垃圾渗滤液DOM在砂土中的迁移转化规律研究 被引量：1

1

作者 赵丽 张薏旸 +4 位作者 金毅 张庆 刘靖宇 卫杰 和世昌 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期88-95,共8页

目的针对焦作市城市生活垃圾卫生填埋场运行年限长(10 a以上)、防渗层趋于老化、渗滤液渗漏到地下水风险大的问题,方法以稀释5倍的老龄垃圾渗滤液为注入淋滤液,以填埋场粉砂土为岩土介质,在水力停留时间32 h下开展室内土柱模拟试验,分... 目的针对焦作市城市生活垃圾卫生填埋场运行年限长(10 a以上)、防渗层趋于老化、渗滤液渗漏到地下水风险大的问题,方法以稀释5倍的老龄垃圾渗滤液为注入淋滤液,以填埋场粉砂土为岩土介质,在水力停留时间32 h下开展室内土柱模拟试验,分析老龄垃圾渗滤液中溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)的迁移转化规律。结果结果表明:0~2618 h内,溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC),化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)和波长254 nm单位比色皿光程下的紫外吸光度(UV254)在地下水中变化规律相似,且三者线性相关性显著,说明DOM组分以芳香族化合物为主;CXTFIT 2.1软件拟合得到DOC和COD的阻滞系数(3.01和1.96)及衰减系数均处于较低水平,说明砂土对有机质吸附作用有限;试验前期,淋出液的荧光指数(fluorescence index,FI)一直高于淋滤原液的,说明试验前期微生物生长快速;所有样品的FI均大于1.9,说明淋出液中DOM主要为生物源;垃圾渗滤液DOM含有较多富里酸(峰A、峰C)和腐殖酸类物质(峰E)及少量类蛋白物质(峰T2);淋出液S1中的微生物代谢产物(峰B)来源于试验所用砂土,S1中峰B和S2中峰T2随时间变化消失,剩下难降解的峰A、峰C和峰E,淋出液有机组分变化明显,结构简单的类蛋白物质逐渐消失,复杂难降解的腐殖类物质逐渐累积,试验过程中淋出液单位有机碳的总荧光峰强均高于淋滤液的,说明淋滤液在迁移转化过程中芳构化程度和腐殖化程度均有所提高。结论研究结果可为垃圾渗滤液处置与环境风险评估提供参考。 展开更多

关键词 垃圾渗滤液 溶解性有机质 地下水 三维荧光 生物降解 吸附

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煤炭地下气化渗透反应墙构建材料的吸附和渗流特性研究

2

作者 王凡 徐冰 +2 位作者 谌伦建 邢宝林 苏发强 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期167-177,共11页

煤炭地下气化(UCG)带来的地下水污染风险是限制其推广发展的主要问题之一。渗透反应墙(PRB)修复技术是地下水原位修复的主要研究热点,而PRB材料特性是影响其正常运行的关键。本文首先探究了砂、有机膨润土、活性炭对UCG特征有机污染物... 煤炭地下气化(UCG)带来的地下水污染风险是限制其推广发展的主要问题之一。渗透反应墙(PRB)修复技术是地下水原位修复的主要研究热点,而PRB材料特性是影响其正常运行的关键。本文首先探究了砂、有机膨润土、活性炭对UCG特征有机污染物苯酚的吸附特性,在此基础上,采用自建的渗流实验系统研究了砂、有机膨润土、活性炭及其混合物的吸附和渗透特性对净化污染水的综合影响效果。结果表明:(1)有机膨润土对溶液中苯酚的吸附速率较快,可在10 min之内达到吸附平衡,但吸附容量较小(1.98 mg/g);活性炭对溶液中苯酚的吸附速率较慢,但吸附容量较大(2.22 mg/g)。(2)有机膨润土对苯酚的等温吸附可用Freundlich模型描述,模型参数k_(F)=0.040,n=1.207;活性炭对苯酚的等温吸附可用Langmuir模型描述,模型参数S_(max)=2.44 mg/g,k_(L)=0.125 L/mg。(3)砂和活性炭的渗透系数分别为1.006×10^(-3) m/s和4.761×10^(-2) m/s,砂与活性炭或有机膨润土混合可有效调节混合材料的渗透性,当砂与有机膨润土质量比由1∶1增大到3∶1时,其混合材料的渗透系数由2.624×10^(-6)增大至3.468×10^(-5) m/s;而砂与活性炭质量比由1∶1增大到3∶1时,其混合材料的渗透系数由1.379×10^(-3)减小至1.301×10^(-4) m/s。 展开更多

关键词 煤炭地下气化 污染地下水 渗透反应墙 渗流 等温吸附

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软硬炭复合材料的制备及其储钠性能研究

3

作者 徐家豪 张兆华 +6 位作者 刘宇昊 赵玮 李秀春 贾建波 黄光许 邢宝林 张传祥 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第1期95-104,共10页

钠离子电池(SIBs)作为储能器件备受人们关注,负极材料作为钠离子电池的重要组成部分是研究的热点之一。以煤化工副产物低灰煤焦油沥青为原料,通过直接与酚醛树脂混合,加以高温炭化,成功制备出煤沥青基软硬炭复合材料,考察了不同沥青/酚... 钠离子电池(SIBs)作为储能器件备受人们关注,负极材料作为钠离子电池的重要组成部分是研究的热点之一。以煤化工副产物低灰煤焦油沥青为原料,通过直接与酚醛树脂混合,加以高温炭化,成功制备出煤沥青基软硬炭复合材料,考察了不同沥青/酚醛树脂质量比对所制材料结构的影响并应用于钠离子电池。通过SEM、TEM、XRD、Raman、XPS、FTIR等测试表明,酚醛树脂可以有效地抑制沥青在高温过程的过度石墨化,沥青也可以修复酚醛树脂在炭化过程中所产生的不可逆缺陷,同时沥青与酚醛树脂二者可在炭化过程中发生交联反应,有利于复合材料中伪石墨结构的形成,从而引入更多吸附和插层位点。随着沥青与酚醛树脂质量比的逐渐增加,复合材料的伪石墨结构含量呈现先上升后下降的趋势,其中质量比为1∶4所制复合材料(LF−1∶4)的伪石墨结构含量最高,为32.88%,优于纯沥青直接炭化所制材料(LQ)的21.28%和纯酚醛树脂直接炭化所制材料(FQ)的27.08%。恒流充放电、循环伏安法等电化学测试表明,沥青与酚醛树脂制备的复合材料具有较好的储钠性能,其中LF−1∶4的首圈库伦效率和可逆容量分别为80.87%和249.10 mAh/g,对比LQ的48.39%与90.39 mAh/g和FQ的73.46%与230.48 mAh/g具有明显的优势。同时,利用LF−1∶4所制备出的全电池表现出251.37 mAh/g的可逆容量,经过计算得出该全电池的能量密度为214 Wh/Kg。 展开更多

关键词 煤沥青 酚醛树脂 负极材料 钠离子电池 电化学性能

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煤炭地下气化废水的微生物修复研究 被引量：6

4

作者 李从强 杨明坤 +5 位作者 付佳 谌伦建 徐冰 吴咏梅 马朝伟 刘松 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第6期8-15,共8页

煤炭地下气化产生的废水污染直接限制了该技术的推广应用,针对此问题,采用筛选到的降解苯酚菌JP和降解萘菌KN,对模拟煤炭地下气化产生的废水进行降解修复试验。结果表明:经过72 h培养,煤炭地下气化废水的TOC下降80%以上,有机污染物种类... 煤炭地下气化产生的废水污染直接限制了该技术的推广应用,针对此问题,采用筛选到的降解苯酚菌JP和降解萘菌KN,对模拟煤炭地下气化产生的废水进行降解修复试验。结果表明:经过72 h培养,煤炭地下气化废水的TOC下降80%以上,有机污染物种类减少近50%,酚类、杂环化合物、多环芳烃为代表的有机污染物种类和质量浓度减幅明显;重金属离子质量浓度均有所降低,Pb,Cd,Cu质量浓度降幅较大,最高可达100%;降解菌能在煤炭地下气化废水中存活,并能有效去除有机污染物和重金属离子。降解机理研究表明,JP菌降解煤炭地下气化废水中的吲哚时与喹啉和酚类物质存在共代谢,其对喹啉的降解遵循吡啶环开环途径;KN菌对喹啉的降解同时存在苯环开环与吡啶环开环2种途径,对多环芳烃的降解遵循水杨酸途径;两菌混合在对中间产物和终产物的利用上存在协同机制,有利于有机污染物的彻底清除。 展开更多

关键词 煤炭地下气化 有机污染 微生物 修复 降解机理 地下水污染

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煤炭地下气化污染地下水的迁移与渗透反应墙净化数值模拟研究 被引量：2

5

作者 王凡 谌伦建 +3 位作者 徐冰 马娇 邢宝林 苏发强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1697-1706,共10页

煤炭地下气化符合我国能源低碳绿色转型发展方向,但地下水污染已成为限制其推广应用的技术瓶颈之一。渗透反应墙修复技术是地下水原位修复的研究热点之一。结合有井式地下气化的特点,利用数值模拟手段研究了渗透反应墙体厚度以及净化材... 煤炭地下气化符合我国能源低碳绿色转型发展方向,但地下水污染已成为限制其推广应用的技术瓶颈之一。渗透反应墙修复技术是地下水原位修复的研究热点之一。结合有井式地下气化的特点,利用数值模拟手段研究了渗透反应墙体厚度以及净化材料等对地下水中有机污染物迁移扩散和净化修复效果的影响。在对流扩散方程的基础上,假设:(1)地下水中污染物的吸附净化所涉及的质量转移与液相和固相吸附污染物质量浓度的差势、固相当前吸附质量浓度与潜在最大吸附质量浓度的差势和过程时间等因素有关。(2)活性炭较强的吸附性能可能导致固相吸附质量浓度逐渐累积而不再随外界液相质量浓度变化而解吸,采用有限元法和θ-格式迭代建立数值模型,利用MATLAB编写相应数值计算程序,对污染物迁移扩散以及吸附净化过程进行数值模拟与实验验证。结果表明:污染水的修复效果随渗透反应墙墙体厚度增加而增强,但增强幅度随着厚度的增加而减弱,墙体厚度的增加对污染物净化效果的影响呈边际效应递减趋势;墙体材料吸附净化速率越大,渗透反应墙对污染物的净化效果越好,渗透反应墙的吸附净化速率对污染物的净化效果也呈边际效应递减趋势;墙体厚度与材料的吸附净化活性之间存在协同效应,构建渗透反应墙时应根据墙体材料的吸附净化速率,合理确定渗透反应墙的厚度,以获得最佳的技术经济效果。 展开更多

关键词 煤炭地下气化 地下水污染 渗透反应墙 迁移扩散

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天然有机质在低温孔隙地热水中的迁移转化研究

6

作者 李玉嵩 赵丽 +4 位作者 张攀群 赵豫 王心义 李娅琪 孔茂然 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第2期77-84,共8页

为了研究天然有机质(natural organic matter,NOM)在低温孔隙地热水中的迁移转化规律,探索研究区地热水中的碳循环,以新近系明化镇组热储层地表出露处的扰动土为岩土介质,以该区域广泛种植毛白杨的落叶为研究对象,从中提取水溶性NOM和... 为了研究天然有机质(natural organic matter,NOM)在低温孔隙地热水中的迁移转化规律,探索研究区地热水中的碳循环,以新近系明化镇组热储层地表出露处的扰动土为岩土介质,以该区域广泛种植毛白杨的落叶为研究对象,从中提取水溶性NOM和天然有机质NOM,在40℃、达西流速0.59~0.60 cm/h下,进行柱模拟试验,结果表明:0~820 h,NOM在模拟的孔隙型热储层的运移过程中存在生物降解和吸附作用,可生成含有羰基、羧基、羟基和酯类的芳香族有机物,且溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和波长254 nm单位比色皿光程下的紫外吸光度(UV_(254))具有较显著的线性相关性(r^(2)=0.81);820~1 180 h,随着注入的NOM质量浓度减半,DOC去除率可有效提高到100%;1 180~1 828 h,向模拟柱中注入去离子水,DOC与UV_(254)的变化表明,NOM在水-岩间可通过较强的生物降解作用去除,且NOM中芳香族化合物在岩土上具有吸附作用,研究结果也可由单位DOC浓度在波长254 nm处的吸收系数(SUVA_(254))和样品在253,203 nm处吸光度比值(A_(253)/A_(203))的变化规律得以证实。同时,NOM可提供有效的"碳源",促使水-岩间硝酸盐的完全生物转化。 展开更多

关键词 天然有机质 孔隙地热水 溶解性有机碳 吸附 生物降解

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褐煤基硬炭微观结构调控及其储钠特性 被引量：2

7

作者 邢宝林 徐巧妙 +7 位作者 曾会会 冯来宏 张传祥 黄光许 韩学锋 康伟伟 屈笑笑 程松 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2086-2098,共13页

煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华... 煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华亭褐煤制备出褐煤基硬炭,探究褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳与纳米孔及表面官能团等缺陷结构在高温炭化过程中的形成机制与演变规律,揭示炭化温度对煤基硬炭微观结构的影响,并通过恒电流充放电、恒电流间歇滴定及循环伏安测试等研究不同褐煤基硬炭用作钠离子电池负极材料的电化学性能,探索微观结构对负极材料电化学储钠性能的影响机制及褐煤基硬炭的电化学储钠机理。研究表明,通过调节炭化温度可实现对褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳、纳米孔、含氧/含氮官能团等缺陷结构的调控。当炭化温度为1400℃时,所制褐煤基硬炭LHC-1400富含合理层间距(0.371 nm)的类石墨微晶,兼有适宜含量的无定形碳和纳米孔等缺陷结构,其比表面积为4.92 m^(2)/g,且含有C—O、C=O、O—C=O及吡啶氮、吡咯氮、石墨氮等含氧/含氮官能团。该硬炭用作钠离子电池负极材料的可逆容量达275 mAh/g,且在0.2 A/g电流密度下可逆容量为111 mAh/g,经200次循环后容量保持率仍可达96%,展现出良好的倍率性能和循环稳定性。褐煤基硬炭优异的储钠性能与其不同微观结构所发挥的功能与作用密切相关。硬炭中合理层间距的类石墨微晶可为Na^(+)的快速嵌入/脱出提供传输通道,以插层储钠来提供容量;硬炭中的无定形碳、开放的纳米孔和含氧/含氮等缺陷结构可为Na^(+)存储提供足够的活性位点,以吸附储钠来贡献容量;而硬炭中少量封闭孔则可为Na^(+)的存储提供足够的空间,以填充储钠来提供容量。褐煤基硬炭中“吸附-插层-填充”3种储钠方式相互协同,最终实现其高效的电化学储能。 展开更多

关键词 褐煤基硬炭 储钠性能 微观结构调控 钠离子电池 负极材料

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UCG污染物苯酚在PRB中穿透行为及数值反演

8

作者 王凡 徐冰 +3 位作者 谌伦建 李从强 邢宝林 苏发强 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期155-161,共7页

煤炭地下气化(UCG)是集煤炭开发、转化为一体的煤炭清洁利用技术,但地下水污染风险已成为限制其推广应用的主要瓶颈之一。以有井式UCG为背景,以苯酚溶液为模拟UCG污染水,分别以砂、砂与有机膨润土和砂与活性炭混合材料构建模拟渗透反应... 煤炭地下气化(UCG)是集煤炭开发、转化为一体的煤炭清洁利用技术,但地下水污染风险已成为限制其推广应用的主要瓶颈之一。以有井式UCG为背景,以苯酚溶液为模拟UCG污染水,分别以砂、砂与有机膨润土和砂与活性炭混合材料构建模拟渗透反应墙(PRB)试验系统,利用有限元法和Python科学计算库NumPy及SciPy构建数值反演程序,研究苯酚在PRB中穿透现象。发现:①对充填砂和有机膨润土的PRB,随砂和有机膨润土质量比增加,扩散系数D和渗流速度q增大,弥散度λ和延迟因子R减小;对充填砂和活性炭的PRB,随砂和活性炭质量比增加,扩散系数D、渗流速度q和延迟因子R减小,弥散度λ增大。②混合材料质量比决定其孔隙率和吸附性能,对阻滞净化苯酚影响大。对砂和有机膨润土配制PRB墙体材料,质量比增大,PRB墙体孔隙率增大,苯酚初检时间缩短;对砂和活性炭配制PRB墙体材料,质量比增大,PRB墙体孔隙率减小,苯酚初检时间先增后减。③PRB对苯酚的吸附净化效果与机理:砂与有机膨润土构成墙体材料,其质量比存在阈值(本试验条件阈值2∶1),质量比小于该阈值时PRB对苯酚净化效果好,大于该阈值时净化效果急剧下降;砂与活性炭构成的墙体材料,其质量比小于2∶1时溶液渗流速度占主导作用,质量比大于2∶1时活性炭吸附性能占主导作用。 展开更多

关键词 煤炭地下气化 地下水污染 渗透反应墙 数值反演 有限元

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毛白杨落叶与不同深度土中DOM的紫外与荧光特性对比研究 被引量：2

9

作者 赵丽 孙超 +4 位作者 黄兴宇 罗绍河 都聪聪 董大庄 康晴晴 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期75-80,共6页

为了研究植物落叶有机质在地下土壤中的分布特征,以河南省郑州市新密县某地为研究区,取毛白杨落叶和地下0.1,1,50 m深土壤提取的溶解性有机质(DOM)为研究对象,采用紫外-可见光谱和三维荧光光谱扫描技术,结合各项理化指标测试,对比分析DO... 为了研究植物落叶有机质在地下土壤中的分布特征,以河南省郑州市新密县某地为研究区,取毛白杨落叶和地下0.1,1,50 m深土壤提取的溶解性有机质(DOM)为研究对象,采用紫外-可见光谱和三维荧光光谱扫描技术,结合各项理化指标测试,对比分析DOM在土层中的演化和分布特征。结果表明:毛白杨落叶荧光光谱中富里酸峰峰强最大,土样DOM中没有明显的腐殖酸峰,且芳香族蛋白峰和微生物代谢产物峰峰强随土壤深度增加逐渐减弱,在深层土壤DOM中只有较弱的富里酸峰;研究区土壤偏碱性,且随着土壤深度增加,碳含量逐渐减少,氮含量先增加后减少,距地表1 m深处可能为研究区浅层土壤化学反应的活跃层,"自生源"特征最明显,微生物活动显著高于其他土层的;研究用天然有机质在随降雨和地表径流下渗过程中发生降解,生成小分子有机质,且有机质的迁移活性随着深度增加显著降低;植物落叶和土壤的DOM样品腐殖化程度和疏水组分含量呈显著的线性正相关关系(R^(2)=0.998)。 展开更多

关键词 溶解性有机质 三维荧光光谱 土壤 毛白杨落叶

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CO_(2)/N_(2)/O_(2)及H_(2)O分子在褐煤中的吸附行为模拟 被引量：9

10

作者 程敢 李玉龙 +1 位作者 张梦妮 曹亦俊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期960-969,共10页

为考察CO_(2),N_(2),O_(2)气体和H_(2)O分子与褐煤中含氧官能团的吸附机理,采用密度泛函理论(DFT)和巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟方法,对褐煤中各含氧官能团的静电势、CO_(2),N_(2),O_(2)和H_(2)O分子与褐煤中含氧官能团的吸附能、气体在... 为考察CO_(2),N_(2),O_(2)气体和H_(2)O分子与褐煤中含氧官能团的吸附机理,采用密度泛函理论(DFT)和巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟方法,对褐煤中各含氧官能团的静电势、CO_(2),N_(2),O_(2)和H_(2)O分子与褐煤中含氧官能团的吸附能、气体在褐煤中的吸附等温线、等量吸附热及扩散系数进行了研究。结果表明:各含氧官能团静电势最大值的大小顺序为Ph—OH>Ph—COOH>R—COOH>R—OH>Ph(R)—C═O>R^(2)—C═O>Ph—O—R>R—O—R;最小值的大小顺序为Ph—O—R>Ph—OH>R—O—R>Ph—COOH>R—COOH>R^(2)—C═O>Ph(R)—C═O>R—OH。吸附能计算结果表明,H_(2)O分子与各含氧官能团的吸附稳定性大于N_(2),O_(2),CO_(2)。由于H_(2)O分子与—COOH之间存在双氢键,导致H_(2)O分子与—COOH的吸附稳定性强于与—OH,—O—以及—C═O的吸附稳定性。对于基团—OH和—O—,当O原子未与苯环相连时,O原子更易成为氢键受体。与—OH,—O—,—C═O相比,—COOH与N_(2),O_(2)和CO_(2)分子的吸附能力较强。除R^(2)—C═O和Ph—OH外,CO_(2)与各含氧官能团的吸附能绝对值均大于O_(2)的吸附能;除R—O—R外,O_(2)与各含氧官能团的吸附能绝对值均大于N_(2)的吸附能。等温等压条件下,CO_(2),O_(2),N_(2)气体分子在褐煤中的吸附量大小关系为CO_(2)>O_(2)>N_(2);当温度从298 K升高到348 K时,气体的吸附量呈下降趋势。3种气体在褐煤分子结构模型中的吸附等温线均与Langmuir吸附模型吻合较好。当温度为298,323,348 K时,CO_(2)的等量吸附热在31~32 kJ/mol,而O_(2)和N_(2)的等量吸附热在18~20 kJ/mol。分子动力学计算结果表明,CO_(2),O_(2),N_(2)气体在褐煤结构模型中的扩散系数分别为1.0×10^(-5),8.78×10^(-5),1.17×10^(-4)cm^(2)/s。 展开更多

关键词 CO_(2)气体 吸附 褐煤 密度泛函理论 蒙特卡罗

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煤基石墨烯制备与应用研究进展 被引量：4

11

作者 阳虹 马章楠 +3 位作者 张玉贵 王秋芬 张传祥 毕文彦 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第4期166-175,共10页

石墨烯作为一种二维碳材料,具有优异的力学、电学、光学等性能,应用前景广泛。我国煤炭资源丰富,富含类石墨烯结构的芳香片层,煤基石墨烯已成为新兴产业。综述了煤基石墨烯的制备原料,介绍了制备方法和应用领域方面的研究进展。认为无... 石墨烯作为一种二维碳材料,具有优异的力学、电学、光学等性能,应用前景广泛。我国煤炭资源丰富,富含类石墨烯结构的芳香片层,煤基石墨烯已成为新兴产业。综述了煤基石墨烯的制备原料,介绍了制备方法和应用领域方面的研究进展。认为无烟煤、煤沥青和煤基腐殖酸可作为制备煤基石墨烯的原料;煤基石墨烯常用的制备方法可分为Hummers法、化学气相沉积法、电弧放电法和模板法,各方法技术适用性和成熟度有所不同;煤基石墨烯可用于超级电容器、锂离子电池和催化等领域。 展开更多

关键词 煤基石墨烯 原料制备 制备方法 应用 研究进展

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钛石膏基胶凝材料的制备及铁离子对体系的影响 被引量：1

12

作者 袁浩 王悠悠 +1 位作者 韩晴晴 谌世英 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期650-655,560,共7页

为了实现钛石膏的资源化利用,以粉煤灰、钛石膏和电石渣为原料制备复合胶凝材料,采用正交实验法优化原料配比,并研究了胶凝体系的水化机理和铁离子对体系的影响。结果表明,在配比粉煤灰∶钛石膏∶电石渣=60∶20∶20,水胶比1∶2的条件下... 为了实现钛石膏的资源化利用,以粉煤灰、钛石膏和电石渣为原料制备复合胶凝材料,采用正交实验法优化原料配比,并研究了胶凝体系的水化机理和铁离子对体系的影响。结果表明,在配比粉煤灰∶钛石膏∶电石渣=60∶20∶20,水胶比1∶2的条件下,可以制得不同龄期3 d、7 d、28 d强度分别为1.39 MPa、1.89 MPa、4.85 MPa的复合胶凝材料。提高钛石膏掺量有助于早期强度发展,提高电石渣掺量有助于后期强度发展。复合胶凝体系主要水化产物为钙矾石、C-(A)-S-H凝胶等。随着养护龄期的延长,水化产物致密连接、相互结合,为胶凝体系提供强度。在120 d的水化产物中发现了Fe-AFm的存在,表明在体系反应后期,钛石膏中的Fe3+能够参与水化反应。 展开更多

关键词 粉煤灰 钛石膏 电石渣 正交试验 水化机理

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锂离子电池用石墨类负极材料结构调控与表面改性的研究进展 被引量：23

13

作者 邢宝林 鲍倜傲 +6 位作者 李旭升 史长亮 郭晖 王振帅 侯磊 张传祥 岳志航 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第15期15063-15068,共6页

锂离子电池作为新一代绿色能量储存和转换装置,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。负极材料是锂离子电池的核心部件之一,其结构和性质对电池的性能起着关键性作用。在众多碳基负极材料中,石墨类材料是目前商业化锂离子电池中应用最... 锂离子电池作为新一代绿色能量储存和转换装置,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。负极材料是锂离子电池的核心部件之一,其结构和性质对电池的性能起着关键性作用。在众多碳基负极材料中,石墨类材料是目前商业化锂离子电池中应用最广的负极材料。但石墨类负极材料存在可逆容量较低、离子扩散动力学和电解液兼容性较差、体积膨胀率较高等问题,导致锂离子电池的能量密度、大电流倍率性能及循环稳定性等受到严重限制。尤其是近年来新能源汽车对续航里程和快速充放电能力的需求不断提高,使得石墨类负极材料在能量密度与功率密度方面的缺陷日渐凸显。为改善现有石墨类负极材料某些方面的缺陷,提高其综合性能,研究者们主要从石墨类负极材料的表面包覆、化学修饰、元素掺杂和微晶结构优化等角度进行了广泛探究,并取得了丰硕的成果。主要体现在:(1)表面包覆,构筑核壳结构,改善负极材料与电解液的兼容性;(2)化学修饰,调控界面化学性质,增强负极材料表面SEI膜(电极/电解液界面膜)的稳定性;(3)元素掺杂,调节石墨微晶表面的电子状态和导电性,强化负极材料的嵌-脱锂行为;(4)微晶结构优化,修筑三维(3D)梯级纳米孔道,改善锂离子的传输路径,提高负极材料的储能容量和倍率性能。本文简要介绍了锂离子电池的工作原理和其对石墨类负极材料的要求,重点综述了石墨类负极材料在结构调控与表面改性等方面的最新研究进展,并对石墨类负极材料的未来发展趋势进行了展望,以期为高性能锂离子电池用新型碳基负极材料的研发与推广应用提供参考。 展开更多

关键词 锂离子电池 电极材料 石墨类负极材料 结构调控 表面改性

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褐煤腐植酸提取技术及应用研究进展 被引量：35

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作者 张传祥 张效铭 程敢 《洁净煤技术》 CAS 2018年第1期6-12,共7页

褐煤由于水分高、热值低、稳定性差等缺点限制了工业化应用。但褐煤腐植酸含量高,从中提取的腐植酸具有较高的生化活性,在工业、农业、医药、环保等领域得到了广泛应用。论述了腐植酸提取技术的研究进展和应用,重点阐述了碱提取法、酸... 褐煤由于水分高、热值低、稳定性差等缺点限制了工业化应用。但褐煤腐植酸含量高,从中提取的腐植酸具有较高的生化活性,在工业、农业、医药、环保等领域得到了广泛应用。论述了腐植酸提取技术的研究进展和应用,重点阐述了碱提取法、酸提取法、微生物溶解法提取腐植酸工艺流程和机理。寻找绿色环保、工艺稳定、价格低廉、效率高的提取工艺和扩展腐植酸的应用领域是腐植酸研究的重要方向。 展开更多

关键词 低品质煤 腐植酸 提取 应用

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梯级孔生物质活性炭的制备及其电容特性研究 被引量：7

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作者 史长亮 邢宝林 +7 位作者 曾会会 张双杰 郭晖 贾建波 张传祥 田野 朱阿辉 张青山 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第19期3318-3324,3331,共8页

以柚子皮为原料,采用预先炭化-KOH活化工艺制备生物质活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等方法表征生物质活性炭的孔结构、表面形貌等微观结构和表面化学性... 以柚子皮为原料,采用预先炭化-KOH活化工艺制备生物质活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等方法表征生物质活性炭的孔结构、表面形貌等微观结构和表面化学性质,利用恒流充放电、循环伏安、漏电流等手段探究生物质活性炭用作电极材料的电化学特性。研究表明:柚子皮经预先炭化-KOH活化处理可以制备出比表面积为1 347~2 269m^2/g,总孔容达0.642~1.283cm^3/g,中孔比例为23.83%~48.90%的高品质生物质活性炭。该生物质活性炭具有发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构,且表面富含羰基、酚羟基及羧基等含氧官能团,是一种比较理想的超级电容器电极材料。生物质活性炭电极材料在KOH电解液中具有优异的电容特性,在50mA/g电流密度下的比电容最高可达243F/g,5 000mA/g电流密度下的比电容仍可保持为175F/g,且具有优异的循环稳定性,循环1 000次后比电容保持率高达93.34%,漏电流仅为0.006 3mA。生物质活性炭优异的电化学特性与其发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构、合理的孔径分布及独特的富氧表面化学性质密切相关。 展开更多

关键词 柚子皮 生物质活性炭 超级电容器 电极材料 电容特性

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变压吸附提纯氢气的研究进展及应用 被引量：4

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作者 张硕 宋强 +2 位作者 张玉龙 张佳丽 孙琦 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2023年第6期30-36,共7页

氢气作为一种清洁无碳、灵活高效的新型能源,其应用市场潜力巨大。变压吸附提纯氢气具有纯度高、能耗低、自动化程度高的特点,是当前制氢的主要分离技术,优化变压吸附工艺和改良吸附剂是变压吸附制氢进一步发展的关键。通过调研相关文献... 氢气作为一种清洁无碳、灵活高效的新型能源,其应用市场潜力巨大。变压吸附提纯氢气具有纯度高、能耗低、自动化程度高的特点,是当前制氢的主要分离技术,优化变压吸附工艺和改良吸附剂是变压吸附制氢进一步发展的关键。通过调研相关文献,综述了变压吸附制氢在理论模拟研究、工艺调控优化和吸附剂材料方面的研究进展及应用,并对变压吸附制氢技术的发展进行了展望。 展开更多

关键词 氢气提纯 变压吸附 提纯工艺 甲醇重整 吸附剂

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天然矿物为模板制备功能炭材料的研究进展 被引量：2

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作者 侯磊 韩学锋 +5 位作者 邢宝林 曾会会 王振帅 郭晖 张传祥 谌伦建 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期28-38,共11页

炭材料因具有特定的微观结构、可调控的孔隙特征及优良的物理化学稳定性等特点,已被广泛应用于环境治理、能量存储、生物医药、电子信息和国防科技等多个领域。炭材料的微观结构是决定其功能化应用性能的关键因素,因此,针对不同用途定... 炭材料因具有特定的微观结构、可调控的孔隙特征及优良的物理化学稳定性等特点,已被广泛应用于环境治理、能量存储、生物医药、电子信息和国防科技等多个领域。炭材料的微观结构是决定其功能化应用性能的关键因素,因此,针对不同用途定向设计和可控制备具有特定功能的炭材料,并实现其微观结构的精准调控具有重要意义。在众多炭材料制备方法中,天然矿物模板法因在炭材料的微观结构精准调控、模板资源丰富、制备工艺高效等方面具有明显优势而备受关注。自然界中存在大量具有一维、二维、三维结构的天然矿物,且拥有特殊的微观形貌特征和发达的孔隙结构,为定向制备特定结构的炭材料提供了优质的天然模板。本文简要介绍了天然矿物为模板制备功能炭材料的原理,并在此基础上重点综述了天然矿物模板法在功能炭材料制备及其微观结构调控等方面的研究现状与发展动态。主要体现在:(1)利用埃洛石、凹凸棒石和海泡石等一维纳米结构特征,通过碳质前驱体对天然模板形貌或孔道的选择性复制来制备碳纳米管、碳纳米棒和碳纳米纤维,并借助热处理和酸活化等手段对矿物模板进行预先改性以实现一维纳米炭材料形貌特征和孔隙结构的双重调控;(2)利用蛭石、蒙脱石和水滑石等二维层状结构特征,通过碳质分子在矿物层间限域空间内的定向排列来制备石墨烯和碳纳米片,并借助热处理和离子交换等手段对矿物模板进行适度扩层改性以实现二维纳米炭材料微观结构的有效调控;(3)利用沸石和硅藻土等三维立体架构多孔特征,通过多孔矿物的结构导向作用制备具有“微孔⁃中孔⁃大孔”层次孔结构的三维多孔炭,并借助CO_(2)、H_(2) O和KOH等协同活化造孔以实现多孔炭材料三维多孔结构的精准调控。最后,本文指出了利用天然矿物为模板制备功能炭材料所存在的主要问题,并对天然矿物模板法制备功能炭材料的未来发展趋势进行了展望,以期为高性能功能炭材料的研发与应用提供参考。 展开更多

关键词 天然矿物 模板法 功能炭材料 微观结构 孔隙结构 结构调控

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金属有机骨架负载TiO_(2)催化剂的制备及光催化性能研究 被引量：3

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作者 薛晓晓 翁育靖 +3 位作者 杨世诚 王晓龙 朱万胜 张玉龙 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期266-269,275,共5页

以三水硝酸铜为铜源,采用一步晶化法合成金属有机骨架负载二氧化钛催化剂(TiO_(2)/Cu-MOF)催化剂,研究了其对水相中罗丹明B的吸附行为。通过N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等方法对复合材料的微... 以三水硝酸铜为铜源,采用一步晶化法合成金属有机骨架负载二氧化钛催化剂(TiO_(2)/Cu-MOF)催化剂,研究了其对水相中罗丹明B的吸附行为。通过N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等方法对复合材料的微观结构和表面性质进行表征。结果表明:该催化剂具有良好的催化降解效果和循环性能。在光照下pH=6、30℃的条件、20mg/L罗丹明B初始浓度下投放0.3g/L的TiO_(2)/Cu-MOF催化剂和3.5mmol/L的H2O_(2),稳定120min有很好的降解作用,脱色率高达98.15%,并且TiO_(2)/Cu-MOF纳米复合材料在循环4次使用后,仍能保持很高的脱色率。最后,对催化剂降解罗丹明B的反应过程进行分析,并对降解机理进行了讨论。 展开更多

关键词 金属有机骨架 罗丹明B 催化降解

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煤矿工作面切眼立眼与切眼底抽巷综合贯通技术

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作者 薛晓晓 王小刚 +1 位作者 雷文杰 张玉龙 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2021年第6期23-25,共3页

介绍通过建立全断面爆破一次性小推进设计和临时/永久安全支护相结合的技术措施。从施工方案、工程质量、技术措施和安全防护等4个环节保障施工安全。结果表明:通过在立眼支护断面上临时与永久支护之间互相保护的安全设计,再与全断面一... 介绍通过建立全断面爆破一次性小推进设计和临时/永久安全支护相结合的技术措施。从施工方案、工程质量、技术措施和安全防护等4个环节保障施工安全。结果表明:通过在立眼支护断面上临时与永久支护之间互相保护的安全设计,再与全断面一次性小推进爆破技术相结合,成功在预期时间前安全贯穿并实现瓦斯零超限。为矿井的综合生产计划不但节省了时间,也节约了成本增加了经济效益。 展开更多

关键词 贯通 技术措施 安全措施 防护

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研磨溶液对改性石墨矿表面性质及微观结构的影响

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作者 杨世诚 孙琦 +2 位作者 张玉龙 谌伦建 薛晓晓 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期28-34,共7页

使用行星式球磨机对石墨矿粉(G)进行湿法球磨改性,以硅烷偶联剂Si-69为改性剂,考察了球磨溶液对石墨矿粉微观结构和表面性质的影响,然后将改性石墨矿粉填充到丁苯橡胶中,考察了改性石墨/丁苯胶复合材料的力学性能及微观结构。结果表明,... 使用行星式球磨机对石墨矿粉(G)进行湿法球磨改性,以硅烷偶联剂Si-69为改性剂,考察了球磨溶液对石墨矿粉微观结构和表面性质的影响,然后将改性石墨矿粉填充到丁苯橡胶中,考察了改性石墨/丁苯胶复合材料的力学性能及微观结构。结果表明,球磨溶液不同,改性石墨矿粉的微观结构和表面性质有所不同。以异丙醇为球磨溶液的改性石墨矿粉(GI)颗粒较小,可以获得较多的片层状改性石墨,改性剂接枝在改性石墨颗粒表面形成较多的Si-O-C,填料与橡胶基材的结合性较高,有助于复合材料的力学性能和热稳定性。 展开更多

关键词 球磨溶液 改性石墨矿 橡胶复合材料 微观结构 表面性质 力学性能

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