北京化工大学学报（自然科学版）

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温世鹏, 柳东海, 许宗超, ;黎研, 彭同凯, 张立群, 刘力

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 1-14.

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石墨烯材料由于其超薄的纳米片层结构，优良的导热、导电功能特性，在弹性体复合材料领域已经取得了众多的应用，并赋予了橡胶复合材料更强的动静态力学性能以及导电导热等功能性。本文从石墨烯的制备开始，重点综述了石墨烯的制备及表面修饰，石墨烯/弹性体制备方法，以及复合材料的各项性能，并阐述了三者之间的相互关联。最后提出了石墨烯/弹性体纳米复合材料领域未来应关注的科学和技术问题。

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热态气-液多层桨搅拌槽内的气液分散和传质性能

张津津, 高正明, 尹连清, 包雨云

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 15-20.

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在直径为0.30m的不锈钢搅拌槽中，采用半椭圆管盘式涡轮(HEDT)为底桨，上提操作的宽叶翼形桨(WH_U)为中、上层桨的三层组合桨，研究了25～80℃范围内气-液两相体系中的气液分散和传质性能。结果表明，气含率随温度升高而明显降低，80℃时的气含率仅为25℃时气含率的58.8%；容积传质系数（k_La）受温度的影响很小，温度从25℃上升到80℃，k_La仅增大了2%，理论计算得出80℃下k_La比25℃下增大4%，与实验值基本相符；依实验数据关联得到不同温度下的气含率和k_La与温度、功率和表观气速的经验关联式以及无因次准数关联式，关联式计算值与实验值误差在±10%以内。通过对比经验关联式中功耗、表观气速和温度的指数可以看出，气含率受温度影响最大，表观气速对气含率的影响大于功耗对气含率的影响；而功耗对k_La的影响最大，功耗影响的指数分别是表观气速和温度对k_La影响指数的2倍和4倍。

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Cu₃(BTC)₂的改性及其填充PDMS/PEI膜的分离性能

黄风菱,丁忠伟,刘丽英

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 21-25.

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采用水热法合成Cu₃(BTC)₂晶体，应用3种不同硅氧烷分别对Cu₃(BTC)₂晶体材料进行表面改性并进行XRD、疏水性能和FI-IR表征。将晶体填充到PDMS/PEI复合膜内制得填充膜，以CO₂渗透通量和CO₂/N₂分离因子为指标对其进行评价，最后使用最佳改性材料K-Cu₃(BTC)₂对填充膜进行填充率影响的考察。研究结果表明，Cu₃(BTC)₂晶体成功改性且晶型未被破坏；在实验考察范围内，Cu₃(BTC)₂改性后的填充膜比未改性时渗透通量减少9.62%，分离因子提升21.13%；填充率为20%时，填充膜的渗透通量与分离因子分别比填充率为10%时提升16.57%和9.01%。

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适用生物质及煤热解CFD模拟的DAEM近似计算方法

马艺桠, 祁娟, 赵欣磊, 刘辉

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 26-30.

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生物质以及煤粒的复杂热解反应可用分布活化能模型（DAEM）模拟，但将此模型直接应用于计算流体力学（CFD）模拟计算量极大，因为在每个时间步中对每个计算网格都要计算多重积分。因此，本文提出了DAEM的近似计算方法以使其能够合并在CFD程序的计算中。简化后的模型能够较精确预测热解产物产率和生成速率；此外，改进后的模型的计算量大大减少，可适用于较宽泛的加热环境下，且模型预测结果与生物质或煤粒热解实验得到的结果能够很好的吻合。

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金属锌改性HZSM-5催化的固定床反应器中甲醇芳构化工艺条件优化研究

王德亮，屈一新，张永坤，王际东

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 31-36.

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通过等体积浸渍法制备了Zn改性的HZSM-5催化剂，并在连续流动固定床反应器上研究了Zn-HZSM-5催化剂的甲醇芳构化性能。结合X射线衍射（XRD）、吡啶吸附傅立叶变换红外光谱（Py-IR）、N2吸附-脱附方法对金属锌改性HZSM-5催化剂进行了表征。考察了Zn负载量和操作条件对甲醇芳构化反应的影响，并针对甲醇芳构化反应过程中强放热导致催化剂床层温升过高而使催化剂结焦失活的现象，探讨了催化剂床层温度控制的影响因素。研究结果表明，锌改性HZSM-5的最佳负载量（质量分数）区间为2%～3%；2.5%Zn-HZSM-5催化的固定床反应器中甲醇芳构化的最优工艺条件为常压，400～430℃，甲醇质量空速小于2h-1；降低甲醇水溶液中甲醇物质的量比、加大气相空速中氮气分压均能降低催化剂床层的温升。

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硫磺回收工艺的动态模拟

李复，吴慧雄，解娅男

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 37-41.

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对克劳斯法硫磺回收生产工艺进行了动态模拟，建立了燃烧炉反应器和转换反应器的数学模型。通过对反应装置物料流动方式的分析，结合反应动力学、物料衡算和能量衡算，建立了燃烧炉反应器的全混流数学模型以及转换反应器的一维拟均相数学模型，并选用序贯模块法计算。通过对动态模拟的数值与实测值结果比较，证明了建立的数学模型能够很好地模拟工艺流程。

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以TEMPO为媒介电化学氧化解聚微晶纤维素的研究

李欢，陈咏梅，李改云，刘佳，万平玉

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 42-49.

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对以2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)为媒介阳极电解解聚微晶纤维素（MCC）的条件及效果进行了研究。研究结果表明，60g/L MCC在（25±5）℃,含有0.2mol/L Na₂CO₃-NaHCO₃（pH=10.0）和1.5g/L TEMPO的电解液中，以石墨电极为阳极0.80V（vs.Ag/AgCl）下恒电位电解会在MCC中引入羧基；当引入羧基量达到2.0mmol/g时，55%的MCC解聚为水溶性低聚糖、纳米纤维素、纤维二糖及葡萄糖，继而在150℃水热反应釜中水解处理，MCC的解聚率可达82%；而未经电化学氧化解聚处理的MCC在150℃水热反应釜中水解处理的解聚率不到1%。

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羟基基团对咪唑啉衍生物在H₂S/CO₂体系中缓蚀性能的影响

赵景茂，赵起锋，赵雄，于勇，谷丰

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 50-54.

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用硬脂酸、十二羟基硬脂酸分别与二乙烯三胺、羟乙基乙二胺合成了4种咪唑啉衍生物。通过在H₂S/CO2体系中采用动态腐蚀失重、接触角、AFM力曲线测试和电化学方法，研究了咪唑啉衍生物引入羟基基团后对其缓蚀性能和缓蚀剂膜的疏水性能的影响。测试结果表明，咪唑啉衍生物烷基链上引入羟基后接触角变大，粘附力升高，疏水效果更好；动态失重和电化学测试表明亲水基团和疏水基团都含有羟基时咪唑啉衍生物的缓蚀效果最好。

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PAN溶液极性对相分离后聚合物晶态结构的影响

崔东旭，王蔚，张校，徐樑华

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 55-59.

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利用紫外光谱、流变、XRD等分析方法，研究了溶液极性对PAN晶态结构形成的影响。研究结果发现，PAN溶液中溶剂的极性能够通过影响溶液中PAN分子链的存在状态，导致相分离后聚合物晶态结构产生差异。随着溶剂极性的增大，溶剂分子与PAN大分子链间的相互作用力增强，溶液特性黏度、表观黏度等依次增大，PAN分子链段逐渐舒展，在相同凝固条件下得到的聚合物结晶度逐渐减小，晶粒尺寸依次增大。

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非异氰酸酯法合成脂肪族热塑型聚(酰胺-醚-氨酯)及其性能研究

王国良，赵京波，张军营

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 60-65.

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利用己二氨酯二醇与二（β-羟乙基）己二酰胺、二缩三乙二醇以及三缩四乙二醇，在170℃减压条件下，通过氨酯交换、熔融缩聚，合成了系列带有酰胺键及醚键的热塑型聚氨酯（TPAEUs）。经红外、核磁、GPC、广角X射线衍射、DSC、TGA和力学性能测试表明，此类TPAEUs的M_n为18500，熔点为144.9℃，拉伸强度达17.6MPa，断裂伸长率在10%～79%之间，具有较高的熔点及较好的强度和韧性。

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熔体微分静电纺丝聚丙烯纤维的吸油性能研究

曾良滨,何雪涛,谭晶,吴卫逢,杨卫民,李好义

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 66-71.

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利用自制熔体微分静电纺丝装置制备不同纺丝温度条件的聚丙烯纤维。获得纤维的平均直径为810nm，单个喷头产量达13 g/h;电纺纤维接触角分布在140°～150°,对比数据发现接触角与纤维直径无明显关系;聚丙烯纤维棉相对机油的最大初始吸油率、吸油倍率和保油率分别为235、158和62 g/g。初步探究吸油机理表明，吸油倍率随纤维直径的减小、孔隙率的增加、油品黏度的增加有增大的趋势,纤维样本重复吸/放油7次后，其吸油倍率为原来的59%～78%。

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氮掺杂石墨烯凝胶的制备及其氧还原催化性能

连文涛;孙嘉广

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 72-77.

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以氧化石墨烯为原料，采用水热法合成出具有三维网络结构的氧化石墨烯凝胶，并与氨气在高温下反应制得具有三维多孔结构的氮掺杂石墨烯凝胶（N-G-F）。通过SEM、TEM、BET、XPS等分析手段对N-G-F的形貌结构及组成进行了系统表征，使用旋转圆盘电极测试了其对氧还原反应的催化活性。结果表明，N-G-F的氧还原反应具有高起始电位（-0.1 V）、四电子转移的反应特征和高的动力学电流密度（9.1 mA/cm2），高于商业化Pt-C的电催化性能。

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蒲葵籽活性单体的分离及其抗癌活性研究

柳雷,熊常健,朱岳麟,周洪文,马胜东

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 78-83.

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通过乙醇浸提、乙酸乙酯萃取、减压蒸馏得到蒲葵籽乙酸乙酯相，经过硅胶色谱柱及TLC分离、结晶及重结晶等方法，获得7种主要的单体化合物，质谱表征结果显示分别为豆甾醇、薯蓣皂苷元、棕榈酸乙酯、小麦黄素、芹菜素、β-胡萝卜苷和正十六酸，其中薯蓣皂苷元首次从蒲葵籽乙酸乙酯相中获得。对分离出的单体化合物进行MTT法抗肿瘤实验，结果表明：薯蓣皂苷元及β-胡萝卜苷对肝癌细胞株Bel-7402、宫颈癌细胞株Hela及胃癌细胞株SGC7901的生长具有明显的抑制作用，是蒲葵籽抑制癌细胞功能的主要有效成分。

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并联离心压缩机组运行方案的节能研究

张杨, 曹明强, 马屈杨, 许峥, 杨国安

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 84-89.

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为了实现天然气压气站并联运行的两台离心压缩机在工况条件变化时能够达到最佳运行状况，重点研究了如何速选取合理的机组运行方案。在分析了压缩机能耗与流量分配比例的关系，推导出输气能耗的理论计算公式，比较了两台均不回流、单台回流和两台回流等3种不同方案下能耗的基础上，得到更合理可行的方案，并通过实验验证；结合压缩机的防喘振控制和输气能耗，制定了方案选取的范围，为压气站的相关调节方法提供参考。

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高速电主轴热特性仿真与实验研究

张宸菥, 陈立芳, 王维民, 刘福国

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 90-96.

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对高速电主轴温度场分布随转速的变化规律进行了研究。通过在外壳上布置一定数量的温度传感器，对不同转速下的外壳温度进行实时测量，并将实验结果与ANSYS的模拟结果进行对比，验证了采用在电主轴外壳上布置多个测点测量与仿真相结合的方法来预测电主轴内部温度场分布的可行性；另外还分析了在不同转速下，高速电主轴关键部位的温升，仿真结果表明：主轴在6000~10000 r/min时，温升呈线性增加，在大于10000 r/min后，温升以指数规律增加。

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电-液驱动撞针式成型喷射系统的键合图建模及实验验证

郑大龙, 闫宝瑞, 罗祎玮, 信春玲, 何亚东

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 97-102.

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为了实现微液滴喷射增材成型制造过程中微量高黏性熔体快速、精确的喷射，并探究系统参数对喷射过程的影响，本文提出一种电-液混合驱动的机械撞针式液滴喷射成型方法，对微量熔体进行喷射；同时，构建了该系统的键合图（bond graph）模型，该模型能有效耦合各能域变量；最后利用Matlab仿真模拟系统的键合图模型，通过实验验证了该模型的正确性。

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基于曲率熵和高斯混合模型的 DEM 简化算法研究

李晓阳,张帆,祝海江,胡伟,李伟

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 103-108.

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针对现有数字高程模型(DEM, digital elevation model)简化算法对地形变化复杂区域的简化效果不够理想的问题,提出了一种基于高斯混合模型(GMM, Gaussian mixture model)和曲率熵的 DEM 精简算法。该算法首先根据 DEM 数据的高程信息对其进行聚类,将体现地形局部几何信息的熵与曲率相结合作为简化指标,针对不同的子类依据曲率熵的大小进行不同程度的精简。 GMM 聚类算法的引入能够保证各种地形数据在简化的过程中均得到一定程度上的保留,不会在平坦的区域简化过多的数据从而造成数据的不连续性。实验结果表明,与传统的简化算法相比,本文提出的算法具有高精度、数据空洞小、地形保持度高的特点,更加适合结构复杂、变化多样的地形。

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方差缩减技术在 GARCH 类定价模型中的应用

薛原，曹小龙，胡云姣

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 109-114.

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利用 GARCH、EGARCH 模型对离散障碍期权的定价进行实证研究。同时,使用拟蒙特卡洛模拟方法来避免随机数不均匀的问题,并加入方差减少技术来进行优化。结果表明:GARCH 类定价模型能更好的估计期权价格,并且拟蒙特卡洛方法和方差减少技术同样能在 GARCH 类定价模型中很好地提高估计精度,减小模拟误差。

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基于 ARMA 与 BP 神经网络模型的产品质量安全风险预测

周荣喜;蔡小龙;崔清德;徐步祥

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 115-119.

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主要通过对产品伤害人数的预测来表征产品质量安全风险。依据产品伤害人数的时间序列数据,建立较为稳定的 ARMA 模型和 BP 神经网络模型对产品伤害人数做出了科学的预测;并对两种预测方法进行了实证结果比较与分析,为管控产品质量安全风险提供方法支持。

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旋转液膜反应器倾斜角对临界流量影响的研究

董利君,许兰喜,艾俐博

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 120-123.

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针对旋转液膜反应器的不同倾斜角和不同夹缝宽度下的临界流量进行了数值模拟。结果表明,对给定的转速,临界流量与倾斜角之间大致呈二次抛物的关系,并且存在临界角使得反应器的临界流量达到最大;当转速增大时,相应的临界角会递减,并最终趋于一个稳定值;当夹缝宽度变小时,这个稳定值几乎不变。

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基于MMRA矩阵值小波紧框架的OEP的研究

王友全,崔丽鸿

北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(6): 124-128.

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研究了基于矩阵值多分辨分析(MMRA)的矩阵值小波紧框架的斜扩展原理(OEP),建立了矩阵值小波紧框架的OEP 及其等价刻画且给出了详细的证明。与此同时,揭示出多小波框架与矩阵值小波框架之间的内在联系。

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2015年, 第42卷, 第6期　刊出日期：2015-12-30

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