硫酸浓度对Mn改性稀土尾矿催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响

利用硫酸预处理白云鄂博稀土尾矿,随后采用浸渍法使其负载5%乙酸锰,经微波焙烧制成脱硝催化剂,考察了硫酸浓度(0、0.5、1、3 mol/L)对催化剂脱硝性能的影响。通过XRD、NH₃-TPD、H₂-TPR和XPS对催化剂进行了表征。脱硝活性测试结果表明：催化剂在100～250℃的脱硝活性随着硫酸浓度的增加先提高后降低,当硫酸浓度为0.5 mol/L时达到最佳。较高浓度(3 mol/L)的硫酸大幅度降低了催化剂的低温活性。0.5 mol/L硫酸处理的催化剂具有较宽的温度窗口,在150～250℃范围内均有较好的活性,200℃时氮氧化物转化率达到92%。表征结果表明：负载的Mn元素以非晶态存在或高度分散在稀土尾矿表面;随着硫酸浓度的增加,催化剂表面Mn⁴⁺的浓度降低,其NH₃吸附能力和氧化还原能力均降低,从而脱硝性能降低。     

CeO2掺杂对HfO2栅介质电学特性的影响

采用磁控共溅射的方法在p-Si(100)衬底上沉积了掺杂和不掺杂CeO2的HfO2薄膜。通过X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜中元素的化学计量比及结合能,制备MOS结构并对漏电流及电容等电学性能进行表征。结果表明,掺入CeO2后,整个体系的氧空位生成能增大,氧空位数目减少,漏电流较纯HfO2下降了一个数量级,满足作为高k材料的要求。     

基于第一性原理的Fe(111)/Al2O3(0001)界面稳定性研究

稀贵金属催化剂催化甲烷分解效果显著但成本较高,为此,探寻低成本催化剂是实现其工业化推广的重要课题。铁基催化剂具有耐高温、价格低、性能好等优点,目前针对铁基催化剂的表面机理研究较少,催化剂界面组成及结构稳定性仍没有统一的观点。本研究基于密度泛函理论(DFT),利用第一性原理计算表面能、态密度、差分电荷密度,研究Fe(111)/Al₂O₃(0001)界面稳定性,并探讨不同端面的催化剂形成机制。结果表明：O端界面的吸附能和电荷浓度大于Al1和Al2端界面,O原子周围电荷聚集明显;Al1和Al2端界面的Fe和Al之间形成微弱金属键,而O端界面的Fe和Al之间形成共价键、金属键和离子键,O端共价键强度高于Al1和Al2端界面。因此,O端Fe/Al₂O₃催化剂相比于其他端面结合更加紧密,同时表现出更理想的催化效果,上述研究结果为制备Fe/Al₂O₃催化剂及研究其界面的形成机制提供理论基础。     

基于DFT计算Cu掺杂γ-Fe2O3表面NH3-SCR反应物吸附行为

NH3-SCR脱硝技术由于其良好的脱硝效率及稳定性受到广泛应用,其核心是催化剂。γ-Fe2O3是一种具有良好低温脱硝活性的催化剂,采用Cu对其掺杂改性可有效提高其性能。为探究其反应机理,采用密度泛函理论(Density Function Theory,DFT)方法对SCR反应过程中NH3、NO、O2等反应物分子在Cu掺杂γ-Fe2O3催化剂表面的吸附行为进行研究。结果表明,NH3、NO、O2均会吸附在Cu、Fe两个活性位点上,并形成稳定的吸附构型。在NH3吸附过程中,NH3会失去电子,N原子与Fe、Cu形成稳定的化学键。NO以N原子端靠近催化剂表面时,主要发生化学吸附,而以O原子靠近时发生物理吸附。NO主要表现为失去电子,当以N原子吸附时形成了稳定的化学键。O2吸附时会得到电子并与金属离子之间形成稳定的化学吸附构型。在吸附过程中,小分子吸附于Fe活性位上时较为稳定。     

CeO2/Cr3C2对WC-Co-Ni基硬质合金电化学腐蚀行为的影响

为了探讨WC-Co-Ni基合金腐蚀性能提升路径,采用相同基础原材料,制备WC-6Co-6Ni、WC-6Co-6Ni-1.0Cr₃C₂、WC-6Co-6Ni-1.0CeO₂和WC-12Co-1.0CeO₂等4种合金。分别在NaOH(pH=13)、Na₂SO₄(pH=7)和H₂SO₄(pH=1)等3种腐蚀介质中对4种合金进行电化学阻抗谱和动电位极化曲线测试。结果表明,腐蚀介质对合金耐腐蚀性能及其腐蚀机理具有重大影响,合金添加剂Cr₃C₂和Ni能够提升WC-Co-Ni基硬质合金在Na₂SO₄中性介质中的耐腐蚀性能,而在WC-6Co-6Ni合金中添加1.0%Cr₃C₂会降低合金在NaOH介质中耐腐蚀性能;WC晶粒相对细小的WC-12Co-1.0CeO₂合金在NaOH介质...     

铥改性MnCeOx/TiO2催化剂在氨中低温还原NOx的优越性能

采用溶胶-凝胶法制备了MnCeTm_yO_x/TiO₂(y为Tm/Mn摩尔比,y=0.1,0.3,0.5)低温SCR脱硝催化剂,研究和分析了TmO_x对催化剂脱硝性能的影响。所研制的MnCeTmO_x/TiO₂催化剂提高了以氨为还原剂的低温选择性催化还原(SCR)脱硝性能,并采用XRD、NH₃-TPD分析探究了TmO_x的作用及内在机制。结果表明,当y=0.3时,催化剂具有最佳的脱硝效果,在150℃具有95%以上的NO_x转化率。对催化剂进行了稳定性测试和不同空速下的性能测试结果表明,MnCeTm_0.3O_x/TiO₂催化剂具有良好的稳定性,且在两种空速下均能保持优异的低温NH₃-SCR脱硝性能。     

NH3-(NH4)2SO4体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH₃-(NH₄)₂SO₄体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH₃-(NH₄)₂SO₄体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH₃-(NH₄)₂SO₄体系中Cu²⁺在钛电极表面的电沉积反应为不可逆...     

Ti4+掺杂纳米CeO2的制备及其抗紫外性能

以Ce(SO4)2.4H2O为主要材料,采用超声-沉淀法制备了掺杂Ti4+的纳米CeO2,并研究了掺杂Ti4+离子对CeO2的晶型和抗紫外性能的影响。用X-ray衍射、傅立叶红外光谱仪、紫外分光光度计、对其进行了表征。测试结果表明,CeO2晶型为面心立方,粒径范围15nm～25 nm,并且CeO2的红外吸收峰明显发生蓝移。当Ti/Ce摩尔比为0.4∶1时吸收性能最好,使CeO2的光谱响应范围变宽。单体CeO2的紫外屏蔽范围在250nm～350 nm,掺杂了Ti4+离子的CeO2的紫外屏蔽范围在220nm～450 nm。     

Fe2O3、Cr2O3掺杂对4YSZ导电性能的影响

用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了分别掺Fe2O3和Cr2O3的4YSZ前驱体凝胶,凝胶在500℃预烧,压制成圆片状后在1 300℃煅烧2 h得到所需试样;分别研究Fe2O3、Cr2O3的不同掺量对试样的烧结性能、电导率的影响。结果表明掺Fe2O3可提高试样的电导率和烧结性能;掺Cr2O3可提高试样的低温电导率,但使试样的烧结性能下降。     

Cr、Mn掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势的方法,研究了纯锐钛矿相TiO2、Cr、Mn单掺杂TiO2的能带结构、电荷布居、态密度和光学性质.对电子性质分析发现:Mn掺杂引起杂质能带位于禁带中央,杂质能带最高点与导带相距大约0.6 eV,而最低点与价带相距大约0.65 eV,其中杂质能带主要由O原子的2p轨道和Mn原子的3d轨道杂化形成;Cr掺杂引起杂质能带位于导带底附近,杂质能带最高点与导带相距大约0.1 eV,而最低点与价带相距大约1.3 eV,其中杂质能带主要由O原子的2p轨道和Cr原子的3d轨道杂化形成,由于杂质能级的出现,使锐钛矿TiO2的禁带宽度变小.对光学性质分析发现:Cr、Mn单掺杂会使锐钛矿TiO2光学吸收带边红移,可见光区的光吸收系数明显增大,在低能区出现了新的吸收峰,Cr掺杂吸收峰对应能量为1.92 eV,Mn掺杂吸收峰对应能量为1.82 eV,与实验结果相符.     

纳米La3+-Eu3+共掺杂CeO2基固溶体的合成及微结构表征

采用水热法合成La3+、Eu3+共掺杂纳米Ce1-x(La0.5Eu0.5)x O2-δ固溶体。利用X射线衍射技术(XRD)表征样品的相结构,并对固溶体的晶胞参数进行拟合。通过拉曼光谱及紫外可见漫反射光谱表征其电子跃迁性能及掺杂效应。XRD结果表明,双离子掺杂固溶限不小于x=0.30,样品晶粒尺寸小于20 nm,晶胞参数随着掺杂量的升高而逐渐增大。Raman光谱F2g振动峰的逐渐宽化及向低波数方向移动。紫外漫反射光谱表明,随着掺杂量的增大,固溶体能隙先蓝移后红移。     

CeO2对不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层性能的影响

采用高温熔烧法于1Cr18Ni9Ti不锈钢基材表面制备掺CeO2的SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层,研究了不同含量CeO2对涂层的抗氧化性、抗热震性和硬度的影响。研究结果表明,含CeO2的不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层能有效阻止不锈钢基体的氧化增重,提高涂层的抗热震性能及硬度。本实验条件下,CeO2含量2.8%时,涂层具有最好的抗氧化性能和抗热震性能。     

CeO2对Fe2O3压团焙烧行为及强度的影响

在 Fe2 O3试剂中添加CeO2制成压团试样,对其进行预热及焙烧,利用 X射线衍射、DSC和 SEM相结合的方法,研究CeO2含量对试样抗压强度的影响机理。结果表明,在975℃预热压团中形成了Ce-Fe-O 固溶体,使Fe2 O3晶粒间的连接增强,预热压团强度增大;在1250℃焙烧压团中Ce-Fe-O 固溶体发生了脱溶和分解,析出的高熔点氧化物CeO2存在于 Fe2 O3晶粒间,阻碍了 Fe2 O3晶粒之间的连晶生长,使焙烧压团的强度随 CeO2含量增多而降低。     

CeO2-SiO2复合氧化物的制备及性能表征

化学沉淀法制备了SiO2和CeO2以及复合氧化物CeO2-SiO2等纳米粉体。对粉体的形貌及物相结构、粒径大小通过TEM及XRD进行了检测分析。SiO2粉体为无定形结构,粒径约500 nm,立方萤石型结构的CeO2及复合氧化物CeO2-SiO2的平均粒径小于10 nm,说明复合氧化物的合成过程抑制了粒径的长大。制备了SiO2/CeO2质量比分别为5%、10%、15%、20%的复合氧化物,煅烧温度为400℃～1000℃,结果显示随着SiO2比例的增加,CeO2的特征峰在逐渐减弱,半高宽变宽,粒径变小;随着煅烧温度的升高,特征峰强度增加,半高宽变窄,颗粒的晶型发育越来越完善,但样品的粒径变大。     

Ce离子改性对Cu-SSZ-13催化剂NH3-SCR反应性能的影响研究

Cu-SSZ-13催化剂已被证实是高效NH₃-SCR催化剂。然而,其经过严重水热老化(950℃)后仍会导致不可逆失活。本文通过考察引入的第二活性金属(Ce)离子浓度对Cu-SSZ-13催化剂的活性位性质及其催化活性的影响,揭示了活性位与催化活性之间的关系。结果表明,Cu-SSZ-13中引入的Ce离子并不会成为NH₃-SCR反应的活性中心,而仅起到调节Cu活性位和表面酸性位的位置和数量的作用。通过XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD和活性分析结果可知,低铈负载(约0.2%)下,少量的Ce可进入离子交换位点,有助于稳定SSZ-13骨架结构和抑制CuO_x团簇生成的作用(950℃老化后劣化率仅为6%),还能实现高铜负载(Cu负载量为3.01%)与丰富的L酸、B酸位,从而使其具有高的NO转化率、更宽的NO反应温度窗口和优异的水热稳定性。而引入过量的铈离子对Cu-SSZ-13的催化活性和水热稳定性产生不利影响,导致SCR性能下降。     

Er3+∶YAlO3/Fe掺杂TiO2复合物的制备及光催化活性研究

对TiO2半导体材料进行改性,分别通过溶胶凝胶、超声波分散和溶液沸腾的方法合成了Er3+∶YAlO3/Fe掺杂TiO2复合物光催化剂,并且采用XRD和SEM进行表征,研究了各种因素在太阳光照射下降解酸性红B的催化活性,也考察了Er3+∶YAlO3的包覆量、Er3+∶YAlO3/Fe掺杂TiO2的量、太阳光照射时间、酸性红B的初始浓度和氯化钠浓度等其降解过程用UV-Vis光谱进行检测。实验结果表明,加入上转光剂之后降解率大幅度增加,改性后的光催化剂可以有效地降解染料废水。     

不同晶相MnO2催化剂的NH3-SCO反应性能

以柴油车尾气净化过程中氨逃逸的治理为背景,采用水热合成法制备了不同晶相(α-,β-和δ-)MnO₂、并考察晶相结构对低温氨气选择性催化氧化(NH₃-SCO)反应性能的影响;并运用多种手段,如X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气低温吸-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、氧气程序升温脱附(O₂-TPD)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)等对催化剂的组织结构、化学状态和氧化还原性能进行表征。研究结果发现MnO₂的晶相结构和隧道结构与氨气选择性催化氧化反应性能密切相关。具有独特的[2×2]隧道结构的α-MnO₂具有最佳的反应性能,NH3可在175℃实现全转化且N₂选择性为94%,其在120℃时的反应速率是具有层状结构δ-MnO₂的12倍。α-MnO₂表面具有较高的Mn³⁺/Mn⁴⁺比有利于催化剂氧化还原性能的提高和对氧的活化,丰富的酸中心和酸量有助于对NH3吸附和活化;二者的共同作用使得该催化剂具有良好的反应性能。     

钒掺杂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料电化学性能的影响

LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ (LNCM)因其高比容量等优点在动力电池领域受到广泛关注。然而,较差的循环性能和严重的安全问题限制了其应用前景。离子掺杂是提高材料电化学性能的有效方法之一。采用溶胶凝胶法,以NH₄VO₃为钒源,成功制备了钒掺杂LiNi_1/3-xCo_1/3Mn_1/3V_xO₂正极材料。结果表明:LiNi_1/3-0.02Co_1/3Mn_1/3V_0.02O₂ (LNCMV)电极材料表现出优秀的储锂性能(0.5 C时,80次循环后,放电比容量为169 mAh/g)。通过V⁵⁺替代LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极...     

Ti-Al系电子结构及Mn掺杂对TiAl_3室温脆性的影响

以Ti-Al的3个化合物相(Ti3Al、TiAl和TiAl3)及Ti3Al8Mn为对象,采用密度泛函的赝势平面波法,在优化驰豫的基础上计算其电子结构和弹性模量,系统分析成分对各相电子结构的变化及脆性的影响。结果表明:Al含量逐步增多导致Al2p—Ti3d成键并抑制Ti—Ti键,使共价键以及成键的各向异性增强,因而使合金脆性增大;Mn替代Al位掺杂后,可减少Al—Al共价键,抑制Al2p—Ti3d成键并增强Mn与Ti的3d电子层杂化程度,降低由Al—Al共价键和Al2p—Ti3d杂化键形成所带来的键的空间各向异性和高位错能垒,进而改善合金的室温脆性。     

掺杂ZrO2对Laβ-Al2O3固体电解质的性能影响

研究了掺杂不同量的ZrO₂对Laβ-Al₂O₃固体电解质的电导和抗热震性能的影响。结果表明ZrO₂的加入导致电导率下降,抗热震性能提高。为此,以加入质量分数10%ZrO₂为宜。