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化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料
2023年 40卷 5期
刊出日期 2023-09-15
目录
化学反应与工艺
生物与制药化工
化工过程与设备
能源与环境化工
目录
0
目录
2023 Vol. 40 (5): 0-0 [
摘要
] (
394
) [
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861KB] (
3501
)
化学反应与工艺
1
罗杰, 常薇, 张立, 雷超, 李云锋, 刘斌
磁性g-C
3
N
4
/CoFe
2
O
4
光催化剂的制备及其性能研究
采用超声低温煅烧法制备了一种可回收的磁性复合光催化材料g-C
3
N
4
/CoFe
2
O
4
,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)等对样品进行了表征。以罗丹明B(RhB)为代表性污染物,探究了g-C
3
N
4
/CoFe
2
O
4
的光催化性能。结果表明:g-C
3
N
4
与CoFe
2
O
4
复合质量比为3∶1时g-C
3
N
4
/CoFe
2
O
4
表现出最佳的光催化活性,重复使用5次后对RhB降解率仍能达到92%,表现出良好的使用稳定性。在外部磁场的作用下,可将其进行有效的分离回收。光催化降解机理研究表明,·OH和·O
-
2
是光催化降解RhB的主要活性物种。
2023 Vol. 40 (5): 1-7 [
摘要
] (
299
) [
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1KB] [
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4171KB] (
630
)
8
贾园, 马欢, 杨菊香, 刘振
磁性四氧化三铁纳米粒子的制备及其应用研究进展
四氧化三铁(Fe
3
O
4
)作为一种较为常用的磁性纳米粒子,具有稳定的化学性质、较高的催化活性、良好的磁响应性及生物相容性,可通过改变反应条件将其粒径降至几纳米,因此被广泛应用于高磁记录材料、吸附剂、生物传感和磁共振成像等领域。在对磁性Fe
3
O
4
纳米粒子的制备方法进行综述的基础上,介绍了固相法、化学共沉淀法、水热法、微乳法以及溶胶-凝胶法等常用方法,并总结了其在环境治理、生物医学以及功能性材料制备等领域中的应用,同时展望了磁性Fe
3
O
4
纳米粒子未来的研究应用方向。
2023 Vol. 40 (5): 8-18 [
摘要
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238
) [
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3987KB] (
1331
)
19
路思宇, 邢金峰
反应溶剂对聚合过程的影响
分散体系中不同的聚合过程能够制备出具有不同功能特性的纳米凝胶,这些聚合物可广泛应用在生物医学、靶向药物输送和其他领域。综述了反应溶剂对聚合过程的调控,重点介绍了乳液聚合和分散聚合,通过调节溶剂组成引发乳液聚合与分散聚合的转化。探讨了溶剂极性、溶解度参数和聚合反应的临界链长等参数对聚合方式的影响。
2023 Vol. 40 (5): 19-29 [
摘要
] (
235
) [
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4852KB] (
689
)
30
陈巍, 姚其超, 吴迪, 纪旭, 林玮浩, 曲思源, 李九龙, 李唱, 周丽娜
吡蚜酮二水合物脱溶剂机理及动力学研究
利用TGA/DSC热分析技术对吡蚜酮二水合物热分解过程进行了研究。结果表明,氮气氛围下,吡蚜酮二水合物脱水焓变为154 kJ·mol
-1
。脱溶剂机理高度吻合A
4
三维成核生长模型(
R
2
>0.99)。此外,使用Flynn-Wall-Ozawa方程,从转化率与升温速率2个维度进行拟合,分别得到了不等的表观活化能与指前因子。为消除不同拟合方法带来的误差,得到可靠的动力学参数,多升温速率法拟合所有升温速率下的各转化率的数据,结果为
E
a
:44.85 (±6.59) kJ·mol
-1
(95%置信),lg(
A
/min
-1
):9.54 (±1.08)(95%置信),
R
2
=0.8141。为验证推算结果,比较拟合方法的准确性,引入Kissinger方法计算活化能及指前因子进行验证。验算结果支持多升温速率法结论。
2023 Vol. 40 (5): 30-39 [
摘要
] (
183
) [
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1KB] [
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3598KB] (
553
)
化工过程与设备
40
苏鑫, 尚泽仁, 余畅游, 高也, 何兵兵, 李康丽, 陈明洋, 龚俊波
基于升华结晶过程的分离精制方法
升华结晶作为一种无溶剂结晶方法,包含了升华和凝华2个过程,即涉及固体-气体-固体的直接相转变过程。其在高纯精品的分离精制、以及物质的新晶型筛选、高质量单晶制备等方面具有极大优势,但因其存在气体的复杂多变性,在理论研究、工业放大和升华设备标准化等方面还存在较大的挑战。针对升华结晶中的升华和凝华2个子过程,对现阶段升华结晶的机理研究进展进行了概括,进一步从晶型、共晶设计、晶体产品分离和纯化等方面总结了升华结晶在分离精制方面的应用,并介绍了几种代表性升华装置。同时,针对现阶段升华结晶的研究态势及所存在的问题,提出了关于深化机理、完善模型的新思路,探讨了升华结晶在高效分离、结晶过程精准控制方面的关键问题和发展方向。
2023 Vol. 40 (5): 40-53 [
摘要
] (
265
) [
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3654KB] (
966
)
54
王泽陈, 王靖涛
基于多目标的结晶过程优化研究综述
结晶过程是一项具有多目标的化工单元操作,在工业生产中,不仅晶体的粒度分布和形状控制十分重要,对结晶过程进行建模,实现可求解的多目标设计,优化晶体性质和过程特性也具有十分重要的意义。基于结晶过程的优化控制方法,结合相关案例,总结了结晶过程优化研究的多重目标,重点分析和讨论了间歇过程和连续过程在线方法和多目标优化的研究进展,并对结晶过程优化研究的发展趋势进行了展望。
2023 Vol. 40 (5): 54-63 [
摘要
] (
247
) [
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2087KB] (
705
)
64
姜峰, 林一鸣, 马宇鑫, 齐国鹏, 李修伦
倾角对三相闭式重力热管传热性能的影响
开发并组装了可变倾角的三相流(V/L/S)闭式重力热管(THPCT)。实验所用的工作流体为水,固相工质分别为碳化硅(SiC)、聚甲醛(POM)和玻璃珠颗粒,考察了倾角(0°~30°)、颗粒类型以及加热功率(100~300 W)对THPCT传热性能的影响。研究结果指出,SiC和POM颗粒在4个倾斜角度下均能够明显改善重力热管的传热性能,总热阻减少率最大分别为25.7%和39.4%,所对应的条件均为
Q
=100 W和
θ
=30°;而玻璃珠颗粒恶化了重力热管的传热。TPCT和THPCT的总热阻均随倾角的增加而波动;加热功率的增加导致总热阻减小,但其程度不断降低。蒸发段和冷凝段的对流传热系数也均随着倾角的增加而波动;加热功率对冷凝段传热的影响比蒸发段更为显著。在大多数情况下,碳化硅或聚甲醛颗粒可以强化蒸发段和冷凝段的传热;玻璃珠颗粒的加入有利于蒸发段的传热,但基本上不利于冷凝段。TPCT和THPCT蒸发段的传热阻力均明显小于冷凝段。加热功率增大,各倾角下蒸发段和冷凝段的热阻比率减小,但其程度不断降低。热阻比率一般随倾角的增加而波动,但不同倾角之间的差异随加热功率的增大而减小。碳化硅和聚甲醛颗粒的加入降低了热阻比率,而玻璃珠颗粒的加入增加了热阻比率。绘制了总热阻随操作参数变化的三维等高线图。
2023 Vol. 40 (5): 64-75 [
摘要
] (
229
) [
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15114KB] (
378
)
76
陆小兵, 郑力军, 陈嘉诺, 张满, 瞿瑾, 刘晓非, 唐忠利
改性纳米SiO
2
驱油剂结构表征及流变性能研究
为了显著提高低渗油藏的原油采收率,相对于传统聚合物驱油剂,纳米流体因其优异的流度控制、润湿性改变性能以及良好的耐温、耐盐、抗剪切的特点而受到研究者青睐。通过一系列的实验对改性二氧化硅(SiO
2
)的结构和性能进行了表征以及测定了其纳米流体在不同条件下的表观黏度,研究了温度、纳米颗粒浓度和矿化度对改性SiO
2
纳米流体流变性能的影响。实验表明:改性纳米SiO
2
具有良好的稳定性且平均粒径小,为22.92 nm,以及具有一定的交联结构;温度升高,溶液的表观黏度降低;并且随着纳米颗粒浓度的增加,溶液表观黏度呈现先增大后减小的趋势,浓度为0.5%的溶液在高剪切速率下黏度最大,最大为1.833 mPa·s;而矿化度提高后,溶液表观黏度降低。通过对改性SiO
2
纳米颗粒的研究,其具有良好的耐温、耐盐、抗剪和控制注入流体流度的特性,对提高采收率具有一定的积极意义。
2023 Vol. 40 (5): 76-82 [
摘要
] (
293
) [
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3398KB] (
692
)
能源与环境化工
83
赵旭, 黄成德
3D直书写打印在储能器件中的应用
3D直书写打印是一种较为理想的电极制造技术,可方便地制造结构复杂、孔隙均匀的储能器件,其在电解质传输、离子渗透等方面具有传统块状材料难以比拟的优势。首先介绍了电化学储能器件的框架结构,然后根据墨水直写技术对于储能器件性能提升的影响重点综述了基于氧化石墨烯、碳纳米管等碳材料、MXene层状材料以及聚合物凝胶墨水种类对于锂电池、镍铁电池、锌-空气电池等电极的制造与改性,并对近期不同材料改性的3D打印的储能器件性能进行了总结,最后对于该技术在应用中的发展前景及挑战提出了展望。
2023 Vol. 40 (5): 83-93 [
摘要
] (
244
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4663KB] (
507
)
94
李琪琪, 李杨, 胡德计, 刘兴江, 徐强
基于低共熔溶剂离子凝胶在储能方面的研究进展
随着能源危机和环境污染问题的日益突显,人们对绿色、高效的储能器件的需求越来越迫切。在储能器件中选用环保安全、易于合成的绿色材料十分关键。低共熔溶剂(Deep eutectic solvent, DES)因其不易燃、不易挥发、成本低廉和可生物降解,常被用做离子凝胶的塑化剂。基于低共熔溶剂的离子凝胶由低共熔溶剂和凝胶剂(线性聚合物、聚合物网络和超分子网络等)2部分组成。其制备简单,具有的物化性能符合绿色化学的需求;另外兼有低共熔溶剂和凝胶剂的特性,可具有不同的功能(离子导电性、pH值相应性和自愈合性能等)。最后总结了基于低共熔溶剂离子凝胶在储能方面的实际应用,并对其未来发展前景进行了展望。
2023 Vol. 40 (5): 94-104 [
摘要
] (
246
) [
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1KB] [
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5181KB] (
972
)
105
刘吉源, 马叙, 王云锋, 苟林, 徐强
水系锌离子电池有机正极材料的最新进展
绿色可持续发展扩大了社会对储能系统的需求,特别是可充电电池系统。与其他电池系统相比,水系锌离子电池(AZIBs)以其固有的安全性、低成本等特点得到了人们的广泛关注。然而,以过渡金属元素为基础的传统正极材料也已经不能满足其绿色发展的需求。有机化合物因其资源可再生性、环境友好性和结构多样性已成为锌离子电池正极材料的研究热点。综述了具有不同储锌机理的有机正极材料的最新研究进展,包括导电聚合物、羰基化合物、亚胺化合物、氮氧自由基化合物、COFs/MOFs材料和三苯胺衍生物等材料,并且对有机正极材料的未来发展前景做了进一步的展望。
2023 Vol. 40 (5): 105-116 [
摘要
] (
238
) [
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5458KB] (
1150
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117
吴纪辰, 马永丽, 吴强, 刘明言
甲基葡糖胺-壳聚糖硼螯合树脂吸附剂的动态吸附
从盐湖卤水、海水、地热水等溶液提硼具有重要价值。吸附法是低浓度溶液提硼除杂的主要方法之一,其关键是吸附剂的研发。目前新型硼吸附剂的研究较多。但是,由于合成的吸附剂多呈粉体,粒径小,回收和循环使用困难,成功应用者很少。为此,对合成的较大粒径的新型甲基葡糖胺-壳聚糖硼螯合树脂吸附剂进行了固定床动态吸附脱硼工程应用问题研究,考察了含硼溶液的初始浓度、流速、吸附剂填充高度和固定床直径比等参数对动态吸附剂特性的影响。结果表明,硼的动态吸附效果随初始浓度和吸附柱填充高径比的增大、溶液流速的减小而增大;相比于高径比的影响,初始浓度和溶液流速的变化对硼吸附率影响较大;在高径比为4、初始浓度100 mg·L
-1
、溶液流速5 mL·min
-1
时,硼的动态吸附性能较优。
2023 Vol. 40 (5): 117-122 [
摘要
] (
217
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4200KB] (
393
)
123
史雪磊, 王纪孝, 高敏, 宋双双, 丛畅, 吴昌豪, 王志
糠醛衍生物在盐酸溶液中的缓蚀性能研究
以生物废料的提取物为原料制备绿色环保型缓蚀剂是重要的研究方向,糠醛是来源于生物质最有前途的化学平台物质之一。利用糠醛与三聚氰胺缩合制备了新型高效绿色缓蚀剂,即N
2
-(2-呋喃亚甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(FMA),考察了FMA在1.0 mol·L
-1
HCl溶液中对低碳钢的缓蚀性能。室温静态失重结果表明,当FMA浓度为200 mg·L
-1
时,缓蚀效率达95.14%;即使在338 K温度下,FMA缓蚀效率仍保持在90%以上;电化学测试结果表明,FMA为以抑制阳极过程为主的混合型缓蚀剂,其优异的缓蚀性能归因于能够在低碳钢表面形成符合Langmuir等温吸附模型的吸附膜;扫描电子显微镜(SEM)结果表明,表面含FMA的低碳钢在1.0 mol·L
-1
HCl溶液中浸泡6 h后,钢板表面依旧光滑平整。
2023 Vol. 40 (5): 123-134 [
摘要
] (
238
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4410KB] (
521
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135
刘雨春, 苏伟, 孙艳, 赵宇, 朱荣娇, 陈雷
玉米芯基氮掺杂活性炭的制备及吸附性能研究
以玉米芯为原料,KOH为活化剂,尿素为氮源来制备氮掺杂活性炭,采用77 K氮气吸附、XRD、XPS、红外、元素分析等来表征活性炭样品,主要考察了尿素添加量和添加阶段对活性炭性能的影响。结果表明,在适宜条件下,氮掺杂活性炭的比表面积可以达到3 000 m
2
·g
-1
以上。在不同阶段添加尿素,所得活性炭具有相近的孔径分布,但由于比表面积和氮含量的不同,使得其对N
2
、CH
4
和CO
2
的吸附性能存在较大差异。尿素的添加可以提高样品中吡咯氮的含量,进而提高活性炭对CO
2
的吸附选择性。样品ACNA2在268 K下对CO
2
/N
2
和CO
2
/CH
4
的分离系数分别为10.30和3.74,与未进行氮掺杂的活性炭样品AC相比,分离因子分别提高了87.6％和59.8%。
2023 Vol. 40 (5): 135-143 [
摘要
] (
261
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3431KB] (
625
)
生物与制药化工
144
万冬, 张煜英, 王欢, 姚田子, 郭建辉, 刘钰君, 张赛晖, 潘杰
用于增强多金属氧酸盐抗肿瘤功效的靶向聚合物纳米颗粒
多金属氧酸盐(POMs)是一类很有前景的医药制剂,被用于抗癌、抗菌等方面。但其水溶性差,与正常细胞有非特异性的相互作用,导致了对肝脏和肾脏的毒副作用,这些都限制了它们在临床上的实际应用。用靶向分子修饰的聚合物纳米颗粒(Nanoparticles, NPs)可以解决POMs的这些问题。在此,设计了包裹POMs的新型聚合物NPs(PLA-mPEG
1000
/TPGS
3350
-Folate),用于将POMs靶向输送到肿瘤细胞。与没有靶向功能的NPs相比,这些用叶酸(FOL)修饰的NPs在体外对MCF-7黑色素癌细胞显示出很高的抗肿瘤活性,这可能是由于通过叶酸受体介导的内吞途径增强了细胞的吸收能力。设计的这些NPs在未来治疗癌症方面具有巨大的潜力。
2023 Vol. 40 (5): 144-150 [
摘要
] (
261
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2746KB] (
724
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