裴允彤毕业论文答辩1

高温除尘材料的制备及性能研究,专业：化学工程与工艺班级：化工102班汇报人：裴允彤,目录,火力发电,70%75%,烟尘,排放,煤能源,污染！,1研究背景及意义,TCCUC工艺,煤拔头,半焦,燃烧室,预除尘,air/O2,催化剂燃烧室,燃气轮机,蒸汽锅炉,电力,背压蒸汽利用,高温除尘,汽轮机,CO2,CO2补集系统,除尘,干馏拔头气体产物提质处理系统,煤炭,苯/石脑油,焦油,燃油,焦炉燃气,CO/CO2/CH4,电力,1研究背景及意义,本课题将碳纤维/不锈钢纤维应用到高温除尘,不锈钢纤维,1研究背景及意义,不同纤维材料：,碳纤维毡,不锈钢纤维毡,碳纤维布,1研究背景及意义,高强度（3-7GP）,高模量（200-650GP）,耐高温,耐疲劳性好等,热膨胀系数小,惰性气氛中,高温氧化会影响碳纤维的结构和表面形貌，从而影响碳纤维的性能及应用。因此，对碳纤维进行涂层改性研究，提高其抗氧化性能，不仅有极高的学术价值，而且对于更好地开发利用碳纤维具有重要的指导作用。,性能,低密度1.8g/cm3,导电性能好,纯金属,耐高温,耐腐蚀性好等,高强性能,性能,可纺性,碳纤维,不锈钢纤维,1研究背景及意义,2实验内容,2实验内容,TiO2涂层,致密化TiO2,SiC涂层,氧化时间,氧化温度,SiO2涂层,2实验内容,氧化时间,多次取样,可控温度：400、500可控气氛：空气气氛（21%）；惰性气氛(氮气)氧化时间：以4h为时间区间,致密化TiO2,SiO2涂层,3结果与讨论,3.1.1空气氛围下原基碳纤维的氧化,氧化时间对原基碳纤维氧化的影响氧化温度对原基碳纤维氧化的影响,3.1原基碳纤维的氧化,3.1.2惰性有水氛围下原基碳纤维的氧化,3.2改性碳纤维的氧化,TiO2涂层对碳纤维抗氧化性能的影响致密化涂层对碳纤维抗氧化性能的影响SiC涂层对碳纤维抗氧化性能的影响SiO2涂层对碳纤维抗氧化性能的影响,3.3不锈钢碳纤维性能研究,3.1原基碳纤维的氧化,3.1.1空气氛围下原基碳纤维的氧化,氧化时间,400,500,初始阶段:氧化较为缓慢，质量随时间呈线性关系。（AB）中间阶段:质量随时间仍呈线性关系，氧化速度加快。（BC）最终阶段:随着时间的延长，氧化速率逐渐变小。(CD),3.1原基碳纤维的氧化,a,b,c,氧化时间,3.1.1空气氛围下原基碳纤维的氧化,3.1原基碳纤维的氧化,氧化温度,不同氧化温度下碳纤维的重量随时间的变化,相比较400而言，500时碳纤维氧化过程较先进入中间阶段，且在相同条件下，氧化速率明显大于400时的氧化速率。,3.1.1空气氛围下原基碳纤维的氧化,不同气氛下碳纤维的重量随时间的变化,分析：惰性有水气氛下碳纤维也会失重，但相比空气气氛下失重速率较缓,3.1原基碳纤维的氧化,3.1.2惰性有水氛围下原基碳纤维的氧化,3.2改性碳纤维的氧化,TiO2涂层碳纤维XRD表征,分析：图为在500热处理1h后碳纤维表面涂覆TiO2膜层的XRD谱图。可以看出，在2为25.28、37.8、48.049处均出现锐钛矿型二氧化钛特征峰，没有金红石型二氧化钛，说明500热处理后涂层均为锐钛矿型二氧化钛。,TiO2涂层,分析：400时TiO2涂层碳纤维与原基碳纤维比较失重率稍降低，但随着时间的加长，TiO2涂层对改变碳纤维抗氧化性效果不大。,？,TiO2涂层不均，烘干时碳纤维表面产生裂纹，经煅烧后表面TiO2涂层剥落,原基碳纤维和TiO2涂层碳纤维的重量随氧化时间的变化,3.2改性碳纤维的氧化,TiO2涂层,400时碳纤维失重率为2.63%,400时碳纤维失重率为0.62%,TiO2涂层碳纤维热重分析图,原基碳纤维热重分析图,分析：600前预处理碳纤维质量呈直线下降；有TiO2涂层的下降趋势较缓；但超过600碳纤维质量急剧下降，碳纤维涂覆TiO2效果不明显,？,热重分析时碳纤维表面的TiO2涂层被破坏,3.2改性碳纤维的氧化,TiO2涂层,3.2改性碳纤维的氧化,3.1.3改性碳纤维的氧化,TiO2涂层,无TiO2涂层,有TiO2涂层,3.2改性碳纤维的氧化,致密化涂层,a:TiO2-0b:TiO2-0.5,分析：图为400两种涂层碳纤维在空气氛围下煅烧，与碳纤维样品TiO2-0相比，样品TiO2-0.5失重较为缓慢，说明加入烧结助剂硫酸铜明显提高了涂层碳纤维的抗氧化性能。,硫酸铜最佳含量为0.5%,400下煅烧时间对涂层碳纤维质量的影响,3.2改性碳纤维的氧化,致密化涂层,分析：图示为在500热处理1h后碳纤维表面涂覆TiO2膜层的XRD谱图，由图可以看出，在2为25.28、37.8、48.049处均出现锐钛矿型TiO2特征峰，没有金红石型TiO2、CuO或者钛酸铜的特征峰出现，说明500热处理后涂层的晶型为锐钛矿型二氧化钛，且Cu2+可以很好的分散进入TiO2晶格中，并未形成新相。,a:TiO2-0b:TiO2-0.5c:TiO2-2,TiO2涂层碳纤维XRD表征,3.2改性碳纤维的氧化,致密化涂层,无CuSO4,有CuSO4,3.2改性碳纤维的氧化,SiC涂层,400SiC涂层碳纤维重量随时间的变化,分析：SiC涂层碳纤维失重严重，原因可能是升温形成SiC过程中二甲基硅油分解，碳纤维已损坏,5%20%,3.2改性碳纤维的氧化,硅油最佳含量为10%,分析：图为400两种涂层碳纤维和碳纤维原样在空气氛围下煅烧，与碳纤维样品TiO2-0.5相比，样品SiO2-10失重较为缓慢，说明SiO2明显提高了涂层碳纤维的抗氧化性能。,SiO2涂层,3.2改性碳纤维的氧化,SiO2涂层,SiO2涂层碳纤维红外谱图,分析：图为400碳纤维在空气氛围下煅烧后的红外谱图和XRD图，由红外谱图可知在1090.68cm-1处出现最大吸收峰，为Si-O-Si键的反对称伸缩振动；在802.58cm-1处出现Si-O-Si键的对称伸缩振动；在459.61cm-1处出现Si-O-Si键的弯曲振动；由XRD图可知在2=23处出现了一个馒头峰，两图均表明该涂层为无定形二氧化硅。,SiO2涂层碳纤维XRD图,3.2改性碳纤维的氧化,SiO2涂层,无涂层,有涂层,3.3不锈钢纤维的性能研究,不锈钢纤维热重分析图,分析：图为400不锈钢纤维在空气氛围下煅烧质量随时间变化图，可以看出不锈钢纤维在空气中稍微增重，与热重分析图一致，分析原因可能是不锈钢纤维中的金属与氧气反应使之增重。但在氮气中增重的原因尚未可知。,400不锈钢纤维在空气氛围下煅烧质量随时间变化图,硅油最优含量为10%，SiO2涂层碳纤维的抗氧化性要优于致密化TiO2涂层碳纤维，但涂层中还有较为明显的空隙。,二氧化钛涂层碳纤维的的抗氧化性要优于原样碳纤维，但涂层中含有部分空隙，空气中失重率也较大，抗氧化性提高不明显。,4结论,CuSO4最优含量为0.5%，掺杂硫酸铜后，碳纤维表面涂层较为致密均匀，涂覆相同次数厚度