聚苯乙烯泡沫塑料是一种价廉、质轻、来源丰富的石油副产品，用途广泛，在包装、装饰及广告领域有着重要的地位。特别是近年来，我国制造业中真空实型消失模铸造技术的飞速发展，需要应用大量的聚苯乙烯消失模；在广告、装饰装潢领域，应用日趋广泛。目前国内外聚苯乙烯材料成形加工技术，有两种方法：对大批量生产，采用一次发泡聚苯乙烯泡沫珠粒，在模具中发泡成型的方法。这种方法除需

本项目团队基于泡沫除尘机理和激光散射测尘原理,以粉尘实时监测技术、除尘剂智能配置技术、粉尘自动捕捉技术和系统智能调控技术等为核心，研发了一套智能化泡沫除尘系统。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 程丞 安全科学与工程学院/安全工程 2018/2022 刘苏雨 安全科学与工程学院/安全工程 2018/2022 吴逸飞 安全科学与工程学院/消防工程 2018/2022 柴钏润 安全科学与工程学院/安全工程 2019/2023 伍珊 安全科学与工程学院/安全工程 2019/2023 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 李尧斌 安全科学与工程学院/安全工程 硕导/副教授 煤矿瓦斯防治理论与技术 四、项目简介 本项目团队基于泡沫除尘机理和激光散射测尘原理,以粉尘实时监测技术、除尘剂智能配置技术、粉尘自动捕捉技术和系统智能调控技术等为核心，研发了一套智能化泡沫除尘系统。利用激光测尘仪和在线粒度分析仪对目标空间的粉尘浓度及粒径分布进行实时监测，自动调节水箱、药泵的水、药比例，通过360°可调的泡沫喷射装置和漩涡气泵调节泡沫喷射的方位及压力，进而实现对粉尘的高效、精准捕捉和沉降，除尘效率高达98%，解决了现有除尘装置存在的工作方式耗能、工作效率低等痛点问题，实现了除尘工作的高度无人化、智能化。

本发明涉及一种桥梁拱上填料用泡沫混凝土，所述泡沫混凝土由以下质量份组成，PⅡ52。5或42。5水泥500600份，锂渣60240份，水250300份，发泡剂24份，减水剂34份，耐碱玻璃纤维1030份，乳液防水剂25份，苯丙乳胶粉12100份，增稠剂13份。待泡沫混凝土浇筑28d后，在泡沫混凝土混凝土表面浸渍硅烷杂化有机硅防水涂料。本发明涉及的桥梁拱上填料用泡沫混凝土与普通泡沫混凝土相比沉降率低，吸水率低，耐久性更好，同时采用锂渣作为填料，解决了废弃锂渣的污染问题。

成果与项目的背景及主要用途： 泡沫铝材是一种新型的功能材料，一般孔隙率在 45％～98％之间，根据孔隙特点分为开孔与闭孔两种，各国学者早在 40 年代后期就对泡沫金属材料有所研究，但由于发泡工艺与孔的尺寸很难控制，一直未得到发展，直到 80 年代中期以后才取得长足进展，开发出了一些有工业价值的生产工艺。目前，日本与德国在研究、生产与应用泡沫铝材与其他金属泡沫方面居世界领先地位。我国对泡沫铝材的研究始于 80 年代后期，并取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破性的成就，仍处于起步阶段。 目前，泡沫铝的应用主要有：防火和吸音板、冲击能量吸收材料、建筑板、半导体气体扩散盘、热交换器、电磁屏蔽物等方面。还应用于冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域，应用范围还在不断扩大。 技术原理与工艺流程简介： 本课题采取的是传统的粉末冶金工艺，把铝粉和造孔剂混合后，压制成预制件，在热水中将造孔剂溶解掉，然后在真空炉中对预制件进行真空烧结，就得到了开孔泡沫铝。本试验方法具有以下优点： 1.采用的粉末冶金法可以制备复杂形状的试样，工艺简单容易实现。 2.通过改变工艺参数可以十分容易地控制孔隙率、孔形状及孔的大小。这一点是其它方法难以做到的。 3.采用的造孔剂为尿素、碳酸氢铵，成本低、形状可控且容易去除。 技术水平及专利与获奖情况： 1. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, J.J. Li. Processing of open cell aluminum foams with tailored porous morphology. Scripta Mater 53(2005)781-785.(JCR 工程技术二区，2004 年影响因子 2.112,检索号：952BD.同时被 Ei 检索，检索号：05289206237) 2. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, X.W. Du, J.J Li, H.C.Man. A novel method for making open cell aluminum foams by powder sintering process. Mater lett 59(2005)3333-3336. (JCR 工程技术 三区，2004 年影响因子 1.186) 3. 姜斌，赵乃勤. 泡沫铝的制备方法及应用进展.金属热处理. 30(2005)36-40.（Ei 检索，检索号：05279197817） 应用前景分析及效益预测： 泡沫铝以其独特的结构而具有许多优异的性能，它不仅具有多孔材料所具有的轻质特性，还具有金属所具有的优良的力学性能和热、电等物理性能，如渗透、阻尼、能量吸收、高比表面积、电磁屏蔽等性能。目前，泡沫铝材已经广泛应用于防火装饰材料、冲击能量吸收材料、热交换器等。由粉末冶金法制备的泡沫铝工艺简单，成本低廉，可以制备复杂形状的试样。并且通过改变工艺参数可以容易地控制孔隙率、孔形状及孔的大小，这一点是其它方法难以做到的。所以本方法有推广应用价值。 应用领域： 泡沫铝的应用主要有：防火和吸音板、冲击能量吸收材料、建筑板、半导体扩散器盘、热交换器、电磁屏蔽物等方面。还可广泛应用于冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域。 合作方式及条件：合作开发

半焦是利用低变质非炼焦煤低温干馏所制得的固体产物，以其固定碳含量高（ >82% ）、电阻率高、化学活性高、灰分低（ <6% ）、低铝、低硫（ <0.3% ）、低磷等特性，已逐步取代冶金焦而广泛应用于电石、铁合金、碳化硅等产品的生产。在半焦生产过程中，约有 10% 的半焦焦粉因粒度小，不符合生产工艺要求而未能加以利用。本项目 通过在半焦焦末中添加金属、金属化合物或非金属及其化合物并进行中低温热处理，在比通常石墨化所必要的温度更低时进行石墨化，并且因为金属或非金属粒子与碳原子的结合可同时实现功能化石墨粉的制备。可作为功能材料、添加剂、电极材料、贮氢材料等，广泛应用于国防和民用领域，成为现代工业及高、新、尖技术发展必不可少的非金属材料。

石墨电极在是冶金化工领域的大宗消耗材料，尤其是在钢铁冶金、铝电解、镁电解、多晶 硅、稀土冶金等高能耗产业，电极石墨的电阻率是影响产品能耗的关键因素之一，仅以镁电解 为例，以目前最大的430kA金属镁电解槽来计算，阳极石墨电阻率每降低1Ωμ. m，将使每吨镁 直流能耗下降375kWh，其节能效果十分明显。目前我国电极石墨的电阻率一般在8-12Ωμ. m， 国外最先进指标为5Ωμ. m，我国的产品与国外相比差距较大，是造成冶金行业高能耗的原因之 一。本课题组开发了新型电极石墨制造工艺与配方，产品电阻率已经达到5.02Ωμ. m,与国际最 好水平相当，对促进节能降耗具有重要价值。 该技术主要是优化了新型石墨配方与制备工艺，大大降低石墨电阻率，同时提高了石墨电 极强度，经过表面处理的石墨电极，抗氧化强度提高了188倍，大大延长石墨电极高温腐蚀条 件下的使用寿命。

一、 项目简介石墨是典型的层状结构材料，具有良好的导电性，润滑性，化学稳定性。被广泛用于冶金、电气、机械等工业领域。直接使用却具有密度大，分散度差等缺点。 石墨烯是碳原子紧密堆积成的单层蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是一种二维晶体，是构建其他维数碳质材料（如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨）的基本单元。其性能远远高于石墨材料。石墨烯的理论研究已有 60 多年的历史，但一直以来，人们普遍认为这种严格的二维晶体结构由于热力学不稳定性而难以独立稳定存在。直到 2004 年，英国曼彻斯特大学的研究组利用胶带剥离高定向石墨的方法获得了独立存在的二维石墨烯晶体，为二维体系的实验研究提供了广阔的空间。目前石墨烯的制备方法有微机械剥离法、化学气相沉积法（CVD）、外延生长法、电化学法、氧化石墨还原法等，其中机械剥离法得到的石墨烯片量少，随机性大；CVD方法和外延生长法大多以SiC作为基底，成本高，可控性差；电化学方法的得到的石墨烯量较少，不易控制。氧化石墨还原法是通过在石墨表面引入含氧官能团，增大层间距，从而减小层之间的范德华力，然后通过超声等方法改变其杂化状态，再通过还原得到石墨烯。氧化石墨还原法以其低成本的优点成为目前使用最广泛的方法之一，本发明涉及一种采用溶剂热法在低温下制备氧化石墨烯的方法，属于功能材料制备技术领域。二、 项目技术成熟程度目前氧化石墨烯的制备方法主要是Hummers方法。该方法在敞开体系中，需要在制备氧化石墨烯的过程中采用先降温，再分两步升温的三步法, 以及冷凝回流等辅助设备，过程中需要精确控制反应温度且温度高达98 °C，制备出来的氧化石墨烯还需要长时间超声，步骤繁琐，产物的浓度较低，不适合大量生产。本项目采用溶剂热法在低温下制备氧化石墨烯，减少了氧化剂的用量和生产时间。氧化石墨可以通过处理得到具有不同分散特性的母液。也可以直接进行还原,得到石墨烯。而且样品在不干燥的条件下极易溶于水等溶剂，产量较大，大大减少了超声的时间。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）该项目已经申请中国专利并于2013年获得授权 （ZL201110414315.7），与该项目相关的工作也在国际期刊上进行了发表，但是仍有很多问题一直困扰商业化进程。我们实验室也一直在围绕各种问题开展工作。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）石墨烯的水热前驱体为氧化石墨，具有完全拉伸的层间距和外层表面富氧官能团，因此可以根据需求进行各种定向修饰，从而实现其亲水、亲油、高分散度、高电导率等特性，作为添加剂可以有效改善化工、冶金、电气工业材料的性能，从而实现高回报率。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）以石墨为原料，首先需要制备石墨烯的前驱体氧化石墨，再经后处理过程获得各种性能石墨烯材料。由于后处理过程相对繁琐， 耗时耗力，其资金投入完全取决于后处理工艺的优化情况。前期投入100万元，其中包括设备费40万， 原料费10万， 占地100平米，人员5-10人，完全可以达到每天生产1公斤石墨烯产品。六、 生产设备玻璃器皿，反应釜， 超纯水装置，烘箱，超声波设备，电动搅拌器，旋转蒸发仪，离心机等基本设施。七、 效益分析功能化石墨烯是高附加值产品，目前市场上以克为单价销售，价格在500元左右。以每日1公斤生产量计算，每天销售额会达到50万元。八、 合作方式多种方式可以选择，主要是河北工业大学负责产品研发升级，企业一方负责生产与销售。九、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）项目联系人： 任铁真电话： 022 60204909邮箱： rtz@hebut.edu.cn

以石墨烯为模板的少层石墨双炔薄膜的液相范德华外延生长法。以原子级平整的二维石墨烯为基底，采用极低的单体浓度（0.04 mM），在室温下进行偶联反应，通过溶液相范德华外延的方法，成功制备得到了大面积均匀连续的高质量、少层石墨双炔薄膜，高分辨透射电镜和光谱表征证实了其高质量单晶结构。该石墨双炔薄膜为ABC堆垛的三层结构，电子衍射显示石墨双炔/石墨烯薄膜具有两套单晶衍射点，分别对应于石墨双炔和石墨烯的单晶衍射图案，结果表明生长在石墨烯上的石墨双炔与下层石墨烯的晶格取向夹角为14°。

一种利用过硫酸盐及负载铁锰双相复合氧化石墨烯去除水中内分泌干扰物的方法，它涉及一种去除水中内分泌干扰物的方法。本发明的内容是要解决现有去除水中内分泌干扰物的方法去除效率低，成本高，副产物多，吸附剂难回收和不能大规模去除特定有机污染物的问题。方法：一、将过硫酸盐与预处理的水混合；二、调节反应pH值；三、制备负载铁锰双相复合氧化石墨烯；四、投加负载铁锰双相复合氧化石墨烯；五、采用外磁场分离负载铁锰双相复合氧化石墨烯，即完成一种利用过硫酸盐及负载铁锰双相复合氧化石墨烯去除水中内分泌干扰物的方法。使用本发明的方法去除水中内分泌干扰物的去除率可达85％～95％。本发明可以去除水中残余内分泌干扰物。