煤/水滑石礦物復(fù)合材料的制備及其性能研究

1 緒論

1．1 研究背景和意義

1．2 煤的結(jié)構(gòu)

1．3 水滑石類化合物的結(jié)構(gòu)性能及應(yīng)用

1．4 水滑石的制備

1．5 煤自燃防治

1．6 復(fù)配阻燃技術(shù)

1．7 研究思路、內(nèi)容和技術(shù)路線

參考文獻(xiàn)

2 神府煤的結(jié)構(gòu)研究

2．1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器

2．2 煤樣的制備

2．3 神府煤的性質(zhì)分析

2．4 神府煤的結(jié)構(gòu)表征

2．5 結(jié)果與討論

2．6 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

3 Zn/Mg/Al-LDHs的制備及性能研究

3．1 實(shí)驗(yàn)部分

3．2 結(jié)果與討論

3．3 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

4 LDHs的煤自燃阻化性能及機(jī)理

4．1 實(shí)驗(yàn)部分

4．2 結(jié)果與討論

4．3 本章小結(jié)

5 Zn/Mg/Al-LDHs/神府煤復(fù)合材料的制備及表征

5．1 實(shí)驗(yàn)部分

5．2 結(jié)果與討論

5．3 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

6 CLCs的熱性能研究

6．1 實(shí)驗(yàn)部分

6．2 結(jié)果與討論

6．3 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

7 CLCs在EVA阻燃材料中的應(yīng)用

7．1 實(shí)驗(yàn)部分

7．2 結(jié)果與討論

7．3 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

附錄 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

《煤/水滑石礦物復(fù)合材料的制備及其性能研究》首先簡要介紹了煤結(jié)構(gòu)及其材料化應(yīng)用、煤炭自燃災(zāi)害防治技術(shù)、煤基復(fù)合材料復(fù)配阻燃聚合物等研究領(lǐng)域的理論研究成果，然后以煤炭自燃防治材料和新型無鹵阻燃材料的制備及應(yīng)用為背景，基于煤特殊的微納米孔隙結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特征，借鑒層狀雙氫氧化物（LDHs，水滑石）的制備方法及影響因素研究，采用理論研究、實(shí)驗(yàn)分析、理論模擬相結(jié)合的方法，探討了神府煤的結(jié)構(gòu)，水滑石礦物制備表征及其煤自燃阻化性能，神府煤水滑石礦物復(fù)合材料（CLCs）的制備方法、結(jié)構(gòu)及其性能等研究內(nèi)容。研究成果對新型礦物功能材料的制備及應(yīng)用具有理論研究意義和應(yīng)用價值。

《煤/水滑石礦物復(fù)合材料的制備及其性能研究》可供煤基新材料研發(fā)人員、煤自燃防控技術(shù)人員、礦物復(fù)合功能材料研發(fā)人員、消防人員、聚合物阻燃技術(shù)研發(fā)人員及其他科研人員應(yīng)用和參考，可作為煤炭可持續(xù)利用、煤炭清潔利用、煤火災(zāi)害防治等方面的知識學(xué)習(xí)用書，也可作為高校、科研院所的研究生、本科生的教學(xué)參考書。

粘土的組成和結(jié)構(gòu)對自然界的生態(tài)環(huán)境和作物生長有著重要的影響。因此，粘土類插層結(jié)構(gòu)模擬制備及其電化學(xué)性能研究在巖土材料化學(xué)領(lǐng)域具有重要的意義。本項(xiàng)目一年來開展了水滑石類粘土層狀結(jié)構(gòu)的模擬制備及其電化學(xué)性能研究。通過共沉淀法、溶膠-凝膠法和功能設(shè)計(jì)，模擬制備了一系列新型多元的類水滑石及其衍生物和復(fù)合金屬氧化物納米材料；表征了合成物的組成、結(jié)構(gòu)及理化性能，構(gòu)建了基于水滑石Ni2 /MgFe (NLDH)的葡萄糖酶生物傳感器；研究了基于衍生物Mg(Ni)FeO的對硝基苯酚傳感器的構(gòu)建及應(yīng)用；用溶膠凝膠法制備了LaNi0.6Co0.4O3、Co0.4Fe0.6LaO3納米材料，構(gòu)建了雙氧水和葡萄糖傳感器；建立了靜電紡絲法制備鈣鈦礦及金屬氧化物新技術(shù)，詳細(xì)考察實(shí)驗(yàn)條件對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和組成的影響，總結(jié)形成過程的一般規(guī)律。通過靜電紡絲制備了帶孔的LaCoO3、LaNiO3納米纖維及多空CuO納米材料，研究了其電化學(xué)性質(zhì)；探索研究了聚磺基水楊酸修飾玻碳電極在抗壞血酸和多巴胺存在下測定L-色氨酸；建立了聚茜素紅/石墨烯修飾玻碳電極對嘌呤和嘧啶的同時測定，該方法重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好，可以對四種核苷酸堿基進(jìn)行同時的分析測定，并應(yīng)用于對實(shí)際的鯡魚精DNA的分析中，結(jié)果令人滿意。為生命和環(huán)境體系的在線檢測提供簡便快速、靈敏高效的新手段。 本項(xiàng)目發(fā)表SCI論文15篇(其中影響因子3.0以上的8篇)，申請專利1項(xiàng)，同時還培養(yǎng)了13名研究生，其中3名已畢業(yè)，一名博士后進(jìn)站工作。參加國際交流1次，國內(nèi)學(xué)術(shù)交流1次（提交論文3篇），其中1次交流報告、1次口頭報告，獲上海市自然科學(xué)三等獎一項(xiàng)（第二完成人,2012年8月已公示結(jié)束，等待下文），并拓展了新的研究內(nèi)容，超額完成了原計(jì)劃任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

粘土的組成和結(jié)構(gòu)對自然界的生態(tài)環(huán)境和作物生長有著重要的影響。因此，粘土類插層結(jié)構(gòu)模擬制備及其電化學(xué)性能研究在巖土材料化學(xué)領(lǐng)域具有重要的意義。本項(xiàng)目擬開展水滑石類粘土插層結(jié)構(gòu)的模擬制備及其電化學(xué)性能研究。通過功能設(shè)計(jì)，用電荷相同、半徑相近的金屬離子同晶取代水滑石結(jié)構(gòu)中Mg2 、A13 ，用結(jié)構(gòu)相關(guān)的無機(jī)陰離子取代層間陰離子CO32一，來模擬制備新型多元的類水滑石材料；詳細(xì)表征合成物的組成、結(jié)構(gòu)及理化性能，系統(tǒng)研究共沉淀法合成水滑石化合物的過程，詳細(xì)考察實(shí)驗(yàn)條件對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和組成的影響，探索類水滑石的合成機(jī)理，總結(jié)形成過程的一般規(guī)律。為該領(lǐng)域的進(jìn)一步研究及天然粘土的形成機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。并將模擬制備的新型多元類水滑石通過鍵合、自組裝、層層自組裝等多種組裝方式構(gòu)造一系列新型生物電化學(xué)傳感器，通過復(fù)合修飾等手段來提高電化學(xué)信號的靈敏度，為環(huán)境污染物和農(nóng)藥殘留的在線檢測提供簡便快速、靈敏高效的新手段。