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氮掺杂石墨烯量子点作为新型碳钢缓蚀剂:从设计到机理 被引量：1
1
作者 龙武剑 唐懿 +1 位作者 郑淑仪 何闯 《材料导报》 北大核心 2025年第7期154-163,共10页
缓蚀剂具有成本低、操作简便等优点,广泛应用于金属腐蚀防护领域。石墨烯量子点(GQDs)作为一种新型碳基纳米材料,已被用作碳钢缓蚀剂,但其缓蚀性能仍不理想。本工作设计制备了一种N掺杂GQDs(N-GQDs)作为新型碳钢缓蚀剂,证明了其优异的... 缓蚀剂具有成本低、操作简便等优点,广泛应用于金属腐蚀防护领域。石墨烯量子点(GQDs)作为一种新型碳基纳米材料,已被用作碳钢缓蚀剂,但其缓蚀性能仍不理想。本工作设计制备了一种N掺杂GQDs(N-GQDs)作为新型碳钢缓蚀剂,证明了其优异的缓蚀性能,并揭示了其缓蚀机理。具体而言,采用密度泛函理论(DFT)和分子动力学(MD)模拟,设计N-GQDs作为缓蚀剂;采用一步水热法制备出所设计的N-GQDs;采用紫外可见(UV-Vis)光谱和荧光(PL)光谱证实所制备N-GQDs的分散稳定性;采用失重试验和电化学测试探究N-GQDs在1 mol/L HCl溶液中对碳钢的缓蚀性能;结合吸附等温线和腐蚀面分析,揭示N-GQDs缓蚀机理。结果表明,N掺杂使N-GQDs更易吸附在碳钢表面,使其具有更出色的缓蚀能力;N-GQDs表面存在大量基团,使其在HCl溶液中具有良好的长期分散稳定性;200 mg/L N-GQDs对在1 mol/L HCl溶液中浸泡96 h后的Q235碳钢的缓蚀效率高达90.48%,展示出优异的长期缓蚀能力;N-GQDs的缓蚀机理归因于N-GQDs在碳钢表面的物理吸附和化学吸附。本工作有望为新型绿色缓蚀剂的设计和制备提供参考。 展开更多
关键词 石墨烯量子点(GQDs) N掺杂 盐酸(HCl) 缓蚀性能 碳钢 吸附
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微晶AH_(3)含量对高碱碳铝酸盐胶凝材料性能的影响
2
作者 刘源涛 张戎令 +1 位作者 董必钦 王琰帅 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1135-1142,共8页
为研究微晶氢氧化铝凝胶(AH_(3))含量对高碱碳铝酸盐胶凝材料性能的影响,设计了氢氧化钠与氢氧化铝复合溶液、偏铝酸钠溶液复配激发石灰石粉的方案.结果表明:随着激发剂中偏铝酸钠溶液的占比从0%逐步增至100%,基体中的单碳型碳铝酸钙含... 为研究微晶氢氧化铝凝胶(AH_(3))含量对高碱碳铝酸盐胶凝材料性能的影响,设计了氢氧化钠与氢氧化铝复合溶液、偏铝酸钠溶液复配激发石灰石粉的方案.结果表明:随着激发剂中偏铝酸钠溶液的占比从0%逐步增至100%,基体中的单碳型碳铝酸钙含量相对稳定,而微晶AH_(3)的含量则逐渐增加,三水铝石的含量相应减少;微晶AH_(3)的平均晶粒尺寸约19.5 nm,显著小于三水铝石的中值粒径5.82μm,因而微晶AH_(3)具有更大的比表面积和更强的胶凝性能;随着微晶AH_(3)含量的增加,基体中凝胶孔的占比提升,孔隙结构更致密;试样抗压强度与微晶AH_(3)含量之间呈线性正相关关系,即微晶AH_(3)的含量越高,试样的强度越高. 展开更多
关键词 高碱碳铝酸盐胶凝材料 微晶AH_(3) 三水铝石 胶凝性能
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掺合料水泥浆体碳化规律的可视化和定量表征
3
作者 洪舒贤 彭毅 +3 位作者 姜荣嵘 范圣新 王煦 董必钦 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期581-591,共11页
掺入粉煤灰、矿渣后,水泥浆体的碳化规律变得复杂.一方面,加入掺合料会影响水泥浆体的孔隙结构.另一方面,掺合料部分替代水泥会导致水泥浆体内氢氧化钙的含量降低.为了解析这一复杂的过程,采用X射线成像技术追踪监测碳化龄期内样品的密... 掺入粉煤灰、矿渣后,水泥浆体的碳化规律变得复杂.一方面,加入掺合料会影响水泥浆体的孔隙结构.另一方面,掺合料部分替代水泥会导致水泥浆体内氢氧化钙的含量降低.为了解析这一复杂的过程,采用X射线成像技术追踪监测碳化龄期内样品的密度变化情况,以此研究矿物掺合料-水泥浆体在多因素耦合作用下的碳化演变规律,并结合热重测试(TGA)和压汞测试(MIP)的结果进行分析.结果表明,X射线成像技术可以可视化且定量表征多因素耦合作用下浆体的抗碳化性能变化规律,掺合料水泥浆体的抗碳化性能高于水泥净浆(Ref组),而随着替代率的升高,粉煤灰水泥浆体(FA组)的抗碳化性能下降,矿渣水泥浆体(SLAG组)的抗碳化性能先上升后下降,二者的最佳替代率分别为10%和30%.掺合料-水泥浆体的抗碳化性能受到氢氧化钙含量变化和孔隙结构优化程度二者竞争关系的影响,仅单一方面的分析无法得到正确的碳化规律. 展开更多
关键词 掺合料 密度增量曲线 孔径分布 定量表征 抗碳化性能
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复合促凝剂对CFBFA基泡沫混凝土性能的影响 被引量：1
4
作者 董必钦 张枭 +1 位作者 刘源涛 王琰帅 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
循环流化床固硫灰(circulating fluidized bed fly ash,CFBFA)是现代新型燃煤发电工艺的主要副产品之一,利用CFBFA制备泡沫混凝土可以满足建筑隔墙保温的要求,但大掺量CFBFA会引起泡沫混凝土凝结速度减缓,导致工业化生产周转效率低,生... 循环流化床固硫灰(circulating fluidized bed fly ash,CFBFA)是现代新型燃煤发电工艺的主要副产品之一,利用CFBFA制备泡沫混凝土可以满足建筑隔墙保温的要求,但大掺量CFBFA会引起泡沫混凝土凝结速度减缓,导致工业化生产周转效率低,生产成本高.采用硫酸铝与氢氧化钙混合制备复合促凝剂,当硫酸铝质量分数为3%时,研究不同氢氧化钙含量(其与硫酸铝的质量比分别为0、0.25、0.50、0.75和1.00)对CFBFA基泡沫混凝土的凝结时间、抗压强度和导热系数的影响.利用X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜以及等温电导率量热法,研究了复合促凝剂对CFBFA基泡沫混凝土早期水化的促进作用机理,通过3D轮廓仪并结合Image-pro软件,分析了泡沫混凝土的孔隙结构.结果表明,当复合促凝剂中氢氧化钙与硫酸铝的质量比为0.25时,与对照组(氢氧化钙质量为0)相比,CFBFA泡沫混凝土的初凝时间缩短了220 min;当复合促凝剂中氢氧化钙与硫酸铝的质量比为0.75时,CFBFA泡沫混凝土3 d的强度可达到10.39 MPa,导热系数为0.30 W·m^(-1)·K^(-1).复合促凝剂促进混凝土在水化早期生成针状的钙矾石,使CFBFA基泡沫混凝土基体更加致密、孔径分布更均匀.复合促凝剂的掺入使CFBFA基泡沫混凝土具有高效批量化生产的潜力以及良好的工程应用前景. 展开更多
关键词 泡沫混凝土 复合促凝剂 循环流化床固硫灰 隔热 孔隙结构 早期强度 钙矾石
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基于机器学习的高性能混凝土工作性能预测研究
5
作者 曾俊杰 温东昌 +2 位作者 龙武剑 罗启灵 程博远 《混凝土》 北大核心 2025年第4期6-10,16,共6页
传统混凝土设计方法受限于有限经验和资源,难以全面准确地描述高性能混凝土性能。为此,采用机器学习技术,通过学习数据规律和模式,自动识别特征,以实现对高性能混凝土工作性能的精准预测。首先,收集了218组真实且具有代表性的高性能混... 传统混凝土设计方法受限于有限经验和资源,难以全面准确地描述高性能混凝土性能。为此,采用机器学习技术,通过学习数据规律和模式,自动识别特征,以实现对高性能混凝土工作性能的精准预测。首先,收集了218组真实且具有代表性的高性能混凝土工作性能数据。然后,运用随机森林算法建立预测模型,并优化模型参数。最后,通过多种评估指标对模型性能进行评估,并将其应用于高性能混凝土工作性能的预测中。研究结果显示,预测模型对L型仪比值和离析率的预测具有较高准确性和泛化能力。提供了一种新的高效准确的预测方法,为混凝土工程领域提供重要支持。同时,这也为混凝土设计领域的机器学习应用提供了有益的参考,促进了机器学习技术在材料科学领域进一步的发展和应用。 展开更多
关键词 机器学习 随机森林 高性能混凝土 工作性能
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硅酸盐水泥氯离子固化机理及影响因素研究进展
6
作者 龙武剑 钟安楠 何闯 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期113-123,共11页
氯离子侵蚀是滨海或除冰盐环境下钢筋混凝土结构耐久性劣化的首要原因。氯离子固化是提升钢筋混凝土结构抗氯离子侵蚀性能最为经济有效的手段之一。因此,大量文献对硅酸盐水泥(PC)氯离子固化机理、固化性能、影响因素等进行了广泛研究... 氯离子侵蚀是滨海或除冰盐环境下钢筋混凝土结构耐久性劣化的首要原因。氯离子固化是提升钢筋混凝土结构抗氯离子侵蚀性能最为经济有效的手段之一。因此,大量文献对硅酸盐水泥(PC)氯离子固化机理、固化性能、影响因素等进行了广泛研究。然而,仍缺乏PC氯离子固化方面的系统性总结论述。因此,本文对PC氯离子固化机理及影响因素的研究进展进行了全面系统综述。首先详细介绍了两类氯离子固化机理;其次分析了氯离子固化性能影响因素;然后定义了氯离子固化贡献度并讨论了不同因素影响下的贡献度变化;最后概述了PC氯离子固化领域面临的主要挑战。本文有助于深化理解PC氯离子固化机理及影响因素,为钢筋混凝土结构寿命预测及耐久性提升提供参考。 展开更多
关键词 氯离子 固化机理 固化性能 硅酸盐水泥
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自供电山体滑坡监测传感器的研制及应用
7
作者 汪峻峰 陈淼 +6 位作者 胡阳 吴颖辉 戴杏怡 梁启华 杨景焜 董必钦 黄龙彪 《深圳大学学报（理工版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期649-656,共8页
偏远山区作为滑坡易发区,受限于供电困难和安装成本高等问题,难以普及设站观察、卫星遥感等山体滑坡监测方法,为此提出一种基于摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator, TENG)的自供能传感器,用于预警山体滑坡.该传感器为圆管状自... 偏远山区作为滑坡易发区,受限于供电困难和安装成本高等问题,难以普及设站观察、卫星遥感等山体滑坡监测方法,为此提出一种基于摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator, TENG)的自供能传感器,用于预警山体滑坡.该传感器为圆管状自供能传感器,使用聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)和铝(Al)作为传感单元的摩擦层,通过圆管内外磁铁的磁力作用使两摩擦层接触并跟随磁铁发生相对滑动.通过COMSOL软件仿真分析该传感器工作原理,并设计实验确定摩擦层材料宽度最优值.该自供能传感器具有磁体材料驱动内部TENG的新颖的结构和传感机制,分析其在不同相对滑动速度和分离距离下的输出电信号可得,当相对滑动速度为0.05 m/s时,输出电压为1.31 V,输出短路电流为0.17μA.在实验室模拟山体滑坡时,该自供能传感器输出电压为2.5 V,能够准确检测滑坡位置.研究拓展了TENG在地质灾害监测领域的发展和应用,为构建自供能传感器和自驱动系统提供了良好的选择. 展开更多
关键词 人工智能 传感器技术 摩擦纳米发电机 自供能 山体滑坡预警 自驱动系统
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硫酸铝对高掺量流化床粉煤灰基泡沫混凝土性能的影响
8
作者 董必钦 张枭 +2 位作者 刘源涛 何晓伟 王琰帅 《材料导报》 EI CAS 2024年第20期174-181,共8页
随着新型循环流化床燃煤技术的发展,循环流化床粉煤灰(CFBFA)的排放量日益增加。结合我国北方地区冬季严寒时保温隔热材料需求量大的现状,采用高掺量CFBFA制备具有保温隔热性能的泡沫混凝土。针对泡沫混凝土存在的凝结时间长以及早期强... 随着新型循环流化床燃煤技术的发展,循环流化床粉煤灰(CFBFA)的排放量日益增加。结合我国北方地区冬季严寒时保温隔热材料需求量大的现状,采用高掺量CFBFA制备具有保温隔热性能的泡沫混凝土。针对泡沫混凝土存在的凝结时间长以及早期强度低等问题,本工作掺入硫酸铝进行改性,研究并分析了硫酸铝掺量对泡沫混凝土密度、强度和导热系数的影响。利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)以及扫描电子显微镜(SEM)等研究了硫酸铝作用下CFBFA基泡沫混凝土的水化产物和微观形貌。此外,还利用3D轮廓仪分析了泡沫混凝土的孔隙结构。结果表明,硫酸铝促进了本体系早期AFt的生成,与基准组(硫酸铝掺量为0%(质量分数,下同))相比,15%硫酸铝掺量的CFBFA基泡沫混凝土的初凝时间缩短了470 min,10%硫酸铝掺量的泡沫混凝土3 d强度可达到10.43 MPa,导热系数为0.31 W·m^(-1)·K^(-1)。这种泡沫混凝土具有较快批量化生产的潜力。 展开更多
关键词 泡沫混凝土 流化床粉煤灰(CFBFA) 隔热 无碱液体速凝剂 孔隙结构
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NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中胶凝物相表征
9
作者 刘源涛 董必钦 +2 位作者 洪舒贤 王琰帅 房国豪 《材料导报》 EI CAS 2024年第13期134-139,共6页
石灰石粉在水泥基材料中活性较低。然而,采用NaAlO_(2)作为激发剂,可以制备性能较好的石灰石粉基胶凝材料。为深入研究NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中的胶凝物相,明晰其性能形成机理,本工作对比分析了NaAlO_(2)激发(D1)与NaOH、Al(OH)_... 石灰石粉在水泥基材料中活性较低。然而,采用NaAlO_(2)作为激发剂,可以制备性能较好的石灰石粉基胶凝材料。为深入研究NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中的胶凝物相,明晰其性能形成机理,本工作对比分析了NaAlO_(2)激发(D1)与NaOH、Al(OH)_(3)按1∶1的物质的量比复配激发(D2)的反应进程、产物占比、力学性能、微观结构特征。试验结果表明,D1与D2均出现了两个放热峰。第一个峰对应着激发剂溶解,第二个峰与单碳型碳铝酸钙(Mc)生成有关。D1中Mc的结晶进程快于D2中的,其第二个放热峰出现时间比D2早。D1中,部分NaAlO_(2)生成了Mc,其他被消耗部分没有形成晶体产物,而是形成介于晶体与无定形状态之间的微晶AH_(3)相。透射电镜(TEM)结果表明,微晶AH3相呈现出衍射斑点零星分布于同心圆环上的衍射特征,其颗粒尺寸比三水铝石(Gibbsite)小,具有更好的胶凝特性。养护28 d后,D1(22.80 MPa)的抗压强度显著高于D2(0.95 MPa),表明AH_(3)相是NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中的重要胶凝物相。 展开更多
关键词 石灰石粉 NaAlO_(2) 反应进程 胶凝性能 AH3相
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