，随着纳米科学的兴起，将传统材料纳米化，制备各种形貌与结构的ZnO 纳米材料，增强其性能以拓展应用成为研究热点。Bai 等利用水热法采用不同的表面活性剂制备了针状、铅笔状和花状的一维ZnO 纳米材料，Hsueh 等报道的ZnO 纳米片与纳米线等。有研究表明，单晶气敏材料的稳定性好，但灵敏度不理想，而非晶与多晶结构气敏材料具有较高的灵敏度，但稳定性较差因此。如何制备出高灵敏度、高稳定性的ZnO 气敏材料成为了该领域的一项挑战。
基于此，我们通过煅烧液相法合成前驱体的方法，制备了单晶多孔ZnO 纳米片，这种结构集合了纳米多孔结构以及单晶结构的优点，如多孔纳米结构的比表面积大，活性位点多，以及单晶材料稳定性好的优点，从而对室内气体污染物展现出了高的灵敏度以及较快的`响应及恢复时间。这可为实用化的室内污染性气体传感器提供高效的敏感材料。
2 实验
2. 1 单晶多孔ZnO 纳米片的制备
实验中所用到的所用试剂均为从国药集团购买的化学纯级试剂。首先，把1 g Zn( CH3COO)2和3 g CO( NH2)2溶解于40 mL 去离子水中，形成透明溶液并搅拌30 min。将这透明的溶液转移至一个密封的锥形瓶中，并放置于100 ℃ 的烘箱中，保温6 h。然后使用离心的方法将得到的白色沉淀从溶液中分离出来。用去离子水将其清洗2 ～ 3 次后将其放入真空干燥箱，60 ℃干燥24h。将干燥的前驱体在300 ℃退火2 h 即可得到单晶多孔ZnO 纳米片。
2. 2 单晶多孔ZnO 纳米片的表征
使用X 射线衍射仪( XRD，Philips X’pert PRO) 对样品的结构进行表征; 使用扫描电子显微镜( FE-SEM，FEI Sirion-200) 和高分辨透射电子显微镜( HRTEM，JEM-2010) 对样品的形貌以及微结构进行表征; 使用比表面分析仪( BET，Tristar Ⅱ 3020M) 对样品进行了氮吸/脱附和孔径分布表征。
2. 3 室内污染性气体检测
将单晶多孔ZnO 纳米片超声分散于乙醇中形成悬浊液，再将其涂覆于带有双电极和加热丝的陶瓷管表面，并在空气中干燥。随后，将其通过焊锡焊接至基座，安装于测试系统中进行老化与测试。
气敏测试在一个密封性良好且安装有气体进口与出口管的有机玻璃气室中进行，采用Keithley-6487 皮安表作为电压源并采集实时电流。测试气体为苯和甲醛( 浓度范围5 × 10 - 6 ～ 100 × 10 - 6 ) ，上述气体均属于典型的室内空气污染物。
3 结果与讨论
3. 1 结构及形貌表征
为了确定所得样品的物相结构，首先对样品进行了XRD 表征。图1 即是退火前后样品的XRD 图谱。由图1 可以看出，退火前的前驱体的XRD 衍射谱( 下部黑线) 可以指认为Zn( CO3) ( OH)6·xH2O ( JCPDS卡: 11-2087) 。经过300 ℃退火后，前驱体的衍射峰全部消失，取而代之的衍射峰全部可以指认为纤锌矿结构的ZnO ( 上部红线， JCPDS 卡: 36-1451) ，没有杂峰存在。并且，样品的衍射峰很强，说明所制备的ZnO 具有着优异的结晶性。
为了表征多孔单晶ZnO 纳米片对气体的吸/脱附性能和孔径分布情况，我们对制备的多孔单晶ZnO 纳米片进行了比表面分析。图4 是多孔单晶ZnO 纳米片的氮吸/脱附热力学曲线和孔径分布图，从热力学曲线上面可以看出介孔的存在，孔径分布图进一步证明的介孔的孔径分布情况，30 nm 左右的介孔最多。介孔的存在提供了大量的活性位点，有利于对气体的吸附。
3. 2 敏感性能测试
传感器工作温度是气体传感器的重要参数之一，为了选择最优的测试条件，实验中首先讨论了测试工作温度对传感器灵敏度的影响。随着加热温度的升高，灵敏度逐渐增大，当温度升至220 ℃时达到最大值，再升高温度，灵敏度开始下降，说明传感器的最佳工作温度是220 ℃。因此后面的测试的工作温度都选择在220 ℃。选取典型的室内空气污染物—甲醛和苯，为目标气体进行检测。当打入甲醛或苯气体后，单晶多孔ZnO 纳米片气体传感器在接触到这两种气体中的任何一种时，灵敏度迅速升高，而且随着气体浓度的增加，灵敏度越来越大; 当打开阀门通入空气后，传感器能够迅速的脱离这两种气体，其响应灵敏度迅速降低，且ZnO 片气体传感每次测量后都基本能恢复到初始状态，说明该气体传感器拥有良好的响应-恢复特性、可逆性以及稳定性。
单晶多孔ZnO 纳米片传感器对甲醛和苯的响应灵敏度均随气体浓度的增大而提高，且明显优于商用ZnO 粉，此外其与浓度成较好的线性关系。
根据气敏测试数据结合响应和恢复时间的定义对响应和恢复时间进行了标记和结果汇总可见，商用ZnO 粉对于100 ×10 - 6苯和甲醛的响应和恢复时间153 和46 s 以及158和90 s; 而单晶多孔ZnO 纳米片对100 × 10 - 6苯和甲醛的响应时间为92 和29 s，对其的响应恢复时间分别为113 和58 s。这个比较结果说明单晶多孔ZnO 纳米片对室内污染物的响应不仅灵敏度有了明显提高，同时响应和恢复时间也明显缩短。这体现了单晶多孔ZnO纳米片在室内污染物检测中的优势，为潜在应用于室内污染物的检测提供了可能。
3. 3 敏感机理
ZnO 作为典型的n 型半导体氧化物，在空气环境中，O2会吸附于ZnO 的表面，并从材料中得到电子变成氧负离子，从而造成单晶多孔ZnO 纳米片敏感膜表面的电子空缺。当室内污染性气体如苯，甲醛等富电子气体注射到测试室后，与传感器敏感层接触，将与之前所生成的氧负离子( 氧化性) 发生反应。这一过程中，被氧负离子俘获的电子被释放回ZnO 纳米片，因而降低传感器的电阻( 电流增大) 。而当目标气体被高纯空气排出测试室后，传感器的电阻又逐渐恢复至初始值( 电流减小) 。相对于传统的ZnO 块体材料( 商用ZnO 粉) ，我们使用的ZnO 纳米片具有多孔结构，室内污染性气体分子可以通过孔结构扩散到材料内部，和材料内部的颗粒发生作用，这一定程度上相当于增大了目标气体和膜材料的接触面积。
通过此前表征结果可知，单晶多孔ZnO 纳米片为孔径较大的介孔纳米材料，且孔分布极为致密，这两方面都说明气体在该多孔ZnO 纳米片具有较大的扩散系数，利于目标气体的吸附( 响应阶段) 和脱附( 恢复阶段) ，因而该气体传感器具有高灵敏度以及较短的响应与恢复时间。同时，由于ZnO 纳米片是单晶结构，在材料内部没有晶界并且缺陷较少，因此在表面被释放的电子在向材料内部的运动过程中不易被复合，这不仅有利于ZnO 纳米片灵敏度的提升，还有利于增加传感器的稳定性。此外，ZnO 的片状结构也对传感器的稳定性有所贡献。在单晶多孔ZnO 纳米片气体传感器中，电极与ZnO 纳米片的接触、以及纳米片之间的接触均属于面接触，与纳米球( 点接触) 、纳米线和纳米管( 点或线接触) 相比，其接触电阻更小、稳定性更高。
4 结论
通过使用对液相法合成的前驱体进行煅烧的方法成功的制备了具有单晶多孔结构的ZnO 纳米片。气敏性能测试结果表明，单晶多孔ZnO 纳米片对室内污染性气体的敏感性能明显优于商用ZnO 材料的气体响应，响应的灵敏度明显提高，响应和恢复时间明显缩短。结合Knudsen 模型对单晶多孔ZnO 纳米片的敏感机理进行了探讨，发现多孔结构使ZnO 纳米片具有较大的气体分子扩散系数，利于气体的吸附和脱附，因此其表现出较高的灵敏度以及较短的响应和恢复时间。并且单晶多孔ZnO 纳米片的单晶结构以及片状形貌也有利于传感器灵敏度以及稳定性的提升。
★ 纪录片研究论文
相变储能石膏基材料制备及性能研究论文（推荐4篇）
