一、著作1. 《无机材料机械基础》(主编),中国化学工业出版社,2006年1月。2. 《凝胶注模成型制备高温结构陶瓷》(第三),化学工业出版社,2008年9月二、论文(发表论文40余篇,1989年以来发表论文如下)1. 齿科合金熔炼用陶瓷坩埚的材质选择研究,中国陶瓷,1995年第4期;2. 粘土对硅线石烧结性能的影响,河北陶瓷,1995年4期3. 釉面砖上凸变形缺陷及工艺改进的研究,陶瓷,1996年3期4. 不烧电炉顶砖的试制与应用研究,河北理工学院学报,1996年2期5. 高温节能复合陶瓷涂料的研制,耐火材料,1997年3期6. 熔制玻璃用坩埚抗热震性的改进,耐火材料,2002年3期7. 磁铁矿—长石质高温节能涂料试验研究,非金属矿,2002年6期8. 硅线石高温莫来石化及烧结试验研究,非金属矿,2003年1期9. 磁铁矿—长石质高温节能涂料抗热震性能的试验改进,非金属矿,2003年3期10. 吉林宝仁球粘土的性能及其在耐火材料中的应用,非金属矿,2004年1期11. 吉林宝仁球粘土在卫生陶瓷中的应用,陶瓷,2004年1期12. 石墨坩埚浸渍法抗氧化试验研究,非金属矿,2004年3期13. 理化瓷抗热震性能的改进试验,中国陶瓷工业,2004年4期14. Al-AlN-Al2O3复相滑板的开发与应用性能,钢铁钒钛,2004年4期15. Al2TiO5-ZrO2复相材料中ZrO2的相变特性,耐火材料,2004年6期16. Sialon-SiC材料的氮化热力学研究,材料科学与工程学报,2005年2期17. sialon结合SiC材料的氮化动力学研究,硅酸盐学报,2005年2期18. 金属-氮化物结合刚玉质滑板抗渣性研究,硅酸盐学报-2005年2期19. 球黏土对Sialon-SiC材料氮化烧结性能的影响,非金属矿,2005年2期20. 铝-氮化铝结合刚玉质滑板的抗氧化性能,耐火材料,2005年2期21. 合成温度对钛酸铝材料热膨胀系数和抗热震性的影响,耐火材料,2005年2期22. 金属-氮化物结合刚玉质滑板的结构与性能,过程工程学报,2005年3期23. Al2TiO5-ZrO2复相材料的制备与性能,材料工程,2005年5期24. 干压成型法制备SiC-Sialon复相材料的研究,硅酸盐通报,2005年6期25. 碳复合材料的Si-SiO2-SiC抗氧化涂层研究,耐火材料,2006年1期26. 再结合MgO-ZrO2复相材料的试验研究,耐火材料,2006年2期27. 氧化锆-钛酸铝系复相材料的研究进展,陶瓷,2006年4期28. 粘土坩埚的使用损毁机制及性能改进,玻璃与搪瓷,2006年5期29. 凝胶注模成型Sialon-SiC材料的氮化过程研究,中国陶瓷,2006年6期30. 共沉淀法制备ZrO2-Al2TiO5复合材料烧结性能研究,稀有金属材料与工程,2007年1期31. 碳热还原氮化法制备β-SiAlON的工艺条件研究,耐火材料,2007年1期32. 熔融石英陶瓷材料的晶化抑制研究,稀有金属材料与工程,2007年1期33. ZrO2-Al2TiO5复相材料的抗热冲击性能,硅酸盐学报,2008年2期34. Preparation and Performance of AlN-ZrO2 Multiphase Material, HIGH-PERFORMANCE CERAMICS, 2007年5期35. 钛酸铝-板状氧化铝复合材料合成与性能,河北理工大学学报:自然科学版-2008年2期36. FeSi对Si3N4结合SiC材料烧结性能的影响,陶瓷,2008年3期37. 钛酸铝含量对Al2O3-Al2TiO5复合材料性能的影响,耐火材料,2008年5期38. ZrTiO4材料的合成与性能结构研究,陶瓷,2008年5期39. 烧结温度对Al2TiO5-ZrO2复合材料性能的影响,耐火材料,2008年6期40. Al2TiO5/ZrO2纳米复相陶瓷的制备及性能研究,中国陶瓷,2008年12期41. Al含量对Al2TiO5-AlN-Al材料性能的影响,陶瓷,2009年1期42. ZrO2-AlN复相材料的制备与性能研究,陶瓷,2009年2期三、承担的科研项目1. “齿科铸造合金熔炼用钛酸铝坩埚的研制”,河北省科技厅项目,1992--1993.2. “复合高温辐射节能涂料的研制”,河北省教委项目,1995--1996.3. “堇青石质理化陶瓷”,唐山市科技局项目,2002--2003.4. “不定形耐火保温材料”,唐山市科技局项目,2003--2004.5. “氧化锆-钛酸铝质高温结构陶瓷材料的结构、性能研究”,河北省科技厅项目,2003--2004.6. “碳化硅-赛隆材料凝胶注模成型及烧结性能研究”,河北省教育厅项目,2003--2005.7. “金属-氮化物结合滑板抗损失机理研究”,河北省自然科学基金项目,2004--2006.8. “石墨坩埚抗氧化试验研究”,唐山市科技局项目,2005--2006.9. “再结合镁锆砖的研制”,唐山市科技局项目,2005--2006.10. “金属Al-氮化物结合氧化锆复相材料的结构与性能研究”,唐山市科技局项目,2006--2007.11. “赛隆-氧化铝复相理化陶瓷材料的制备与性能研究”,唐山市科技局项目,2006--2007.12. “钛酸锆-钛酸铝复相材料的结构与性能研究”,河北省教育厅项目,2006--2008.13. “纳米ZrO2结合Al2TiO5复合材料研究”,唐山市科技局项目,2006--2008.14. “高抗热震氧化锆-钛酸铝复相材料的结构性能设计”, 国家自然基金项目,2006--2008.15. “唐山市耐火材料民营科技特色产业群建设”, 唐山市科技局项目,2008--2008.16. “Al2TiO5-Si3N4复合材料研究”,河北省教育厅项目,2008--2009.17. “新型高致密度硅质耐火材料的开发研究”, 唐山市科技局项目,2008--2009.18. “金属铝-氮化铝-氧化锆复相材料的制备与性能研究”, 国家自然基金项目,2009--2011.19. “高温气体净化陶瓷过滤器”, 河北省科技支撑计划项目,2009--2011.20. “熔融石英陶瓷的析晶抑制及烧结研究”, 河北省自然基金项目,2008--2010.四、主要获奖情况1. 堇青石质理化陶瓷,2004年6月获唐山市科技进步奖奖二等奖2. 碳化硅-赛隆材料凝胶注模成型及烧结性能研究,2007年6月获河北省教育厅科技进步二等奖、唐山市科技进步三等奖3. 金属-氮化物结合滑板抗损失机理研究,2008年6月获河北省科技进步三等奖、唐山市科技进步三等奖
正式发表和出版作品总目录(含科技论文和小说)一、著作1、《耐火纤维生产与应用》,上海科学技术出版社,1990年4月2、《国外高温耐火纤维应用技术》,冶金出版社,1990年5月3、《绝热材料生产与施工手册》,武汉工业大学出版社,1992年10月4、《资本委托管理制度》(与梁汉星行长合著),广东经济出版社,2000年4月二、论文1、“铜电解过程中阳极钝化的机理与消除”,《有色金属》,1981年2期2、“冶金废液的解毒与固化”,《芜冶科技》1984年1期3、“关于铜电解过程中胶的作用机理的探讨”,《湖南冶金》,1984年3期4、“耐火纤维综述”,《湖南冶金》,1987年2期5、“耐火纤维生产与应用技术的发展”,《安徽节能》1987年4期6、“耐火纤维毡、板、毯的生产与应用”,《江苏冶金》1987年5期7、“高温辐射涂料的节能机理与炭化硅涂料的应用”,《安徽节能》1988年1期8、“混合纤维制品生产工艺及其应用”,《耐火材料》,1988年2期获冶金部奖、安徽省奖9、“混合纤维在常钢缝式锻造炉上的应用”,《江苏冶金》1988年2期10、“与耐火纤维配用的炭化硅表面硬化剂”,《耐火材料》1988年3期11、“混合纤维在冶金工业中的应用”,《湖南冶金》1988年3期12、“耐火纤维毡、板、毯的应用技术及效果评价”,《安徽节能》1988年3期13、“耐火纤维的发展及其在钢铁工业中的应用”,《钢铁设计》1988年4期14、“国外95%氧化铝多晶纤维的生产概况”,《钢铁设计》1988年4期15、“耐火纤维针刺毯的生产与应用”,《江苏冶金》1988年5期16、“新喷涂陶瓷纤维”,《国外耐火材料》1988年8期17、“耐火纤维在钢铁工业中的应用”,《钢铁》,1988年10期翻译成英文发表美国《工业热工》18、“应用耐火纤维应注意的几个技术问题”,《安徽节能》1989年1期19、“介绍一种新型节能材料——铝箔”,《安徽节能》1989年2期20、“铝箔绝热材料的节能应用”,《安徽节能》1989年3期21、“耐火纤维导热系数及其测定”,《保温材料与节能技术》1989年3期22、“耐火纤维的分类与使用温度”,《保温材料与节能技术》1989年3期23、“耐火纤维锚固件的选用与配置”,《工业炉》1989年3期24、“耐火纤维炉衬的节能机理”,《安徽节能》1989年3期25、“耐火纤维用于轧钢加热炉水冷滑轨绝热技术”,《江苏冶金》1989年4期26、“耐火纤维炉衬结构的设计”,《钢铁设计》1989年4期27、“耐火纤维用于轧钢加热炉强化绝热技术”,《钢铁》1990年1期翻译成日文发表日本《工业加热》28、“耐火纤维炉衬的维护与修补”,《工业炉》1990年1期29、“氧化铁皮节能涂料的实验研究”,《安徽节能》,1990年1期30、“氧化铁皮节能涂料的开发研究”,《保温材料与节能技术》1990年2期31、“高温辐射涂料的节能机理与开发研究”,《保温材料与节能技术》1990年2期32、“高炉煤气布袋除尘温度控制与滤布的选择”,《江苏冶金》1990年3期33、“应用与轧钢加热炉的氧化铁节能涂料”,《冶金节能》1990年5期34、“粉煤大喷吹是炼铁高炉节能的捷径”,《湖南冶金》1991年3期35、“耐火纤维节能炉衬的设计”,《节能技术》1991年4期36、“工程设计中铝箔物理数据的确立”,《保温材料与节能技术》1991年4期37、“用于热力管道绝热的铝箔多孔材料”,《保温材料与节能技术》1991年4期38、“钢格板占据工程材料新领域”,《冶金参考》1991年39期39、“美国纽科尔公司薄板坯连铸系统的运行实践”,《冶金参考》1991年42期40、“薄板坯连铸是轧钢工艺节能的捷径”,《安徽节能》1992年2期41、“美国SMP公司特种合金真空冶炼炉的现状与前景”,《冶金参考》1992年6期三、长篇小说:1、《第三只眼看老板》西苑出版社2003年1月出版2、《为女老板打工》 百花文艺出版社 2003年5月3、《涨停板跌停板》 群众出版社 2004年1月4、《征婚》 春风文艺出版社 2004年1月5、《亲嘴楼的故事》 春风文艺出版社 2004年1月6、《大老板小老板》 春风文艺出版社 2004年1月7、《造就老板的女人》 《小说月报》(原创版)2004年3期8、《倾斜的天平》 群众出版社2004年10月出版单行本9、《应聘》 春风文艺出版社2004年5月10、《从坡坡屋出来的女人》 春风文艺出版社 2004年5月11、《男老板女老板》 百花文艺出版社 2004年8月12、《有这样几类单身女人》 群众出版社 2005年1月13、《老板也是人》 群众出版社 2005年1月14、《跳槽》 作家出版社 2005年1月15、《圈套》 云南人民出版社 2005年9月16、《娱乐城》 云南人民出版社 2005年9月17、《天眼》 云南人民出版社 2005年9月18、《赢家》 云南人民出版社 2005年9月29、《通灵人》 《现代世界警察》2006年6~8期连载20、《大老板是怎样炼成的》 海天出版社 2006年9月21、《高位出局》 清华大学出版社 2007年4月第一版22、《职业经理人手记》 清华大学出版社 2007年6月第一版23、《同宗同族》 中国人民公安大学出版社2007年7月24、《高位出局——透资》 清华大学出版社 2007年9月25、《上市公司》清华大学出版社 2008年2月26、《商场官场》中国画报出版社 2008年4月《现代世界警察》2007年7~12月27、《深圳河》 现代出版社 2008年9月28、《寻找巴菲特》(中短篇小说集)百花文艺出版社2008年10月29、《散户》 现代出版社 2009年1月30、《离婚未遂》南京大学出版社 2009年2月31、《有罪释放》,《啄木鸟》2009年6、7两期连载32、《生死华尔街》,清华大学出版社,2009年7月33、《女人的战争》,沈阳出版社,2010年6月34、《苍商》,新世界出版社,2011年4月四、中短篇小说:《再婚》 《芳草》2001年12期《高位出局》 《芳草》2002年4期《按揭》 《芳草》2002年6期《担保》 《人民文学》2003年2期《小说月报》2003年4期转载《寻找巴非特》 《清明》2003年2期《涨停板,跌停板》 《人民文学》2003年3期《夏泊儒的论文》 《特区文学》2003年曾刊《红包》 《芳草》2003年7期《都是电话惹的祸》 《芳草》2003年7期《解套》 《广州文艺》2003年8期《长江日报》2003年8月连载《一张美女照》 《啄木鸟》2004年1期《人在江湖》 《广州文艺》2004年2期《现在进行时》 《啄木鸟》2004年2期《“钳工”爸爸》 《啄木鸟》2004年6期《父亲的喜事》 《芳草》2004年7期《项薇薇和雷军的婚事》 《作品》2005年3期《凤背上的狗爪印》 《翠苑》2006年2期《李文就是酷酷》 《北京文学》2006年7期《事过境迁》 《啄木鸟》2006年12期《闪会》 《安徽文学》2006年12期《没大没小》 《芳草》2007年6期《散户翻身》 《芳草》2007年6期《还债》 《广州文艺》2009年6期《房东》 《北京文学》2011年1期《门》 《长江文艺》2011年6期
耐火材料工程师属于专业技术职务资格,中国目前没有相关的耐火材料注册工程师,平时所说的耐材工程师:本科生毕业满一年后,所在单位可以聘任为助理工程师;本科生被聘为助工满4年后,有参加工程师的聘任资格,当然都是单位说了算。耐火材料这个领域非常古老,但是领域确比较大,他不但包括定型耐火材料和不定性耐火材料,就定型耐火材料来说,还分铝硅系,镁质,硅质,锆质等耐火材料,并且在很多耐火材料公司,你只能接触其中的一种或者几种,原料特性和工艺相差很多,你不太可能什么都懂。如果要考的话,建议考国家承认的注册质量工程师,注册建造师,其中前者基本是制造行业通用的,并不是专门针对耐火材料设立的,在目前中国这个证书算是不很有用的一种,但是以后可能稍微好些(实际上就行业而言,这个并不是很通用,毕竟隔行如隔山,不同的单位采用的质量管理工具以及分析的侧重点都不同);后者相当于以前的项目经理,分的行业也挺多桥梁,冶金,机械等项目,这个可以挂靠拿钱(风险也大)。你可以到网站上搜索下建造师挂靠。跟耐火材料接口的工作很多,出了工艺控制,品质管理,生产安排等和耐火材料生产工艺相关的职业外,平时还可以积累自己的知识,向项目管理,成品验收,设计院,钢铁,焦化,玻璃厂等工作发展也可以,前提是你必须对工艺和生产都有很深刻的理解
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您想问的是耐火材料质量鉴定的时间吗?三个小时左右。耐火材料质量鉴定的时间A级耐火材料,耐火时间会在三个小时左右,耐火材料的耐火系数可以从时间推断出来。耐火材料质检中心受理产品质量仲裁检验的法规支持是质量技术监督局1999年4月1日发布的第4号令《产品质量仲裁检验和产品质量鉴定管理办法》。
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耐火材料因其便利的施工条件、不受施工部位限制、易操作、性能优良等特点,被越来越多的应用于各种工业窑炉内衬上。耐火材料在施工前,其开工所需要具备的条件以及施工要领必须谨记。开工所需要具备条件1、正式交付耐火材料施工时,原则上应具备以下条件:(1)各施工部位的钢结构、受热面、炉墙金属件、外护钢板及其它装置的安装经过验收合格,包括焊缝的打磨光滑、气密性检查合格、水压试验合格等;(2)所有钢架平台及扶梯已安装完毕,具备材料运输及安装条件;(3)钢结构体安装的所有临时构件及支撑件已全部拆除;(4)各施工部位的门孔、风孔、工艺仪器仪表、点火装置以及膨胀节均已安装就位;(5)各施工点均具备水电接入口;(6)施工现场具备防潮、防雨、防晒的耐火材料存放地;(7)特别要求耐火材料浇筑施工用水必须满足PH值6.0-8.0的基本要求,严禁使用海水、碱水及含有有机漂浮物的非饮用水。2、施工前应根据设计要求认真编制施工组织设计书,其主要内容包括:工程概况、组织机构、劳动力计划、机具配置、综合工程进度计划、工程质量及安全的保证/控制措施、文明施工管理等。3、施工前应组织有关人员认真、细致地阅读和熟悉图纸及相关技术资料,并深入现场对锅炉的相关拉固件/吊挂件/锚固件、托砖架、风孔、仪表孔、点火器及辅助燃烧装置、门孔、膨胀节等的标高及尺寸进行检查核对,积极采取相应措施;对设计及本体安装中会影响到衬里施工和今后设备运行的问题及时提出改进意见,会同相关单位及部门共同研究并妥善予以解决。4、根据施工组织设计和相关技术要求提前做好材料及施工的准备工作,视季节特性和环境温度采取防潮、防雨、防晒以及防寒保暖或降温解热等技术措施。5、保证“三通一平”,落实水源、电源、运输和材料堆放地。施工用水应洁净且必须满足规定要求。关键部位耐火材料的施工要领1、耐火材料及其锚固件必须有产品合格证才能用于施工。不同部位必须根据设计要求使用相关材料,严禁错用、乱用材料。保证各部位各衬层的厚度符合设计要求。2、衬里膨胀缝的宽度最大允许误差为:-2~+2mm,尤其应确保膨胀节处的冷态间隙尺寸符合要求。3、保证炉墙不平整度为每米不大于5mm,全墙不超过±15mm。浇筑模板应安装牢固,无移位和松动现象;模板表面应光滑,并涂刷脱模油;模板间拼接严密。4、耐火砖砌筑灰缝在2㎜左右,保温砖灰缝2-3㎜,砌筑应平整灰缝均匀,在砌筑不方便的部位不能用碎砖充实,应用混凝土填实。5、搅拌耐火材料时配比必须准确,配料误差率≤3%。严格按照工厂材料使用说明书的控制配料比、加水量、搅拌时间、水温、散状耐火混凝土存放时间等,尤其应控制加水量。6、拌好的耐火浇注料在施工就位之前的存放时间不得超过40分钟,保温浇注料在施工就位之前的存放时间不得超过40分钟。坚决杜绝超出最大允许存放时间的散状耐火混凝土投入使用,搅拌过耐火可塑料的搅拌机在搅拌浇注料前应用水清洗干净。7、耐火浇注料及保温浇注料的正常可脱模时间原则上应在24小时以后,气温较高的地区或季节则至少应在12小时以后。8、浇注衬里金属爪钉端部应包缠陶瓷纤维纸,或涂刷沥青漆。9、锚固件及支撑件的安装符合设计要求。10、砖砌炉墙的灰浆适宜,灰缝必须饱满,灰缝在2mm左右。11、耐火可塑料的施工切忌沿炉墙厚度方向分层捣打,应沿炉墙厚度方向一次性捣打成型。12、针对局部问题所提出的修改意见应事先征得设计方和建设单位的同意才能实施。
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在材料学科上,要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容,欢迎大家阅读参考!
论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成
石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.
另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].
作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.
基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.
1实验部分
1.1原材料
苯胺(AR, 国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR, 湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR, 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR, 天津市光复精细化工研究所).
1.2PANIF的制备
PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入1.82 g CTAB,0.63 g 草酸以及0.9 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 1.3GO的制备
采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.
1.4PANIF/rGO复合材料制备
按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的6.8 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL, GO在混合液中的最终浓度为0.5 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.
1.5仪器与表征
用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.
电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为-0.2~0.8V.
比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:
Cs=iΔtΔVm.(1)
式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m代表活性物质质量,g.
2结果与讨论
2.1形貌表征
图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.
2.2FTIR分析
图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较, 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.
2.4电化学性能分析
图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为521.2 F/g.
图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为0.5 A/g时,比电容分别为 261和495 F/g)[18-19], 而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5
值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.
氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为54.3%,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.
3结论
采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517, 356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.
浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达21.8亿吨,占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代,镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能,而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1],并取得了良好的使用效果,但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合,形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫,碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质:R2(Cr,S)O4。水泥窑在正常运转中,其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸,飘落在厂区及周边环境中,造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中,废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时,窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害,据有关专家论证,Cr6+腐蚀皮肤,使人易患上大骨病,进而致癌。因此,镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范,其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍,执行也是最严格的,具体内容如表1所示:
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88,对地面水中Cr6+含量进行明确规定,如表2所示:
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大,特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵,因此,水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
2.1 研制思路
目前,用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性,但是抗热震性差,抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性,但是挂窑皮性差[3,4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料,结构韧性好,抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强,具有良好的挂窑皮性能,在烧成带能有效延长使用寿命,是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
2.2 试验与研究
2.2.1 铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物,化学分子式为FeAl2O4,其中含58.66%A12O3和41.34%FeO。铁铝尖晶石为立方体结构,二价阳离子占据四面体位置,三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为4.39g/cm3,莫氏硬度为7.5。要形成铁铝尖晶石,必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内,才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石,而在FeO稳定存在的区域以外的条件下,铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石,而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示:
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石,我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导,经过大量试验,掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术,为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯,在保证“FeO”稳定存在的气氛下,经高温烧成,制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示:
2.2.2 原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验,结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求,我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料,并加入特殊添加剂来强化制品的性能,研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度,采用四级配料,经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3,产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
2.2.3 铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出:随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势,这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果,铁铝尖晶石的加入量在10%时,制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出:以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
2.3 产品的性能
2.3.1 结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中,同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒,与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石,这一活化效应使制品在烧成或使用过程中,内部形成大量的微裂纹,重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行,使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中,可以形成大量的微裂纹,这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
2.3.2 强度高。从制品显微结构可以看出:制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶,结构非常均匀致密,晶粒发育良好,颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接,结合良好,明显的提高了砖的密度和高温强度。
2.3.3 具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中,制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物,该矿物具有一定的粘度,可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面,形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块,用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4,压制成Φ30×10mm圆饼,把圆饼放在两个样块中间,放入电炉内加热,温度升到1500℃,保温3小时,冷却后测其抗折强度,二者基本相同。由此可见,新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
2.4 产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来,通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用,寿命周期均达到12个月以上,受到用户认可。
3 结论
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