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发布时间:2023-03-02 02:10

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超声医学是将超声技术应用于医学各部门而形成的一门学科。下面是由我整理的关于超声医学的论文范文,谢谢你的阅读。

超声医学学科建设构想分析

【摘 要】超声医学是将超声技术应用于医学各部门而形成的一门学科。目前超声医学在学科建上设依然存在一些问题。超声医学学科建设需要从科室建设,临床管理,优质服务等方面来着手,积极发挥科研和人才的关键作用,全方位、多层次地进行推进。

【关键词】超声医学;学科;学科建设

【中图分类号】R197.39 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484(2013)03-0089-02

随着超声医学的建设和发展,超声已经不仅仅被应用于临床诊断,超声治疗也已经成为了重要的治疗手段。超声技术可以与一些强势学科进行有效合作,可以在介入治疗,手术影像检测评估,以及生育学的超声检测中发挥重要作用。超声学科在承担诊断和医疗任务的同时,还肩负着医疗科研,甚至医疗教学等重要任务。

相对于一些临床学科,超声医学是一门全新学科,是将超声技术应用于医学各部门而形成。但是其与医院的一些其他辅助科室比较,超声学科的地位和作用又是十分突出的。随着超声医学与临床联系越来越紧密,超声医学学科已经实现了多领域渗透。从医院进行超声学科建设的角度进行分析可以看到,超声学科的建设的根本在于有效进行科室建设,实现诊疗科研的严格管理,以及优质服务的全面突破。

一、超声医学学科的建设重点在于科室建设

超声医学学科建设的首要任务是命名。在超声科室的命名中需要考虑的是超声功能的涵盖,即使是乡镇小医院也不能简单地命名为B超室,因为随着科技和经济的发展,三维甚至于四维彩超也已经被引入了县乡医院,所以在科室命名上要充分考虑到这一因素。另外超声医学已经脱离了简单的诊断功能,目前已经与临床治疗紧密联系在了一起,各种临床的诊断和治疗都与超声密切相关,所以通常情况下可以将科室命名为超声科。

超声科室的有效建构是超声学科建设的重要方面,超声学科与临床联系日益紧密,诊疗与教研需要紧密结合,但是目前的情况是多数医院在超声科室建设中结构分散、系统性差,加之技术水平参差不齐,所以造成了设备资源的很大浪费。我们需要有效建设完整的超声科室,实现人力、物力最大程度上的结合。对超声科室的建构可以从检查、治疗和教研三个方面有效的推进。

超声学科的建构中需要具有全科素质的团队领导者,科室主任可以从院内外聘请具有威望的中青年专家担任,因为中青年人才更具有发展潜力和魄力。在设立科室主任和副主任的基础上,可以设立诊断和诊疗、教研组长,实现对行政和业务的有效领导。超声科室的一般性工作可由超声医师,以及超声技师联合完成,医师进行诊断和操作,而技师进行录入和报告的出具工作。超声科室还需要数名护士,对患者进行术前准备,以及术后的观察。器械工程师可以选聘专职或者兼职都可以,但是需要保证检修的快速和及时。在超声科室的技术配比中需要高、中、初级互相合理配合。

二、超声医学学科建设的根本在于临床管理

从医院的建设角度来说,各学科建设的基本立足点在于临床的有效应用。超声医学的学科建设需要紧密地和解剖、生理和病理科室联系在一起,积极拓展超声和基础医学的联系。在临床诊疗中需要用规范医学条例来指导医生的患者意识,以及科研意识,在临床上做到有品质和有内涵。在全面理顺本学科建制的基础上,超声医学学科需要积极地进行跨学科协作。超声诊断是临床的前置环节,而临床可以有效的对超声诊断形成验证,所以超声临床需要建立严格的随访,以及反馈机制,超声医师下病房,以及参阅诊疗意见都是必要的。在超声学科的临床上,不仅仅需要增强科室内部的凝聚力,还需要有效的增加医院内部的向心力,以及与患者的亲和力。

超声医学学科的临床建设关键在于保证医疗质量,全面地提高诊断的正确率,积极推进超声医学的临床治疗。又快又好地完成超声诊疗的关键是减少预约,基本上做到“零预约”。在超声临床的建设中积极突出超声介入治疗,有效发挥超声在治疗中的引导作用。全面推进超声介入治疗在造影,引流和造瘘临床上的应用,突出超声在评估和靶向穿刺方面的特色。超声学科临床建设的目的和意义在于及时地解决临床问题,积极地推动和使用新技术和新手段,紧密的联系学科前沿,为患者解除疾病所带来的苦难。目前对于医院来讲,最重要的是要积极地在超声介入诊断、肝脏移植、临床诊断分析、男子不孕不育和风湿疾病诊断中做精做细。

三、超声医学学科建设的亮点在于优质服务

从客观角度来讲,因为各个地区的医院层次、以及软硬件设施具有明显的区别,所以说超声医学在学科建设上基本上难以一整套办法全面推进,但是从另一个方面来讲,其实各个医院在提高服务质量上却是相通的。超声医学的学科管理在于便捷性,因为超声检查是一项普通的医疗检查,所以说做到快速、便捷是服务的关键。超声科室的服务应该说具有两重性,其一是对患者的服务,其二是对临床的服务,所以有效的实现与医院,甚至于多所医院联网是关键。通过局域网可以进行有效的预约和排号,通过超声的信息管理可以实现临床医生快速了解结果。通过远程网络患者可以挂号,疑难病历可以得到快速的协助诊断和处理。

超声科室的服务还在于超声医师诊断结论的快速生成报告,对一些非常规的病例可以由高级医生处理,在最短的时间内进行治疗和诊断。对患者的资料进行大型的数据库管理,便于网络的直接调取。超声科室可以与医院的网络联系,最终实现与互联网的连接,实现信息资源的共享。患者公平的排号就诊,对特殊的病历做好前期准备工作,同时计划安排好超声技师和临床护理人员。超声科室还需要开设必要的临时观察室,以便于一些小风险治疗项目可以在门诊进行直接的治疗,手术后对患者进行有效的24小时观察。

四、超声医学学科建设的未来在于科研和人才

我们之所以说超声学科建设的未来在于科研和人才,是因为超声医学的未来应用空间和领域是十分广阔的。虽然目前超声医学还局限在临床诊断上,在临床治疗上也逐步取得了丰硕的成果,但是其依然有很多需要提升之处。在科研方面最主要是要将科研工作与临床紧密结合,良好的科研可以带动学科发展。在提高超声诊断质量的同时,我们需要重点发展射频消融,超声辐射力成像,心脏超声等技术。超声医学还需要与多学科实现联合攻关,与临床科室和纳米材料科室紧密合作。还需要积极的推进科研成果转化,有效地将科研成果向适宜的三级以及基层医疗机构进行输送,推动超声在介入、造影,以及肿瘤、治疗方面的临床应用;促进乳腺靶向造影,以及纳米级造影剂的申报,转化和应用。

另外,在超声医学人才培养方面可以有效借助平台力量,加大选拔力度,培养重点人才。要将院内培养和院外联合培养结合在一起,努力为超声医学人才提供展示自己才华的机会。在待遇上要向青年学科领军人物倾斜,鼓励青年医生申报各种创业基金,以此为超声医学人才的脱颖而出提供充分的锻炼机会和物质保证。

参考文献:

[1] 赵佳琦,章建全;借鉴戴明循环理论增进超声医学科研管理[J];中华医学科研管理杂志;2011年01期

[2] 王鹏,褚洪光,孟春荣,李倩;超声医学科建设构想浅谈[J];中外医疗;2012年01期

[3] 刘守君;加强超声学科建设提高医疗服务水平[J];现代医院管理;2005年01期

[4] 杨益虎;超声医学科建设构想浅谈[J];实用医技杂志;2007年21期

[5] 何林丰;对我区超声医学工程队伍建设的几点建议[J];西藏科技;2000年06期

作者简介:

刘希文(1957―)宁夏青铜峡人,宁夏青铜峡铝业集团公司医院工作,研究方向超声医学(从事超声工作37年)。

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中医养生大学论文范文参考

中医养生学是是一门古老而又新兴的学科,中医养生在增进人类健康、延年益寿方面具有明显的优势,是中华民族优秀 文化 的重要组成部分。下面是我带来的关于中医养生论文 范文 的内容,欢迎阅读参考!

浅谈回族药膳与饮食养生教学设计

摘要:本研究以宁夏医科大学选修课“回族药膳与饮食养生”为例,探讨其教学设计策略,旨在培养大学生的自主学习能力与探索精神。

关键词:选修课;回族药膳与饮食养生;教学设计

回族是一个注重健康的民族,全国第三、四次人口普查发现,宁夏的百岁老人中,回族老人占绝大多数[1]。究其长寿因素,良好的饮食习惯是不可忽视的重要因素。回族的饮食生活中蕴含着丰富的养生哲学,食与疗密切相关,“以食养病,以食代药,医食同源”,是我国养生学界的瑰宝。在历代的回医回药著作中,饮食疗法都作为防病治病的一种重要方式,它既是回医回药的重要组成部分,又是回族文化的主要承载者,更是健康饮食理念的重要内容。本项目致力于从生活化的角度,面向本校大学生开展选修课“回族药膳与饮食养生”,采用“以身探索”的 教学 方法 ,引领医学生体会回族饮食文化的丰富内涵,同时本课程又是学校进行人文素质 教育 的重要内容,意义重大。

一、整合教学内容

(一)合理设计内容体系

由于本课程暂无固定教材,授课内容由本项目成员根据学校实际情况选材,并参照《中医饮食调护》(人民卫生出版社出版,郭瑞华主编)的章节设计,对整理后的教学内容分门别类。本课程共分为四大部分:“一、回族饮食养生理念”、“二、常用食材、药材的分类、性质、功用、现代研究”、“三、回族药膳、民间食疗方的类型、功用、制作方法及现代营养分析”、“四、常见病症饮食调护方法”。第三部分和第四部分是对知识的实际应用,以实际案例为主线,讲授药膳的具体应用,目的是使学生通过本章的学习,将前面已经学习的内容融会贯通,举一反三,将理论与临床实践有机地结合起来。

(二)创新体例设计

每章内容均以实例或现象、或民俗 谚语 为引导,提出问题,然后引出正文内容。“正文”先以回医回药理论进行阐释,要有理有据,有明确的文献来源;对相关内容进行中医中药论证、现代营养学论证。本部分内容应以“够用”为原则,突出实用性,注重培养学生的拓展性思维能力。编写时应注重知识的深度,不片面追求知识的广度。“食膳举例”部分应紧密贴合正文内容,列举的食谱应具有可操作性,在食材选择、调味剂使用、烹饪方法等方面,应具有显著的“回族”、“清真”特色。“知识小链接”部分是对上述内容的补充,相对独立,可以插放在任何需要知识补充之处。

此部分内容应纳入相关的回族文化、生活习惯、养生谚语、宗教信仰、斋戒习俗等知识,使学生在潜移默化中受到回族文化的熏陶,增进民族间的文化交流,这是地处少数民族地区医学生人文素质教育“特色”的体现,突出趣味性,富有启迪性,使本课程更具生活气息和文化底蕴。“思考问题”的设置,不应是对重点知识的提问,而更注重于培养学生运用所学解决问题的能力,所设置的问题应以培养学生“ 发散思维 ”和“举一反三”的能力为目的,贴合实际生活。

二、注重多种教学方式的综合运用

授课以“课堂讨论”为主,“以问题为主导”,追求“亲力亲为,以身探索”。教师只对关键性理论知识进行讲解,而对一般性、容易理解的内容,则以“课堂讨论”的形式开展,鼓励学生从自身的视角去理解回族饮食文化,思考在原材料选择、加工工艺方面的考究及蕴含的养生理念,等等“;课堂讨论”还包括生活现象讨论、药膳分析讨论、疾病食疗讨论等专题讨论。具体方法是以小组为单位进行讨论,先提出不同意见,经过集体讨论后,纠正不正确的认识,并分析原因,最后由轮流小组组长以“ 报告 ”形式书面 总结 上交。本课程这样设计可使学生在互相探讨中增进知识,培养学生的探索精神、批判精神,以及分析问题、解决问题的能力。视频教学所选内容多为公众媒体或专业网站上提供的素材,涵盖回族烹饪、养生等方面的内容,使本课程成为真正意义上“色香味俱全”的公共课、文化课,增强学生的感官认识,丰富课堂活动,更可激发学生对美好生活的向往和积极动手的热情。

三、实施成绩综合评价

将学生在课堂讨论中的表现和撰写的“报告”纳入本课程考查范围,占成绩考核的30%。“试卷考试”主要考查学生对教学基本知识的掌握和运用情况,以及药膳方的使用、食谱分析能力,占成绩考核的30%。“实践调研”环节,要求学生利用节假日,深入生活,对身边人群的饮食习惯和常用食物进行调研分析,以培养学生“立足实际”“,理论结合实践,理论指导实践”的能力及解决问题的能力,占成绩考核的15%。在“动手能力”环节,要求学生运用所学知识,针对自身、家人的体质特点,或者对某种疾病(如高血压、糖尿病、痤疮等)的易感性进行分析;根据分析结果,自拟或自选药膳,在家操作,操作过程以视频或图片形式呈交,并对药膳的功效进行口头阐述,对药膳的实际功效、服用时间以及体会进行如实记录,以此来综合评价学生的各项能力,将结果纳入本课程考核内容,占成绩考核的25%。这也是本课程在成绩考核方面的特色和创新点。

四、全面考察教学效果

本课程是一门实用性很强的应用学科,在理论的讲述上,以“够用,会用”为目的,对教学内容进行精简化处理,始终贯穿“以应用为主线”,所以学生对所学知识的实际运用情况是反应教学效果一个重要方面。设计调查问卷,调查学生对本课程的满意度、存在的问题、改进意见等方面,以评价教学内容、课程设计、授课方式、成绩考核方式的合理性和非合理性。另外,学生的出勤率可以直接反映学生对本课程的 爱好 程度,是评价教学效果最直接而简单的风向标。

本人认为教学内容新颖、实用性强、授课方式灵活、授课内容贴近生活、寓教于乐,都会大大提高学生学习的热情,保证出勤率。而活跃的课堂氛围、师生间的良好互动,以及课间学生咨询问题的多少等等,都可反映出学生对本课程的喜爱程度。所以应纳入教学效果的评估范围。本次课程采用小班授课的方式进行,一个班大约为50名学生。

根据学生签到表、课堂互动情况、小组讨论及提交的调查问卷显示:学生对本课程表现出较强的求知欲和自主学习的能力,课堂气氛热烈而轻松,加深了学生对回族饮食文化的了解,使学生具备了鉴别“美食与营养美食”的能力,督促学生建立良好的饮食习惯。“以身探索”的教学方式培养了学生分析判断能力,使学生初步具备了敢于质疑、敢于批判地接受知识的意识和精神。“以身探索”的教学方式是本项目率先提出的教育理念,其核心是培养学生实践动手能力,初步具备批判精神。

现代社会是知识大爆炸的时代,而个人的认知能力在海量信息面前显得愈发渺小,如何在信息的海洋中把握住正确的方向“,弃其糟粕,取其精华”,必须具备基本的分析判断能力。本项目开设的“回族药膳与饮食养生”,其内容取自回族古今相关书籍,如《回回药方》《饮膳正要》《回族清真美食文化》《汤瓶八诊》系列丛书等,以及回族民俗、饮食习惯、烹饪习惯、伊斯兰经等大众通俗的内容。所以在作为一门课程讲授给学生时,教师必须首先要保证所授内容的真实性和科学性,要批判某些不合时宜、不符合现代营养学的内容,发扬真正对健康有益的饮食文化;而教师更有责任帮助和引导大学生建立批判地接受知识的意识,利用所学的专业知识进行分析判断,培养学生的批判精神。所谓的批判精神,是指对既定的学说或理论进行思考与质疑,有自己独到的、科学合理的见解和判断,它是建立在探究问题的基础之上的科学的、正确的批判态度,与简单的否定与抛弃完全不同[2]。

笔者认为,批判精神是 创新思维 的重要前提条件,是大学生素质教育必不可少的内容,本课程将素质教育融会贯通于课堂,使学生受益匪浅。因此本课程“以身探索”的教学方式或可为高校素质教育提供一条可行的途径。作为全国回民比例最多的宁夏地区,宁夏医科大学医学生在日常生活中能够接触到较多的回族食物,对回族食物较为熟悉,学生往往可以根据亲身体会对日常饮食进行初步评价,从而自觉形成良好的饮食生活习惯,这是本课程开设的现实意义。从长远来看,本课程也是民族文化交流的重要纽带,是汉族学生了解回族文化的一个窗口,促进民族融合,共建和谐融洽的文化氛围。

参考文献:

[1]丁月玲.从回族的节食习俗谈养生长寿[J].中国穆斯林,2001,(6).

[2]蒋笃运,蒋桂芳.谈大学生批判和自我批判精神的培养[J].教育探索,2014,(2).

试谈睡眠与中医养生

【摘要】从古至今,许多养生学家都认为睡眠与养生息息相关,良好的睡眠取决于多方面的因素,如睡眠的时间和时限、睡眠的环境、睡眠的姿势、睡眠的情态等等,而在这些方面前人已为后世积累了许多 经验 ,值得我们重视与借鉴。

【关键词】睡眠;养生

睡眠,通常认为是由于身体内部的需要,使感觉活动和运动性活动暂时停止,给予适当刺激就能使其立即觉醒的状态。良好的睡眠是产生和储备能量的过程,就像车子开一段时间后需要进入加油站充电加油一样,良好的睡眠可以修复我们疲乏的细胞,产生新的能量,造就更强的免疫力。

1 睡眠时间和时限

1.1 时间:我国古人在长期生活实践中已逐渐形成了“日出而作, 日落而息”的作息规律, 根据天人相应的观点, 对四时的起居时间作了相应的论述。如《素问•四气调神大论篇》:“春三月夜卧早起,夏三月夜卧早起,秋三月早卧早起,与鸡俱兴,冬三月早卧晚起,必待日光”。明•谢肇撰的《五杂俎》卷十三•事部一里说:“读书不可过子时, 盖人当是时, 诸血归心, 一不得睡, 则血耗而生病矣。”晋•葛洪在《抱朴子•极言》也说:“寝息失时,伤也。”

1.2 时限: 吴清忠认为人体造血的最佳时段是从下午天黑之后到午夜一点,而且必须是达到深度睡眠的状态,一个人每周至少保持午夜12点以前累计有8小时的睡眠。[1]

清代著名养生学家、文学家曹庭栋著的《老老恒言•昼卧》曰:“每日时至午,阳气渐消,少息以养阳。时至子,阳气渐长,熟睡所以养阴”。《灵枢•大惑论》也说:“阳气尽则卧,阴气尽则寤”。在中医来看,睡眠其实就是一种人体阴阳交替的现象,子时和午时都是阴阳交替之时,也是人体经气“合阴”与“合阳”的时候,睡好子午觉,就有利于人体养阴和养阳。

由此看来,睡眠更注重质量与有效性,即以精神和体力的恢复作为标准。古人说:“凡睡至适可而止, 则神宁气足,大为有益。多睡则身体软弱,志气昏坠。”[2]

2 睡眠环境

明•高濂撰的养生专著《遵生八笺》中的《起居安•上卷》说:“所寝之室,名安乐窝, 冬暖夏凉,遇有睡思则就卧。”生命的三分之一都要在这“安乐窝”中度过,所以应该注意它的美化。《千金方•备急千金要方》卷二十七养性•道林养性第二曰:“居处不得绮糜华丽,令人贪婪无言,乃祸害之源,但令素雅洁净,无风雨暑湿为佳。”

宋代养生家温革在《琐碎录》中说:“卧处不可当风,恐患头风,背受风嗽,肩受风则臂疼,善调摄者,虽盛暑不当风及坐卧露下”。风为百病之长,最容易侵袭人体而致病,出现头痛、耳聋、面瘫、瘾疹、肩背冷痛等。所以卧处有风, 应该急避开, 尤其是体虚年老之人。《琐碎录》还说过:“卧处不可以首近火,恐伤脑。”如果在卧具边安放火炉之类的东西,日久便会引动火气,妨碍睡眠,而且由于近火,温度可能过高,睡着后容易掀被,反而容易着凉。

北宋•张君房攥写的道家典籍《云笈七签》云:“夜寝燃,令人心神不安。”南宋•真德秀《真西山卫生歌》也曰:“默寝暗眠神晏如。”中医学也有“神安则寐”之论, 就寝即灭灯, 则目不外眩, 神守其舍也。日光为阳气之精华, 故日间人的阳气得以增强, 处于优势, 体内的生理活动亦处于升、动的状态, 神志清醒,不易入睡。若夜间燃灯而卧,灯光虽然不及日光纯盛, 亦为阳热之源, 可扰动体内阳气不得安伏于营阴, 阻碍人体进入睡眠的状态。[3]此即宋末元初人李鹏飞撰养生学著作《三元参赞延寿书》中所说的“灯烛而卧,神魂不安”。另外,齐梁时代著名医家陶弘景在《养生延命录》里也说过:“凡卧讫头边勿安灯,令人六神不安。”

3 睡眠姿势

在《希夷睡诀》中提倡右侧卧时屈右足,屈右臂,以手承头,伸左足,以手置于股间。[4]佛门称此式是“吉祥卧”。《道藏• 混元经》曰:“仰面伸足睡, 恐失精, 故宜侧曲。”《道藏》中《修真十书•卫生歌》云:“卧不厌觉贵舒”此即“ 睡不厌屈,觉不厌伸。”孔子在《论语》中也说:“ 寝不尸”。《千金要方•养性•道林养性》说:“屈膝侧卧,益人气力,胜正偃卧。”《老老恒言•安寝》也指出:“如食后必欲卧,宜右侧以舒脾气”。

于上可知,古人们均认为右侧卧睡比其他任何睡姿都好。而现代研究也证明了右侧卧有利于心脏功能,还有利于消化系统的运化吸收。因为, 心脏位置较高, 有利于心脏排血, 并减轻其负担; 肝脏位于右侧最低处, 可获得较多的供血; 胃向十二指肠和小肠通向大肠的开口都向右侧,所以右侧卧位有利于食物在胃肠内运行。[5]

4 睡眠情态

心神是睡眠的主宰者,神静则寐,神动则醒。大怒大喜深思则阴阳不和,神不守舍,很难入睡。唐代李群玉《火炉前坐》:“孤灯照不寐,风雨满西林。多少关心事,书灰到深夜。”这就反映了作者因思虑而不眠的睡前情态。

古人认为寤则神栖于目,寐则神栖于心,心静无欲则能入睡,心情烦躁,杂念纷纭,常常难以入睡。[6]古人并详细介绍了睡心的方法,战国早期庄子所著的《南华经》记载睡心有“操纵”二法:“ 操者,如贯想头顶,默数鼻息,返观丹田之类,使心有所著,乃不纷驰,庶可获寐;纵者,任其心游思于杳渺无肤之区,亦可渐入朦胧之境。最忌者,心欲求寐,则寐愈难。盖醒与寐交界关头, 渐非臆想所及, 惟忘乎寐, 则心之或操或纵,皆通睡之路。”

综上所述,我们可以根据自身情况和客观条件尽量睡好觉,让身体在睡眠外生命三分之二的时间里生机勃勃。

参考文献

[1] 吴清忠. 人体使用手册[M],广州:花城出版社,2006:1.

[2] 蒲昭和.古人推崇的睡眠养生法.保健医苑[J].37

[3] 赵颖初, 腾晶.道教睡眠养生观在中医养生中的体现.中华中医药学刊[J]. 2009-9. 27(9):1941

[4] 明道藏[M].上海: 上海书店出版社, 1988: 478

[5] 吴静.宋咏梅.睡眠养生也要讲究天时地利人和.江西中医学院学报[J]. 2010-4.22(2):47

[6] 宋执云,董桂兰.古代睡眠养生术浅探.安徽中医临床杂志[J].1995.7(1):62

有关材料学的论文范文

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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