CeO_2基储氧材料的制备和表征（英文）

用共沉淀法制备了4种CeO_2基储氧材料,并用X射线衍射(XRD),Raman光谱,N_2吸附-脱附(BET方法),H_2程序升温还原(H_2-TPR),氧脉冲技术,X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)表征了其物理化学性质。XRD结果表明,在CeO_2和CeO_2-Al_2O_3 (CA)中只能检测到宽的CeO_2的特征峰,而CeO_2-ZrO_2 (CZ)和CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3 (CZA)中检测到了Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2相,所有的CeO_2基储氧材料中都形成了均匀的固溶体。XPS结果表明,三价铈和四价铈共存于CZ,CA和CZA的表面,而在纯CeO_2中几乎检测不到三价铈的存在。CZA表现出了最佳的织构性能,高的储氧量(OSC)和优异的热稳定性。另外,为了阐释4个样品的差异,提出了一种新的观点:Al~(3+)可能插入了萤石结构的间隙或者高度分散在固溶体中。CZA固溶体可能是由间隙型固溶体和置换型固溶体混合组成的,这一点由CA和CZA中存在2种不同的氧化物或者2种类型的氧通道可以证明。然而,关于这个观点的详细证据还不够充分,需要继续进行深入的研究。     

不同La源对CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3复合氧化物结构和性能的影响（英文）

分别以La_2O_3、La(NO_3)_3·6H_2O和H[La(EDTA)]·16H_2O为La源,采用共沉淀法制备La掺杂Ce O_2-Zr O_2-Al_2O_3复合氧化物样品,即CZA-Ⅰ、CZA-Ⅱ和CZA-Ⅲ,研究不同La源对材料结构和性能的影响。结果表明,前躯体沉淀经1000℃煅烧后样品主要为Ce O_2-Zr O_2相;煅烧温度为1100℃和1200℃时,发现存在γ-Al_2O_3与δ-Al_2O_3相。高温热处理后,CZA-Ⅲ具有比CZA-Ⅰ和CZA-Ⅱ更好的热稳定性。N_2吸附-脱附结果显示,CZA-Ⅲ具有最大的比表面积,其前躯体经1000℃煅烧后所得样品的比表面积值为97.46 m~2/g,且相应的储氧能力(OSC)值也最大,其值为400.27μmol/g,这导致CZA-Ⅲ具有最好的热稳定性和最高的还原温度。然而,当煅烧温度从1100升高到1200℃时,复合氧化物样品的比表面积和储氧性能急剧下降,CZA-Ⅲ的比表面积值降低58.94%,OSC值降低74.56%。     

Y_2O_3或CeO_2对低温渗铝涂层的氧化性能影响（英文）

利用Y_2O_3或CeO_2纳米颗粒替代部分Al_2O_3粉作为填充剂,在Ni基体上,于600℃低温渗铝10 h,制备了2种稀土氧化物改性的低温渗铝涂层。作为对比,采用相同的工艺在Ni基体上利用纯Al_2O_3粉制备了普通渗铝涂层。1000℃下恒温氧化结果表明:Y_2O_3通过抑制θ-Al_2O_3的长大提高涂层的抗氧化性能,而CeO_2则通过促进θ-Al_2O_3向α-Al_2O_3的相变明显提高其抗氧化性能。文中对Y_2O_3或CeO_2是如何影响渗铝涂层的氧化性能进行了分析。     

In~(3+)掺杂CeO_2的固溶度及其储氧能力

以(CH_2OH)2和H_2O的混合溶液为溶剂,Ce(NO_3)_3?6H_2O和In(NO_3)_3?4.5H_2O分别为Ce和In源,采用溶剂热法在200℃下合成了前驱体,再经500℃焙烧2 h制备了In~(3+)掺杂的CeO_2粉末.通过研究一系列In~(3+)的添加浓度,得出In~(3+)掺杂CeO_2中In~(3+)的固溶度为1%(摩尔分数).In~(3+)掺杂对CeO_2形貌的影响不大,固溶In~(3+)前后的CeO_2颗粒形貌均为层状结构,但当In~(3+)的添加量高于固溶度时,出现了细碎的第二相颗粒.In~(3+)饱和掺杂浓度时CeO_2粉末的比表面积高于未掺杂的CeO_2,达到100 m2/g,当In~(3+)的添加量大于等于3%时比表面积有所下降.In~(3+)添加量对储氧能力的影响为:首先,In~(3+)的引入能够明显降低CeO_2的低温还原峰温度;其次,当In~(3+)的添加量为饱和浓度1%时,CeO_2的低温储氧能力由未掺杂的3.6×10-4mol/g提高到4.4×10-4mol/g;当In~(3+)的浓度大于等于3%时,试样的低温储氧能力先有所下降,随后趋于稳定.不同In~(3+)添加量CeO_2粉末的晶格常数、氧空位浓度、比表面积和低温储氧能力都在1%In~(3+)固溶度的位置出现了转折.低温储氧能力与比表面积和氧空位浓度都有关联,是二者综合作用的结果.     

程序升温还原法和程序升温脱附法表征全Pd催化剂

研制的新型储氧材料具有高的储氧量和大的比表面积,显示出良好的抗高温老化性能.将新型的储氧材料作为载体添加到Pd/Al2O3催化剂中,用程序升温还原法(TPR)和程序升温脱附法(TPD)对催化剂Pd/Al2O3、Pd/OSZ及Pd/Al2O3+OSZ性能进行表征,表明储氧材料的添加,影响了Pd的氧化还原性能和氧脱附性能,提高了催化剂的活性.     

Y_2O_3/CeO_2改性的低温渗铝涂层制备和循环氧化性能研究（英文）

利用Y_2O_3/CeO_2纳米颗粒替代部分Al_2O_3粉作为填充剂,在Ni基体上,600℃低温渗铝10 h,制备了Y_2O_3/CeO_2改性的低温渗铝涂层。作为对比,采用相同的工艺在Ni基体上利用纯Al_2O_3粉制备了普通渗铝涂层。对比研究了Y_2O_3/CeO_2是如何影响氧化铝的相变以及渗铝涂层的1000℃时的循环氧化性能。结果发现,Y_2O_3和CeO_2对θ-α相变具有不同的作用:Y_2O_3抑制θ-Al_2O_3的长大,而CeO_2促进θ-α相变。与普通渗铝涂层相比,Y_2O_3/CeO_2改性的渗铝涂层形成粘附性更好的氧化铝膜,提高了渗铝涂层的循环氧化性能。文中对Y_2O_3/CeO_2是如何影响θ-α相变以及渗铝涂层的循环氧化性能进行了分析。     

可还原性载体担载金催化剂低温CO氧化的研究

研究了可还原性载体MnO_x及CeO_2担载纳米金催化剂前后的低温CO催化氧化性能。采用程序升温还原(H_2-TPR)、N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)等表征手段对可还原性载体及担载型金催化剂进行了表征。Au的引入使催化剂样品活性明显增强。Au颗粒与可还原性载体不同的相互作用导致可还原性载体担载金催化剂前后的活性规律发生改变。     

改性Pd/USY分子筛的甲苯吸脱附性能研究

制备了载钯的超稳Y型(USY)分子筛材料Pd/USY,并组合其它贱金属进行改性,得到系列二元与多元改性Pd/USY;利用N_2物理吸附仪、高分辨透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TG)仪、化学吸附仪和X射线衍射(XRD)仪等,表征分析了系列改性Pd/USY分子筛对甲苯的吸附与脱附性能。结果表明,改性后的Pd-Ce-Zr/USY分子筛吸附性能最好,甲苯饱和吸附量高达290.7 mg/g,甲苯高温脱附温度范围为290～360℃,其最佳改性条件为钯负载质量分数为1%,pH值调节至8,煅烧温度为450℃。     

预处理对共沉淀Si_3N_4-Al_2O_3-Y_2O_3复合粉体的影响

利用FTIR、SEM,TEM等手段,研究了预处理对Si_3N_4粉体表面基团、Zeta电位以及共沉淀法制备Si_3N_4-Al_2O_3-Y_2O_3复合粉体形貌的影响。结果表明:Si_3N_4粉体通过酸洗+950℃预氧化处理后,可以在粉体表面形成硅氧烷(Si-O-Si)基团,硅氧烷基团在强碱环境下水解为硅烷醇(Si-OH)基团,所得基团有利于吸附Al~+和Y~+离子;预处理使粉体的等电点向左偏移,当酸洗+950℃预氧化处理后,粉体的p H_(IEP)2,粉体Zeta电位在p H=9时达到-65 m V;酸洗+950℃预氧化处理后共沉淀粉体经过950℃煅烧可以制备出S_3N_4-Al_2O_3-Y_2O_3复合粉体,其中复合粉体中Al_2O_3和Y_2O_3的颗粒尺寸在20~100 nm。     

生物形态的层次CeO_2微管的合成及其催化活性的增强（英文）

以棉花为模板、经硝酸铈溶液浸渍后煅烧,合成多孔结构的生物形态二氧化铈微管材料。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N_2吸脱附程序升温还原(TPR)和CO氧化等手段对样品进行表征。结果表明,合成的材料是由尺寸约9 nm的晶粒组成,复制出原模板的纤维形貌,比表面积(BET)为62.3 m~2/g。与传统CeO_2微粒相比,在CO氧化实验中,所合成的材料表现出极高的催化活性。所合成的纤维状CeO_2在320°C下CO的转化率约为90%,在410°C下CO的转化率达到100%。     

H2O2氧化对铈锆复合氧化物性能的影响研究

以廉价白云石为原料所制备的碳酸氢镁溶液作为沉淀剂合成铈锆复合氧化物,研究沉淀过程中双氧水氧化稀土锆混合料液对铈锆复合氧化物性能的影响。采用XRD、BET、SEM、TPR、O2脉冲化学吸附技术等手段研究了不同氧化时间对铈锆复合氧化物的晶型、比表面积、微观形貌、氧化还原性质和储放氧能力的影响。结果表明:双氧水氧化稀土锆料液不仅可以有效提高铈锆复合氧化物的比表面和高温稳定性,抑制其发生分相,而且可以提高铈锆复合氧化物表面活性氧的数量。随着氧化时间的延长,铈锆复合氧化物的比表面积、老化性能及储氧量增加,氧化时间为30 min时达到最佳效果,其600℃焙烧新鲜比表面积为111.3 m2/g,1000℃老化比表面积为32.9 m2/g,500℃时储氧量为315μmol O2/g;继续延长氧化时间,比表面积、老化性能及储氧量变化不大。     

固体氧化物电化学装置用高温SiO_2-Al_2O_3-BaO-MgO和SiO_2-Al_2O_3-ZrO_2-CaO-Na_2O玻璃陶瓷密封剂（英文）

制备了在燃料电池中作为密封剂使用的操作温度可达700~900°C的SiO_2-Al_2O_3-BaO-MgO和SiO_2-Al_2O_3-ZrO_2-CaO-Na_2O系玻璃陶瓷。采用同步热分析和高温膨胀测量技术,对所研究的玻璃陶瓷的热性能和其与燃料电池用材料(YSZ电解质,合金连接器Crofer22APU,15Х25Т)的匹配性能进行研究。采用原子发射光谱对玻璃陶瓷的元素成分进行分析。结果表明,45%SiO_2-15%Al_2O_3-25%BaO-15%MgO陶瓷的线膨胀系数为10.0×10-6°C-1,60%SiO_2-10%Al_2O_3-10%ZrO_2-5%CaO-15%Na_2O的为9.5×10-6°C-1。采用扫描电镜对YSZ/玻璃陶瓷/Crofer22APU的界面结构进行分析。SiO_2-Al_2O_3-BaO-MgO玻璃中的硅酸盐相发生了晶化,采用拉曼光谱和X射线衍射对晶化产物进行了分析。与非晶玻璃相比,所研究的玻璃陶瓷作为电化学或氧传感器中的密封剂使用时具有更佳的性能指标。而SiO_2-Al_2O_3-ZrO_2-CaO-Na_2O低温非晶陶瓷可以作为燃料电池中的密封剂使用。     

CeO2基储氧材料的制备和表征

用共沉淀法制备了四种CeO₂基储氧材料,并用X射线衍射(XRD),Raman,N₂吸附-脱附(BET方法),H₂程序升温还原(H₂-TPR),氧脉冲技术,X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)表征了其物理化学性质。XRD结果表明在CeO₂ 和CeO₂-Al₂O₃ (CA)中只能检测到宽的CeO₂ 的特征峰,而CeO₂-ZrO₂ (CZ) 和 CeO₂-ZrO₂-Al₂O₃ (CZA)中检测到了Ce_0.75Zr_0.25O₂ 相,在所有的CeO₂基储氧材料中都形成了均匀的固溶体。XPS结果表明三价铈和四价铈共存于CZ,CA和CZA的表面,而在纯CeO₂中几乎检测不到三价铈的存在。CZA表现出了最佳的织构性能,高的储氧量(OSC)和优异的热稳定性。另外,为了阐释四个样品的差异,本文提出了一种新的观点：Al₃₊可能插入了萤石结构的间隙或者高度分散在固溶体中。CZA固溶体可能是由间隙型固溶体和置换型固溶体混合组成的,这一点由CA和CZA中存在两种不同的氧物种或者两种类型的氧通道可以证明。然而,关于这个观点的详细证据还不够充分,需要继续进行深入的研究。     

SiO_2-ZrO_2气凝胶的制备及其对铈的吸附性能研究

采用分相法制备了不同ZrO_2含量的SiO_2-ZrO_2(5%和10%,质量分数)复合气凝胶。借助于SEM、XRD、FT-IR等手段对SiO_2-ZrO_2复合气凝胶的表面形貌、相结构和原子配位状态进行表征,并测试了其对铈的吸附性能。结果表明:SiO_2-ZrO_2复合气凝胶具有连续的多孔网络结构,且晶型呈非晶态;气凝胶中含有大量的Si-O-Zr键,各成分在原子尺度上均匀分布;SiO_2-ZrO_2复合气凝胶对Ce拥有优异的吸附性能,吸附216h后对Ce的最大吸附量为211.56mg/g。     

微-介孔复合孔结构二氧化硅干凝胶的制备及其物理化学性能的研究

采用改进的Stober法制备得到纳米二氧化硅溶胶颗粒,并在空气中对其干燥得到了具有微-介孔复合孔结构的二氧化硅干凝胶。通过粒度测试、TEM、SEM、XRD、FT-IR、PL光谱、N_2吸附-脱附等手段对产物进行全面分析,发现制备的二氧化硅溶胶颗粒平均粒度约23 nm,在乙醇溶液中具有良好的分散性;干燥后的二氧化硅干凝胶呈非晶状态,其表面存在着Si-OH和Si-OR基团。同时,在二氧化硅干凝胶的表面及内部存在着大量的缺陷,因此表现出光致发光性能:在?_(ex)=300 nm的激光的激发下,二氧化硅干凝胶发出紫外(?_(em)=355 nm)的荧光;在?_(ex)=380 nm的光的激发下则发出可见光范围(?_(em)=430 nm)的磷光。N_2吸附-脱附等温线的计算结果表明,二氧化硅干凝胶的比表面积S_(BET)=559m~2/g,孔容0.62 cm~3/g,产物内部同时存在大量微孔和介孔,是作为催化剂载体的理想替代材料。     

溶胶凝胶法制备纳米贵金属稀土复合氧化物研究

通过溶胶凝胶法以无机盐为原料制备纳米贵金属稀土复合氧化物,并采用透射电镜(TEM)、低温氮吸附、X射线衍射(XRD)和程序升温H2还原(TPR-H2)对其形貌特征和物化性能进行了研究.复合氧化物为无定形或不规则多晶物质,以不规则球形粒子聚集成团存在,平均粒径约为70 nm.其比表面积和总孔容适中,孔容呈现双峰分布特征.其储氧值和还原起点温度分别为2767 μmol/g和200℃,具有作为汽车尾气净化三元催化剂涂层料的潜在优异起燃和储氧特性.     

介孔二氧化铈纳米材料的制备与性能

采用化学沉淀法制备了纳米氧化铈(CeO2)储氧材料,利用X射线衍射(XRD)分析考察了焙烧温度对氧化铈物相结构的影响;利用热重分析(TG)对沉淀物到氧化物转变过程进行了具体分析;通过储氧量(OSC)测定和氢气程序升温还原性(H2-TPR)测定及其织构性能测定(BET法)等不同手段对CeO2材料进行了表征。结果表明:采用沉淀法制备得到的纯CeO2材料属于纳米级介孔材料。该材料具有较好的抗高温老化性能,较强的氧化还原能力,较大的比表面积和孔容及合理的平均孔径。在1000℃高温焙烧后仍然保持立方萤石结构,虽然有所烧结,但仍能保持纳米晶粒和纳米孔结构。     

Preparation and desulfurization activity of nano-CeO_2/γ-Al_2O_3 catalysts

γ-Al_2 O_3-supported CeO_2 catalysts were prepared by microemulsion and impregnation methods and characterized by X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscope(SEM) techniques. At the same time,the desulfurization activity of catalysts was investigated.The results show that nanoscale active substances and a high desulfurization effect are achieved by microemulsion,exhibiting a significant dominance compared with traditional impregnation method. The optimal preparation condition is temperature of 30 ℃ and ratio of [H_2 O]/[surface active agent] of 7 with slow demulsification. The activated catalysts still keep high and stable desulfurization activity during a wide temperature range of 450-600 ℃.Among a series of prepared catalysts, the desulfurization rate of 6 CeO_2/γ-Al_2 O_3 is the highest, reaching up to 80 %when temperature is higher than 550 ℃. The catalytic reduction mechanism of SO_2 over nano-CeO_2/γ-Al_2 O_3 follows redox mechanism.     

碳包覆铜纳米颗粒的比表面积和孔结构

采用直流电弧放电等离子体技术制备碳包覆铜纳米颗粒,并对样品的形貌、晶体结构、粒度、比表面积和孔结构采用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)和N_2吸-脱附等测试手段进行分析。结果表明:直流电弧等离子体技术制备的碳包覆铜纳米颗粒具有典型的核壳型结构,内核为面心立方的金属铜,外壳为石墨碳层。颗粒主要呈球形或椭球形,粒度相对比较均匀,分散性良好,粒径分布在20~100 nm范围内,平均粒径为50 nm,外壳碳层的厚度为10 nm。碳包覆铜纳米颗粒的等温吸附曲线属Ⅳ型,晶粒之间的孔隙以介孔为主,样品的BET比表面积为33 m~2/g,当量粒径为45 nm,与TEM和XRD测得的结果基本一致。BJH吸附累积总孔孔容与BJH吸附平均孔径分别为0.112 cm~3/g和13 nm。     

CeO2颗粒对铌合金表面镀渗复合涂层抗氧化性能的影响

为了提高铌合金的高温抗氧化性,采用化学镀结合包埋渗技术在铌合金表面制备了含有CeO_2颗粒的复合涂层,研究了复合涂层的微观结构和高温抗氧化性能。结果表明,不含CeO_2的Al/Ni涂层以NiAl相为主,Al/Ni-CeO_2涂层则含NiAl、NiAl_3、Al3Nb和CeO_2等相。经1000℃氧化测试,Al/Ni复合涂层氧化50 h后增重为8.0 mg/cm~2,表面主要生成Al_2O_3、AlNbO_4相;Al/Ni-CeO_2复合涂层50 h后氧化增重为4.0 mg/cm~2,表面以Al_2O_3、CeO_2、NiAl、NiAl_3、Al3Nb、AlNbO_4相为主。高温氧化后,2种涂层样品表面均生成连续致密的Al_2O_3膜,涂层与基体结合良好;含CeO_2的涂层,其稀土氧化物主要在Ni膜拖拽力作用下富集于涂层互扩散区。稀土氧化物颗粒的添加细化涂层组织,降低涂层中Al元素的消耗,填补涂层中的孔洞,增强了氧化膜与涂层的粘附力,有效提高了涂层的抗氧化性。