Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com.Chan eil ach beagan taic CSS aig an tionndadh brobhsair a tha thu a’ cleachdadh.Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer).Anns an eadar-ama, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bheir sinn seachad an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
Tha an roinn margaidh de shiostaman fuarachaidh adsorption agus pumpaichean teas fhathast an ìre mhath beag an taca ri siostaman teannachaidh traidiseanta.A dh'aindeoin a 'bhuannachd mhòr a bhith a' cleachdadh teas saor (an àite obair dealain daor), tha buileachadh shiostaman stèidhichte air prionnsabalan adsorption fhathast cuingealaichte ri beagan iarrtasan sònraichte.Is e am prìomh ana-cothrom a dh’ fheumar a chuir às an lùghdachadh ann an cumhachd sònraichte mar thoradh air giùlan teirmeach ìosal agus seasmhachd ìosal an adsorbent.Tha na siostaman fuarachaidh suathadh malairteach as ùire stèidhichte air adsorbers stèidhichte air luchd-iomlaid teas truinnsear còmhdaichte gus an comas fuarachaidh as fheàrr a dhèanamh.Tha fios gu bheil na toraidhean a’ lùghdachadh tiugh a’ chòmhdaich a’ leantainn gu lùghdachadh ann am bacadh mòr-ghluasaid, agus gu bheil àrdachadh ann an co-mheas farsaingeachd uachdar gu meud nan structaran giùlain a’ meudachadh cumhachd gun a bhith a’ toirt buaidh air èifeachdas.Faodaidh na snàithleach meatailt a thathar a’ cleachdadh san obair seo farsaingeachd uachdar sònraichte a thoirt seachad anns an raon 2500–50,000 m2/m3.Tha trì dòighean air còmhdach gu math tana ach seasmhach de hydrates salainn fhaighinn air uachdar meatailt, a’ toirt a-steach snàithleach meatailt, airson còmhdach a dhèanamh a’ nochdadh airson a’ chiad uair iomlaidear teas dùmhlachd cumhachd àrd.Tha an làimhseachadh uachdar stèidhichte air anodizing alùmanum air a thaghadh gus ceangal nas làidire a chruthachadh eadar an còmhdach agus an t-substrate.Chaidh mion-sgrùdadh a dhèanamh air microstructure an uachdair a thàinig às a dhèidh a’ cleachdadh microscopy dealanach sganaidh.Lùghdachadh air meòrachadh iomlan Chaidh Fourier cruth-atharrachadh speactroscopaidh infridhearg agus speactroscopaidh X-ray sgaoilidh lùth a chleachdadh gus dèanamh cinnteach gu robh an gnè a bhathas ag iarraidh anns an assay.Chaidh an comas air hydrates a chruthachadh a dhearbhadh le mion-sgrùdadh thermogravimetric (TGA) / mion-sgrùdadh thermogravimetric eadar-dhealaichte (DTG).Chaidh droch chàileachd thairis air 0.07 g (uisge) / g (measgachadh) a lorg ann an còmhdach MgSO4, a’ nochdadh comharran dìth uisgeachaidh aig timcheall air 60 ° C agus ath-ghintinn às deidh ath-uisgeachadh.Chaidh toraidhean adhartach fhaighinn cuideachd le SrCl2 agus ZnSO4 le eadar-dhealachadh mòr de mu 0.02 g / g fo 100 ° C.Chaidh hydroxyethylcellulose a thaghadh mar stuth cur-ris gus seasmhachd agus gèilleadh a’ chòmhdach àrdachadh.Chaidh feartan adsorptive nan toraidhean a mheasadh le TGA-DTG aig an aon àm agus bha an gèilleadh aca air a chomharrachadh le dòigh stèidhichte air na deuchainnean a chaidh a mhìneachadh ann an ISO2409.Tha cunbhalachd agus greimeachadh còmhdach CaCl2 air a leasachadh gu mòr fhad ‘s a tha e a’ cumail suas a chomas sùghaidh le eadar-dhealachadh cuideam timcheall air 0.1 g / g aig teòthachd fo 100 ° C.A bharrachd air an sin, tha comas aig MgSO4 hydrates a chruthachadh, a’ sealltainn eadar-dhealachadh mòr nas motha na 0.04 g / g aig teòthachd fo 100 ° C.Mu dheireadh, thathas a’ sgrùdadh snàithleanan meatailt còmhdaichte.Tha na toraidhean a’ sealltainn gum faod giùlan teirmeach èifeachdach an structair snàithleach a tha còmhdaichte le Al2 (SO4)3 a bhith 4.7 uair nas àirde an coimeas ri tomhas-lìonaidh fìor-ghlan Al2 (SO4)3.Chaidh còmhdach nan còmhdach a chaidh a sgrùdadh a sgrùdadh gu fradharcach, agus chaidh an structar a-staigh a mheasadh a’ cleachdadh ìomhaigh microscopach de na h-earrannan croise.Chaidh còmhdach de Al2 (SO4)3 le tiugh de mu 50 µm fhaighinn, ach feumar am pròiseas iomlan a mheudachadh gus cuairteachadh nas èideadh a choileanadh.
Tha siostaman sùghaidh air mòran aire fhaighinn thar nam beagan dheicheadan a dh’ fhalbh leis gu bheil iad a’ toirt seachad roghainn eile a tha càirdeil don àrainneachd an àite pumpaichean teas teannachaidh traidiseanta no siostaman fuarachaidh.Le ìrean comais ag èirigh agus teòthachd cuibheasach na cruinne, dh’ fhaodadh siostaman sùghaidh lughdachadh a dhèanamh air eisimeileachd air connadh fosail a dh’ aithghearr.A bharrachd air an sin, faodar leasachaidhean sam bith ann an fuarachaidh adsorption no pumpaichean teas a ghluasad gu stòradh lùth teirmeach, a tha a’ riochdachadh àrdachadh a bharrachd anns a ’chomas airson cleachdadh èifeachdach de lùth bun-sgoile.Is e am prìomh bhuannachd a tha aig pumpaichean teas adsorption agus siostaman fuarachaidh gum faod iad obrachadh le tomad teas ìosal.Tha seo gan dèanamh freagarrach airson stòran teòthachd ìosal leithid lùth na grèine no teas sgudail.A thaobh tagraidhean stòraidh lùtha, tha buannachd aig adsorption gu bheil dùmhlachd lùtha nas àirde agus nas lugha de sgaoileadh lùtha an coimeas ri stòradh teas ciallach no falaichte.
Bidh pumpaichean teas adsorption agus siostaman fuarachaidh a’ leantainn an aon chearcall thermodynamic ris na co-aoisean teannachaidh bhalbhaichean aca.Is e am prìomh eadar-dhealachadh gu bheil adsorbers an àite co-phàirtean compressor.Tha an eileamaid comasach air bhalbhaichean fuarachaidh le cuideam ìosal a shùghadh aig teòthachd meadhanach, a’ falmhachadh barrachd fuaradair eadhon nuair a tha an leaghan fuar.Feumar dèanamh cinnteach à fuarachadh cunbhalach an adsorber gus casg a chuir air enthalpy adsorption (exotherm).Tha an adsorber air ath-nuadhachadh aig teòthachd àrd, a 'toirt air a' bhalbhaiche fuarachaidh a dhol às a chèile.Feumaidh teasachadh cumail a’ toirt seachad enthalpy desorption (endothermic).Leis gu bheil pròiseasan sùghaidh air an comharrachadh le atharrachaidhean teothachd, feumaidh dùmhlachd cumhachd àrd giùlan teirmeach àrd.Ach, is e giùlan teirmeach ìosal am prìomh ana-cothrom anns a’ mhòr-chuid de thagraidhean.
Is e prìomh dhuilgheadas seoltachd a luach cuibheasach àrdachadh fhad ‘s a tha e a’ cumail suas an t-slighe còmhdhail a bheir seachad sruthadh bhalbhaichean asorption / deorption.Tha dà dhòigh air an cleachdadh gu cumanta airson seo a choileanadh: luchd-iomlaid teas measgaichte agus luchd-iomlaid teas còmhdaichte.Is e na stuthan co-dhèanta as mòr-chòrdte agus soirbheachail an fheadhainn a bhios a’ cleachdadh stuthan cur-ris stèidhichte air gualain, is e sin grafait leudaichte, carbon gnìomhaichte, no fiber carbon.Oliveira et al.2 le pùdar grafait leudaichte le calcium chloride gus adsorber a dhèanamh le comas fuarachaidh sònraichte (SCP) suas ri 306 W / kg agus co-èifeachd coileanaidh (COP) suas ri 0.46.Zajaczkowski et al.Mhol 3 measgachadh de ghrafait leudaichte, snàithleach gualain agus clorid calcium le giùlan iomlan de 15 W / mK.Rinn Jian et al4 deuchainn air stuthan co-dhèanta le searbhag sulfuric air a làimhseachadh le grafait nàdarra leudaichte (ENG-TSA) mar fho-strat ann an cearcall fuarachaidh dà-ìre.Bha am modail a’ ro-innse COP bho 0.215 gu 0.285 agus SCP bho 161.4 gu 260.74 W / kg.
Is e am fuasgladh as so-dhèanta an t-iomlaid teas còmhdaichte.Faodar uidheamachdan còmhdach an luchd-iomlaid teas sin a roinn ann an dà roinn: synthesis dìreach agus adhesives.Is e an dòigh as soirbheachaile synthesis dìreach, a tha a ’toirt a-steach cruthachadh stuthan adsorbing gu dìreach air uachdar luchd-iomlaid teas bho na h-ath-bheachdan iomchaidh.Tha Sotech5 air dòigh a pheutant airson zeolite còmhdaichte a cho-chur airson a chleachdadh ann an sreath de fhuaradairean air an dèanamh le Fahrenheit GmbH.Rinn Schnabel et al6 deuchainn air coileanadh dà zeolites còmhdaichte air stàilinn gun staoin.Ach, chan obraich an dòigh seo ach le adsorbents sònraichte, a tha a ’dèanamh còmhdach le adhesives na roghainn inntinneach eile.Is e stuthan fulangach a th’ ann an luchd-ceangail a tha air an taghadh gus taic a thoirt do ghreamachadh brònach agus / no mòr-ghluasad, ach chan eil pàirt aca ann an àrdachadh assorption no giùlan.Freni et al.7 iomlaid teas alùmanum còmhdaichte le zeolite AQSOA-Z02 air a dhèanamh seasmhach le inneal-ceangail stèidhichte air crèadha.Rinn Calabrese et al.8 sgrùdadh air ullachadh còmhdach zeolite le luchd-ceangail polymeric.Mhol Ammann et al.9 dòigh airson còmhdach zeolite porous ullachadh bho mheasgachadh magnetach de alcol polyvinyl.Tha alumina (alúmana) cuideachd air a chleachdadh mar inneal-ceangail 10 anns an adsorber.Gu ar n-eòlas, chan eil ceallalose agus hydroxyethyl cellulose air an cleachdadh ach ann an co-bhonn ri adsorbents fiosaigeach11,12.Uaireannan chan eil an glaodh air a chleachdadh airson a 'pheant, ach tha e air a chleachdadh airson structar 13 a thogail leis fhèin.Tha an cothlamadh de mhatrices polymer alginate le ioma hydrates salainn a’ cruthachadh structaran grìogagan sùbailte sùbailte a chuireas casg air aodion aig àm tiormachadh agus a bheir seachad gluasad mòr iomchaidh.Thathas air crèadhan leithid bentonite agus attapulgite a chleachdadh mar luchd-ceangail airson a bhith ag ullachadh composites15,16,17.Tha ethylcellulose air a chleachdadh airson microencapsulate calcium chloride18 no sodium sulfide19.
Faodar stuthan le structar meatailt porous a roinn ann an iomlaidean teas cuir-ris agus luchd-iomlaid teas còmhdaichte.Is e buannachd nan structaran sin an raon uachdar sònraichte àrd.Bidh seo a’ leantainn gu uachdar conaltraidh nas motha eadar adsorbent agus meatailt gun a bhith a’ cur tomad inert ris, a lughdaicheas èifeachdas iomlan a’ chearcall fuarachaidh.Lang et al.Tha 20 air giùlan iomlan adsorber zeolite a leasachadh le structar cìr meala alùmanum.Gillerminot et al.Leasaich 21 giùlan teirmeach sreathan zeolite NaX le copar agus foam nicil.Ged a thathas a’ cleachdadh stuthan co-dhèanta mar stuthan atharrachadh ìre (PCMn), tha co-dhùnaidhean Li et al.22 agus Zhao et al.Tha ùidh aig 23 cuideachd airson cemisorption.Rinn iad coimeas eadar coileanadh grafait leudaichte agus foam meatailt agus cho-dhùin iad gu robh an dàrna fear na b’ fheàrr a-mhàin mura robh corraidheachd na chùis.Palomba et al.air coimeas a dhèanamh o chionn ghoirid le structaran meitabileach eile24.Van der Pal et al.air salainn mheatailt a sgrùdadh ann an foams 25 .Tha a h-uile h-eisimpleir roimhe a 'freagairt ri sreathan dùmhail de adsorbents gràineach.Cha mhòr nach eil structaran porous meatailt air an cleachdadh airson còta adsorbers, a tha na fhuasgladh nas fheàrr.Tha eisimpleir de cheangal ri zeolites ri lorg ann an Wittstadt et al.26 ach cha deach oidhirp sam bith a dhèanamh gus hydrates salainn a cheangal a dh’ aindeoin an dùmhlachd lùtha nas àirde 27 .
Mar sin, thèid trì dòighean ullachadh airson còmhdach adsorbent a sgrùdadh san artaigil seo: (1) còmhdach ceangail, (2) ath-bhualadh dìreach, agus (3) làimhseachadh uachdar.B ’e hydroxyethylcellulose an inneal-ceangail roghainn san obair seo air sgàth seasmhachd a chaidh aithris roimhe agus deagh ghreamachadh còmhdach an co-bhonn ri adsorbents fiosaigeach.Chaidh an dòigh seo a sgrùdadh an toiseach airson còmhdach còmhnard agus an dèidh sin chaidh a chuir an sàs ann an structaran fiber meatailt.Roimhe sin, chaidh aithris tòiseachaidh a dhèanamh air comasachd ath-bheachdan ceimigeach le bhith a’ cruthachadh còmhdach adsorbent.Tha eòlas roimhe a-nis ga ghluasad gu còmhdach structaran fiber meatailt.Tha an làimhseachadh uachdar a chaidh a thaghadh airson na h-obrach seo mar dhòigh stèidhichte air anodizing alùmanum.Tha anodizing alùmanum air a bhith air a chur còmhla gu soirbheachail le salainn meatailt airson adhbharan bòidhchead29.Anns na cùisean sin, gheibhear còmhdach a tha gu math seasmhach agus an-aghaidh creimeadh.Ach, chan urrainn dhaibh pròiseas assorption no desorption sam bith a dhèanamh.Tha am pàipear seo a’ taisbeanadh caochladh den dòigh-obrach seo a leigeas le tomad a ghluasad a’ cleachdadh feartan adhesive a’ phròiseis thùsail.Cho fad ‘s as aithne dhuinn, cha deach gin de na dòighean a tha air am mìneachadh an seo a sgrùdadh roimhe seo.Tha iad a’ riochdachadh teicneòlas ùr a tha gu math inntinneach leis gu bheil iad a’ ceadachadh còtaichean adsorbent hydrated a chruthachadh, aig a bheil grunn bhuannachdan thairis air na suaicheantais fiosaigeach a bhios tric a’ sgrùdadh.
Chaidh na truinnsearan alùmanum le stampa a chaidh a chleachdadh mar fho-stratan airson na deuchainnean sin a thoirt seachad le ALINVEST Břidličná, Poblachd nan Seiceach.Tha iad a 'gabhail a-steach 98.11% aluminium, 1.3622% iarann, 0.3618% manganese agus comharran de copar, magnesium, sileaconach, titanium, sinc, cromium agus nicil.
Tha na stuthan a chaidh a thaghadh airson saothrachadh stuthan co-dhèanta air an taghadh a rèir am feartan thermodynamic, is e sin, a rèir na tha de dh’ uisge as urrainn dhaibh adsorb / deorb aig teòthachd fo 120 ° C.
Is e magnesium sulfate (MgSO4) aon de na salainn uisgeachaidh as inntinniche30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.Chaidh na feartan thermodynamic a thomhas gu riaghailteach agus chaidh an lorg gu bheil iad freagarrach airson tagraidhean ann an raointean fuarachaidh adsorption, pumpaichean teas agus stòradh lùth.Chaidh magnesium sulfate tioram CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, a 'Ghearmailt) a chleachdadh.
Tha clorid cailcium (CaCl2) (H319) na salann eile air a dheagh sgrùdadh leis gu bheil feartan inntinneach thermodynamic aig an hydrate aige41,42,43,44.Calcium chloride hexahydrate CAS-No.7774-34-7 97% air a chleachdadh (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, A' Ghearmailt).
Tha feartan thermodynamic aig sinc sulfate (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) agus na h-hydrates aige a tha freagarrach airson pròiseasan sèididh teòthachd ìosal45,46.Zinc sulfate heptahydrate CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, A 'Ghearmailt) air a chleachdadh.
Strontium chloride (SrCl2) (H318) cuideachd inntinneach thermodynamic feartan4,45,47 ged a tha e gu tric air a chur còmhla ri ammonia ann an adsorption pumpa teas no rannsachadh stòradh lùth.Chaidh strontium chloride hexahydrate CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) a chleachdadh airson an synthesis.
Chan eil copar sulfate (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) am measg nan hydrates a lorgar gu tric anns an litreachas proifeasanta, ged a tha na feartan thermodynamic aige inntinneach airson tagraidhean teòthachd ìosal48,49.Chaidh copar sulfate CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) a chleachdadh airson an synthesis.
Tha magnesium chloride (MgCl2) mar aon de na salainn hydradach a fhuair barrachd aire o chionn ghoirid ann an raon stòradh lùth teirmeach50,51.Magnesium chloride hexahydrate CAS-Nr.7791-18-6 ìre cungaidh fìor-ghlan (Applichem GmbH., Darmstadt, A’ Ghearmailt) air a chleachdadh airson na deuchainnean.
Mar a chaidh a ràdh gu h-àrd, chaidh hydroxyethyl cellulose a thaghadh air sgàth nan toraidhean adhartach ann an tagraidhean coltach ris.Is e an stuth a thathar a’ cleachdadh nar synthesis hydroxyethyl cellulose CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA).
Tha snàithleach-mheatailt air an dèanamh à uèirichean goirid a tha ceangailte ri chèile le bhith a’ teannachadh agus a’ sintearachd, pròiseas ris an canar às-tharraing leaghadh crucible (CME)52.Tha seo a ’ciallachadh gu bheil an giùlan teirmeach aca an urra chan ann a-mhàin air giùlan mòr nam meatailtean a thathas a’ cleachdadh ann an saothrachadh agus porosity an structair deireannach, ach cuideachd air càileachd nan ceanglaichean eadar na snàithleanan.Chan eil na snàithleanan isotropic agus tha iad buailteach a bhith air an cuairteachadh ann an stiùireadh sònraichte aig àm cinneasachaidh, a tha a ’dèanamh an giùlan teirmeach anns an t-slighe transverse mòran nas ìsle.
Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air feartan gabhail uisge le bhith a’ cleachdadh mion-sgrùdadh thermogravimetric aig an aon àm (TGA) / mion-sgrùdadh thermogravimetric eadar-dhealaichte (DTG) ann am pasgan falamh (Netzsch TG 209 F1 Libra).Chaidh na tomhais a dhèanamh ann an àile sruthadh nitrogen aig ìre sruthadh de 10 ml / min agus raon teòthachd bho 25 gu 150 ° C ann an crucibles alùmanum ogsaid.Bha an ìre teasachaidh 1 ° C / min, bha an cuideam sampall ag atharrachadh bho 10 gu 20 mg, b ’e an rùn 0.1 μg.Anns an obair seo, bu chòir a thoirt fa-near gu bheil mì-chinnt mòr aig an eadar-dhealachadh mòr gach uachdar aonad.Tha na sampallan a thathas a’ cleachdadh ann an TGA-DTG glè bheag agus air an gearradh gu neo-riaghailteach, a tha a’ fàgail gu bheil an co-dhùnadh sgìre aca mearachdach.Chan urrainnear na luachan sin a chuir a-mach gu raon nas motha ach ma thèid aire a thoirt do chlaonaidhean mòra.
Meòrachadh iomlan lughdaichte Chaidh speactram infridhearg cruth-atharrachadh Fourier (ATR-FTIR) fhaighinn air speactrometer Bruker Vertex 80 v FTIR (Bruker Optik GmbH, Leipzig, A’ Ghearmailt) a’ cleachdadh accessory platinum ATR (Bruker Optik GmbH, A’ Ghearmailt).Chaidh an speactra de chriostalan daoimean fìor-ghlan a thomhas gu dìreach ann am falamh mus deach na sampallan a chleachdadh mar chùl-raon airson tomhasan deuchainneach.Chaidh na sampallan a thomhas ann am falamh a’ cleachdadh rùn speactra de 2 cm-1 agus àireamh cuibheasach de sganaidhean de 32. Raon tonn-tomhais bho 8000 gu 500 cm-1.Chaidh mion-sgrùdadh spectral a dhèanamh a’ cleachdadh prògram OPUS.
Chaidh mion-sgrùdadh SEM a dhèanamh a’ cleachdadh DSM 982 Gemini bho Zeiss aig luathachadh bholtaids de 2 agus 5 kV.Chaidh speactroscopaidh X-ray lùth (EDX) a dhèanamh a’ cleachdadh a Thermo Fischer System 7 le lorgaire gluasad sileaconach air fhuarachadh Peltier (SSD).
Chaidh ullachadh plataichean meatailt a dhèanamh a rèir modh-obrach coltach ris an fhear a tha air a mhìneachadh ann an 53. An toiseach, bog an truinnsear ann an searbhag sulfarach 50%.15 mionaidean.An uairsin chaidh an toirt a-steach do fhuasgladh sodium hydroxide 1 M airson timcheall air 10 diogan.An uairsin thèid na sampallan a nighe le tòrr uisge grùide, agus an uairsin bogadh ann an uisge grùide airson 30 mionaid.Às deidh làimhseachadh uachdar tòiseachaidh, chaidh na sampallan a bhogadh ann am fuasgladh shàthaichte 3%.HEC agus salann targaid.Mu dheireadh, thoir air falbh iad agus tiormaich iad aig 60 ° C.
Bidh an dòigh anodizing a ’neartachadh agus a’ neartachadh an ìre ogsaid nàdarrach air a ’mheatailt fulangach.Bha na pannalan alùmanum air an anodachadh le searbhag sulfarach ann an staid chruaidh agus an uairsin air an seuladh ann an uisge teth.An dèidh anodizing chaidh a 'chiad sgrìobadh le 1 mol / l NaOH (600 s) air a leantainn le neodachadh ann an 1 mol / l HNO3 (60 s).Tha am fuasgladh electrolyte na mheasgachadh de 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2 (SO4)3, agus 1 M MgSO4 + 7H2O.Chaidh anodizing a dhèanamh aig (40 ± 1) ° C, 30 mA / cm2 airson 1200 diogan.Chaidh am pròiseas seulachaidh a dhèanamh ann an grunn fhuasglaidhean sàl mar a chaidh a mhìneachadh anns na stuthan (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2).Tha an sampall air a ghoil ann airson 1800 diogan.
Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air trì dòighean eadar-dhealaichte airson stuthan co-dhèanta a dhèanamh: còmhdach adhesive, freagairt dìreach, agus làimhseachadh uachdar.Tha buannachdan agus eas-bhuannachdan gach dòigh trèanaidh air am mion-sgrùdadh agus air an deasbad gu riaghailteach.Chaidh amharc dìreach, nanoimaging, agus mion-sgrùdadh ceimigeach / eileamaideach a chleachdadh gus na toraidhean a mheasadh.
Chaidh anodizing a thaghadh mar dhòigh làimhseachaidh uachdar tionndaidh gus àrdachadh a dhèanamh air greimeachadh hydrates salainn.Bidh an làimhseachadh uachdar seo a’ cruthachadh structar porous de alumina (alúmana) gu dìreach air uachdar alùmanum.Gu traidiseanta, tha an dòigh seo air a dhèanamh suas de dhà ìre: tha a 'chiad ìre a' cruthachadh structar porous de aluminium oxide, agus tha an dàrna ìre a 'cruthachadh còmhdach de aluminium hydroxide a bhios a' dùnadh nam pòlaichean.Tha na leanas nan dà dhòigh air salann a bhacadh gun a bhith a’ bacadh ruigsinneachd air an ìre gas.Tha a’ chiad fhear air a dhèanamh suas de shiostam cìr meala a’ cleachdadh tiùban beaga alùmanum ogsaid (Al2O3) a gheibhear sa chiad cheum gus na criostalan adsorbent a chumail agus àrdachadh a dhèanamh air a ghleusadh ri uachdar meatailt.Tha trast-thomhas de mu 50 nm aig na cìrean meala a thig às agus fad 200 nm (Fig. 1a).Mar a chaidh a ràdh na bu tràithe, mar as trice bidh na h-uamhan sin dùinte ann an dàrna ceum le sreath tana de Al2O (OH) 2 boehmite le taic bho phròiseas goil tiùb alumina.Anns an dàrna dòigh, tha am pròiseas seulachaidh seo air atharrachadh gus am bi na criostalan salainn air an glacadh ann an còmhdach còmhdach èideadh de boehmite (Al2O (OH)), nach eil air a chleachdadh airson seulachadh sa chùis seo.Tha an dàrna ìre air a dhèanamh ann am fuasgladh shàthaichte den t-salann co-fhreagarrach.Tha meudan eadar 50–100 nm aig na pàtrain a chaidh a mhìneachadh agus tha iad coltach ri boinneagan frasach (Fig. 1b).Tha structar spàsail follaiseach aig an uachdar a gheibhear mar thoradh air a’ phròiseas seulachaidh le barrachd àite conaltraidh.Tha am pàtran uachdar seo, còmhla ris an iomadh rèiteachadh ceangail aca, air leth freagarrach airson criostalan salainn a ghiùlan agus a chumail.Tha coltas gu bheil an dà structar a chaidh a mhìneachadh gu math dòrainneach agus tha uamhan beaga aca a tha coltach gu bheil iad gu math freagarrach airson hydrates salainn a chumail agus a bhith a’ sùghadh bhalbhaichean don t-salann nuair a bhios an adsorber ag obair.Ach, faodaidh mion-sgrùdadh eileamaideach de na h-uachdaran sin a’ cleachdadh EDX lorgan de magnesium agus pronnasg a lorg air uachdar boehmite, nach lorgar a thaobh uachdar alùmanum.
Dhearbh an ATR-FTIR den sampall gur e magnesium sulfate an eileamaid (faic Figear 2b).Tha an speactram a’ sealltainn stùcan ian sulfate àbhaisteach aig 610–680 agus 1080–1130 cm–1 agus stùcan àbhaisteach uisge leusair aig 1600–1700 cm–1 agus 3200–3800 cm–1 (faic Fig. 2a, c).).Cha mhòr nach eil làthaireachd ianan magnesium ag atharrachadh an speactram54.
(a) EDX de phlàta alùmanum MgSO4 còmhdaichte le boehmite, (b) speactram ATR-FTIR de chòmhdach boehmite agus MgSO4, (c) speactram ATR-FTIR de MgSO4 fìor-ghlan.
Chaidh cumail suas èifeachdas adsorption a dhearbhadh le TGA.Air fige.Tha 3b a’ sealltainn stùc desorption de mu.60°C.Chan eil an stùc seo a 'freagairt ri teòthachd an dà stùc a chaidh fhaicinn ann an TGA de shalainn fìor-ghlan (Fig. 3a).Chaidh measadh a dhèanamh air ath-sheasmhachd a’ chearcall sùghadh-desorption, agus chaidh an aon lùb a choimhead às deidh na sampallan a chuir ann an àile tais (Fig. 3c).Dh’ fhaodadh na h-eadar-dhealachaidhean a chaidh fhaicinn anns an dàrna ìre de desorption a bhith mar thoradh air dìth uisgeachadh ann an àile sruthadh, leis gu bheil seo gu tric a’ leantainn gu dìth uisgeachadh neo-iomlan.Tha na luachan sin co-ionann ri timcheall air 17.9 g/m2 anns a’ chiad uisgeachadh agus 10.3 g/m2 anns an dàrna uisgeachadh.
Coimeas eadar mion-sgrùdadh TGA air boehmite agus MgSO4: mion-sgrùdadh TGA air fìor-ghlan MgSO4 (a), measgachadh (b) agus an dèidh rehydration (c).
Chaidh an aon dòigh a dhèanamh le calcium chloride mar adsorbent.Tha na toraidhean air an taisbeanadh ann am Figear 4. Sheall sgrùdadh lèirsinneach air an uachdar atharrachaidhean beaga anns an glow meatailteach.Is gann gu bheil am bian ri fhaicinn.Dhaingnich SEM gu robh criostalan beaga air an sgaoileadh gu cothromach thairis air an uachdar.Ach, cha do sheall TGA dìth uisgeachadh nas ìsle na 150 ° C.Is dòcha gu bheil seo air sgàth gu bheil a’ chuibhreann de shalainn ro bheag an taca ri tomad iomlan an t-substrate airson a lorg le TGA.
Tha toraidhean làimhseachadh uachdar an còmhdach copair sulfate leis an dòigh anodizing air an sealltainn ann am fige.5. Anns a 'chùis seo, cha do thachair an dùil CuSO4 a-steach don structar Al oxide.An àite sin, thathas a’ cumail sùil air snàthadan sgaoilte leis gu bheil iad air an cleachdadh gu cumanta airson copar hydroxide Cu (OH)2 air a chleachdadh le dathan turquoise àbhaisteach.
Chaidh an làimhseachadh uachdar anodized a dhearbhadh cuideachd ann an co-bhonn ri strontium chloride.Sheall na toraidhean còmhdach neo-chothromach (faic Figear 6a).Gus faighinn a-mach an robh an salann a 'còmhdach an uachdar gu lèir, chaidh mion-sgrùdadh EDX a dhèanamh.Tha an lùb airson puing san raon ghlas (puing 1 ann am Fig. 6b) a' sealltainn beagan strontium agus tòrr alùmanum.Tha seo a’ nochdadh susbaint ìosal de strontium anns an raon tomhais, a tha, an uair sin, a’ nochdadh còmhdach ìosal de strontium chloride.Air an làimh eile, tha susbaint àrd de strontium ann an ceàrnaidhean geala agus susbaint ìosal de alùmanum (puingean 2–6 ann am Fig. 6b).Tha mion-sgrùdadh EDX air an raon geal a 'sealltainn dotagan nas dorcha (puingean 2 agus 4 ann am Fig. 6b), ìosal ann an clorin agus àrd ann an sulbhur.Dh'fhaodadh seo a bhith na chomharra air cruthachadh strontium sulfate.Tha dotagan nas gile a’ nochdadh susbaint àrd de chlorin agus susbaint ìosal pronnasg (puingean 3, 5, agus 6 ann am Fig. 6b).Faodar seo a mhìneachadh leis gu bheil am prìomh phàirt den chòmhdach geal air a dhèanamh suas den strontium chloride ris a bheil dùil.Dhaingnich TGA an t-sampall mìneachadh an sgrùdaidh le stùc aig teòthachd àbhaisteach clorid strontium fìor-ghlan (Fig. 6c).Faodar an luach beag aca a dhearbhadh le bloigh bheag de shalainn an taca ri meud an taic meatailt.Tha an tomad desorption a chaidh a dhearbhadh anns na deuchainnean a’ freagairt ris an ìre de 7.3 g/m2 a chaidh a thoirt seachad airson gach aonad de raon an adsorber aig teòthachd 150 ° C.
Chaidh deuchainn a dhèanamh cuideachd air còmhdach sinc sulfate air a làimhseachadh le Eloxal.Gu macroscopic, tha an còmhdach gu math tana agus èideadh (Fig. 7a).Ach, nochd SEM raon uachdar còmhdaichte le criostalan beaga air an sgaradh le raointean falamh (Fig. 7b).Chaidh TGA an còmhdach agus an t-substrate a choimeas ri salann fìor-ghlan (Figear 7c).Tha aon stùc neo-chunbhalach aig salann fìor-ghlan aig 59.1 ° C.Sheall an alùmanum còmhdaichte dà stùc bheag aig 55.5 ° C agus 61.3 ° C, a’ nochdadh gu robh sinc sulfate hydrate ann.Tha an eadar-dhealachadh mòr a chaidh fhoillseachadh san deuchainn a’ freagairt ri 10.9 g/m2 aig teòthachd dehydration de 150 ° C.
Mar a bha san tagradh roimhe53, chaidh hydroxyethyl cellulose a chleachdadh mar inneal-ceangail gus gèilleadh agus seasmhachd a’ chòmhdach sorbent a leasachadh.Chaidh co-fhreagarrachd stuthan agus buaidh air coileanadh sèididh a mheasadh le TGA.Tha an sgrùdadh air a dhèanamh a thaobh an tomad iomlan, ie tha an sampall a’ toirt a-steach truinnsear meatailt air a chleachdadh mar substrate còmhdach.Thathas a’ dèanamh deuchainn air adhesion le deuchainn stèidhichte air an deuchainn cross notch a tha air a mhìneachadh ann an sònrachadh ISO2409 (chan urrainn dha coinneachadh ris an t-sònrachadh dealachaidh notch a rèir tiugh is leud an t-sònrachadh).
Mar thoradh air a bhith a’ còmhdach na pannalan le calcium chloride (CaCl2) (faic Fig. 8a) bha cuairteachadh neo-chothromach, rud nach deach fhaicinn anns a’ chòmhdach fhìor alùmanum a chaidh a chleachdadh airson an deuchainn transverse notch.An coimeas ris na toraidhean airson CaCl2 fìor-ghlan, tha TGA (Fig. 8b) a’ sealltainn dà stùc àbhaisteach air an gluasad gu teodhachd nas ìsle de 40 agus 20 ° C, fa leth.Chan eil an deuchainn tar-roinn a’ ceadachadh coimeas cothromach oir tha an sampall fìor-ghlan CaCl2 (sampall air an taobh cheart ann am Fig. 8c) na fhuasgladh pùdarrach, a bheir air falbh na gràinean as àirde.Sheall toraidhean HEC còmhdach gu math tana agus èideadh le gèilleadh iomchaidh.Tha an eadar-dhealachadh mòr air a shealltainn ann am fige.Tha 8b a 'freagairt ri 51.3 g / m2 gach aonad de raon an adsorber aig teòthachd 150 ° C.
Chaidh toraidhean adhartach a thaobh gèilleadh agus èideadh fhaighinn cuideachd le magnesium sulfate (MgSO4) (faic Fig. 9).Sheall mion-sgrùdadh air pròiseas desorption a’ chòmhdach gu robh aon stùc timcheall air.60°C.Tha an teòthachd seo a’ freagairt ris a’ phrìomh cheum desorption a chithear ann an dehydration salainn fhìor, a’ riochdachadh ceum eile aig 44 ° C.Tha e a ’freagairt ris a’ ghluasad bho hexahydrate gu pentahydrate agus chan eilear ga fhaicinn a thaobh còmhdach le luchd-ceangail.Tha deuchainnean tar-roinn a’ sealltainn cuairteachadh agus greimeachadh nas fheàrr an coimeas ri còmhdach air a dhèanamh le salann fìor-ghlan.Tha an eadar-dhealachadh mòr a chaidh fhaicinn ann an TGA-DTC a rèir 18.4 g / m2 gach aonad de raon an adsorber aig teòthachd 150 ° C.
Mar thoradh air neo-riaghailteachdan uachdar, tha còmhdach neo-chòmhnard aig clorid strontium (SrCl2) air na sgiathan (Fig. 10a).Ach, sheall toraidhean an deuchainn transverse notch cuairteachadh èideadh le gèilleadh gu math nas fheàrr (Fig. 10c).Sheall mion-sgrùdadh TGA eadar-dhealachadh glè bheag ann an cuideam, a dh’ fheumas a bhith mar thoradh air an ìre salainn nas ìsle an taca ris an t-substrate meatailt.Ach, tha na ceumannan air an lùb a 'sealltainn gu bheil pròiseas dehydration ann, ged a tha an ìre as àirde co-cheangailte ris an teòthachd a gheibhear nuair a thathar a' comharrachadh salann fìor-ghlan.Na stùcan aig 110 ° C agus 70.2 ° C air am faicinn ann am Figs.Chaidh 10b a lorg cuideachd nuair a thathar a' dèanamh anailis air salann fìor-ghlan.Ach, cha robh am prìomh cheum dehydration a chaidh fhaicinn ann an salann fìor-ghlan aig 50 ° C ri fhaicinn anns na lùban a’ cleachdadh an inneal-ceangail.An coimeas ri sin, sheall am measgachadh ceangail dà stùc aig 20.2 ° C agus 94.1 ° C, nach deach a thomhas airson an t-salann fhìor (Fig. 10b).Aig teòthachd 150 ° C, tha an eadar-dhealachadh mòr a chaidh fhaicinn a rèir 7.2 g / m2 gach aonad de raon an adsorber.
Cha tug am measgachadh de HEC agus sinc sulfate (ZnSO4) toraidhean iomchaidh (Figear 11).Cha do nochd mion-sgrùdadh TGA air a’ mheatailt còmhdaichte pròiseasan dehydration sam bith.Ged a tha cuairteachadh agus cumail suas a ’chòmhdaich air a thighinn air adhart, tha na feartan aige fhathast fada bho bhith as fheàrr.
Is e an dòigh as sìmplidh air snàithleach meatailt a chòmhdach le còmhdach tana agus èideadh a bhith a’ lìonadh fliuch (Fig. 12a), a tha a ’toirt a-steach ullachadh an t-salann targaid agus lìonadh snàithleach meatailt le fuasgladh uisgeach.
Nuair a bhios tu ag ullachadh airson uisgeachadh fliuch, bidh dà phrìomh dhuilgheadas ann.Air an aon làimh, tha teannachadh uachdar an fhuasglaidh saline a ’cur casg air an leaghan a thoirt a-steach don structar porous gu ceart.Chan urrainnear criostalachadh air an uachdar a-muigh (Fig. 12d) agus builgeanan èadhair glaiste taobh a-staigh an structair (Fig. 12c) a lughdachadh ach le bhith a’ lughdachadh teannachadh an uachdair agus a’ fliuchadh an sampall le uisge grùide.Tha sgaoileadh èiginneach san sampall le bhith a’ falmhachadh an èadhair taobh a-staigh no le bhith a’ cruthachadh sruthadh fuasglaidh san structar nan dòighean èifeachdach eile gus dèanamh cinnteach à lìonadh iomlan an structair.
B 'e an dàrna duilgheadas a thachair rè an ullachaidh am film a thoirt air falbh bho phàirt den t-salann (faic Fig. 12b).Tha an t-iongantas seo air a chomharrachadh le bhith a’ cruthachadh còmhdach tioram air an uachdar sgaoilidh, a chuireas stad air tiormachadh air a bhrosnachadh le convective agus a thòisicheas air a’ phròiseas a tha air a bhrosnachadh le sgaoileadh.Tha an dàrna inneal mòran nas slaodaiche na a 'chiad fhear.Mar thoradh air an sin, tha feum air teòthachd àrd airson ùine tiormachaidh reusanta, a tha a 'meudachadh chunnart gum bi builgeanan a' cruthachadh taobh a-staigh an t-sampall.Tha an duilgheadas seo air a rèiteachadh le bhith a 'toirt a-steach dòigh eile airson criostalachadh stèidhichte chan ann air atharrachadh co-chruinneachaidh (falamhachadh), ach air atharrachadh teòthachd (mar a tha san eisimpleir le MgSO4 ann am Fig. 13).
Riochdachadh sgeamaigeach den phròiseas criostalachaidh aig àm fuarachadh agus dealachadh ìrean cruaidh is leaghan a’ cleachdadh MgSO4.
Faodar fuasglaidhean salainn shàthaichte ullachadh aig no os cionn teòthachd an t-seòmair (HT) a’ cleachdadh an dòigh seo.Anns a 'chiad chùis, chaidh criostalachadh a dhèanamh le bhith a' lùghdachadh an teòthachd fo teòthachd an t-seòmair.Anns an dàrna cùis, thachair criostalachadh nuair a chaidh an sampall fhuarachadh gu teòthachd an t-seòmair (RT).Is e an toradh measgachadh de chriostalan (B) agus sgaoilte (A), agus tha am pàirt leaghaidh dheth air a thoirt air falbh le èadhar teann.Bidh an dòigh-obrach seo chan ann a-mhàin a ’seachnadh cruthachadh film air na hydrates sin, ach bidh e cuideachd a’ lughdachadh na h-ùine a dh ’fheumar airson stuthan eile ullachadh.Ach, bidh toirt air falbh leaghan le èadhar teann a’ leantainn gu criostalachadh a bharrachd air an t-salann, a’ leantainn gu còmhdach nas tiugha.
Tha dòigh eile a dh’fhaodar a chleachdadh airson uachdar meatailt a chòmhdach a’ toirt a-steach cinneasachadh dìreach de shalainn targaid tro ath-bheachdan ceimigeach.Tha grunn bhuannachdan aig luchd-iomlaid teas còmhdaichte a chaidh a dhèanamh le bhith ag ath-bhualadh searbhagan air uachdar meatailt ìnean is phìoban, mar a chaidh aithris san sgrùdadh a rinn sinn roimhe.Mar thoradh air a bhith a’ cleachdadh an dòigh seo air snàithleach thàinig droch thoraidhean mar thoradh air cruthachadh ghasaichean rè an ath-bhualadh.Bidh cuideam nam builgeanan gas hydrogen a’ togail suas taobh a-staigh an probe agus a’ gluasad mar a thèid an toradh a chuir a-mach (Fig. 14a).
Chaidh an còmhdach atharrachadh tro ath-bhualadh ceimigeach gus smachd nas fheàrr a chumail air tiugh agus cuairteachadh a ’chòmhdaich.Tha an dòigh seo a’ ciallachadh a bhith a’ dol seachad air sruth ceò searbhach tron ​​t-sampall (Figear 14b).Thathas an dùil gun lean seo gu còmhdach èideadh le bhith ag ath-bhualadh leis an t-substrate meatailt.Bha na toraidhean riarachail, ach bha am pròiseas ro shlaodach airson a bhith air a mheas mar dhòigh èifeachdach (Fig. 14c).Faodar amannan freagairt nas giorra a choileanadh le teasachadh ionadail.
Gus faighinn thairis air eas-bhuannachdan nan dòighean gu h-àrd, chaidh sgrùdadh a dhèanamh air dòigh còmhdach stèidhichte air cleachdadh adhesives.Chaidh HEC a thaghadh stèidhichte air na toraidhean a chaidh a thaisbeanadh san earrann roimhe seo.Chaidh a h-uile sampall ullachadh aig 3% wt.Tha an inneal-ceangail air a mheasgachadh le salann.Bhathar a’ ro-làimhseachadh na snàithleach a rèir an aon mhodh-obrach ris na h-asnagan, ie air am bogadh ann an 50% vol.taobh a-staigh 15 mionaidean.searbhag sulfuric, an uairsin air a bogadh ann an sodium hydroxide airson 20 diogan, air a nighe ann an uisge grùide agus mu dheireadh air a bogadh ann an uisge grùide airson 30 mionaid.Anns a 'chùis seo, chaidh ceum a bharrachd a chur ris mus deach an lìonadh.Bog an sampall airson ùine ghoirid ann am fuasgladh salainn targaid caol agus tiormaich aig timcheall air 60 ° C.Tha am pròiseas air a dhealbhadh gus uachdar a’ mheatailt atharrachadh, a’ cruthachadh làraich nucleation a leasaicheas cuairteachadh a’ chòmhdaich aig an ìre mu dheireadh.Tha aon taobh aig an structar snàithleach far a bheil na filamentan nas taine agus air am pacadh gu teann, agus air an taobh eile far a bheil na filamentan nas tiugh agus nas lugha de chuairteachadh.Tha seo mar thoradh air 52 pròiseas saothrachaidh.
Tha geàrr-chunntas air na toraidhean airson clorid cailcium (CaCl2) agus dealbhan ann an Clàr 1. Deagh chòmhdach às deidh inoculation.Bha eadhon na iallan sin aig nach robh criostalan follaiseach air an uachdar air faileasan meatailteach a lughdachadh, a’ nochdadh atharrachadh ann an crìochnachadh.Ach, às deidh dha na sampallan a bhith air an lìonadh le measgachadh uisgeach de CaCl2 agus HEC agus air an tiormachadh aig teòthachd timcheall air 60 ° C, chaidh na còmhdach a chuimseachadh aig croisean-rathaid nan structaran.Is e seo buaidh a tha air adhbhrachadh le teannachadh uachdar an fhuasglaidh.Às deidh a bhith bog, bidh an leaghan fhathast taobh a-staigh an t-sampall air sgàth teannachadh uachdar.Gu bunaiteach tha e a 'tachairt aig crois-rathaid structaran.Air an taobh as fheàrr den eisimpleir tha grunn thuill làn de shalainn.Mheudaich an cuideam 0.06 g/cm3 às deidh còmhdach.
Bha còmhdach le magnesium sulfate (MgSO4) a 'toirt a-mach barrachd salainn gach aonad tomhas (Clàr 2).Anns a 'chùis seo, is e an àrdachadh tomhais 0.09 g/cm3.Mar thoradh air a’ phròiseas sìolachaidh chaidh sampall farsaing a chòmhdach.Às deidh a ’phròiseas còmhdachaidh, bidh an salann a’ blocadh raointean mòra de thaobh tana an t-sampall.A bharrachd air an sin, tha cuid de raointean den matte air am bacadh, ach tha cuid de porosity air a chumail.Anns a 'chùis seo, tha e furasta a bhith a' faicinn cruthachadh salainn aig crois-rathaid nan structaran, a 'dearbhadh gu bheil am pròiseas còmhdach gu ìre mhòr mar thoradh air teannachadh uachdar an leaghan, agus chan e an eadar-obrachadh eadar an salann agus an t-substrate meatailt.
Sheall na toraidhean airson measgachadh strontium chloride (SrCl2) agus HEC feartan coltach ris na h-eisimpleirean roimhe (Clàr 3).Anns a 'chùis seo, tha taobh nas taine an t-sampall air a chòmhdach cha mhòr gu tur.Chan eil ach pòlaichean fa leth rim faicinn, air an cruthachadh aig àm tiormachadh mar thoradh air smùid a leigeil ma sgaoil bhon sampall.Tha am pàtran a chaidh fhaicinn air an taobh matte glè choltach ris a’ chùis roimhe, tha an sgìre air a bhacadh le salann agus chan eil na snàithleanan air an còmhdach gu tur.
Gus measadh a dhèanamh air buaidh adhartach an structair snàithleach air coileanadh teirmeach an neach-iomlaid teas, chaidh giùlan teirmeach èifeachdach an structair snàithleach còmhdaichte a dhearbhadh agus a choimeas ris an stuth còmhdach fìor.Chaidh giùlan teirmeach a thomhas a rèir ASTM D 5470-2017 a ’cleachdadh an inneal pannal còmhnard a chithear ann am Figear 15a a’ cleachdadh stuth iomraidh le giùlan teirmeach aithnichte.An coimeas ri dòighean tomhais neo-ghluasadach eile, tha am prionnsapal seo buannachdail airson stuthan porous a chaidh a chleachdadh san sgrùdadh gnàthach, leis gu bheil na tomhais air an coileanadh ann an staid sheasmhach agus le meud sampall gu leòr (sgìre bunaiteach 30 × 30 mm2, àirde timcheall air 15 mm).Chaidh sampaill den stuth còmhdach fìor (iomradh) agus an structar snàithleach còmhdaichte ullachadh airson tomhasan taobh an t-snàithleach agus ceart-cheàrnach ri stiùireadh an t-snàithleach gus measadh a dhèanamh air buaidh seoltachd teirmeach anisotropic.Bha na sampallan air an cur sìos air an uachdar (grit P320) gus a’ bhuaidh a tha aig garbh an uachdair a lughdachadh mar thoradh air ullachadh sampall, nach eil a’ nochdadh an structair taobh a-staigh an t-sampall.