金属氧化物改性InVO_4的制备及光催化还原CO_2

采用高温固相法和浸渍法制备了InVO_4、NiO/InVO_4、Fe_2O_3/InVO_4、CuO/InVO_4光催化剂,并将催化剂应用于光催化还原CO_2/H_2O悬浮体系中。对样品进行红外光谱、X射线衍射、比表面积测试分析和扫描电镜表征,研究了不同金属氧化物掺杂InVO_4等对光催化CO_2的影响。结果显示:InVO_4、NiO/InVO_4、Fe2O3/InVO_4、CuO/InVO_4呈正交相,且结晶良好。Fe_2O_3负载的InVO_4光催化活性最高。在光催化剂用量为1.5g/L,反应时间为7h,温度为70℃,CO_2流量为200mL/min时,甲醇的产率最高为2.156μmol/(h·gcata)。     

中科院大化所利用CO_2加氢制取芳烃

正11月22日,中科院大连化物所催化基础国家重点实验室中科院院士李灿等人在二氧化碳(CO_2)催化加氢制备芳烃研究方面取得新进展:通过串联式催化剂体系直接将CO_2高选择性的转化为芳烃。芳烃是有机材料合成中重要的基本化工原料之一,利用芳烃可以合成众多的聚合物材料,例如聚苯乙烯、苯酚树脂、尼龙,以及聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂等。传统芳烃的合成方法主要是石脑油的裂解和近年来发展的基于煤制甲醇的甲醇制芳烃(MTA)路     

CaC_2还原MgO热力学分析与实验研究

本文对常压及真空条件下以碳化钙为还原剂制取金属镁的热力学分析,计算出平衡状态下镁蒸汽的露点,并进行真空热还原实验研究.结果表明:常压下临界反应温度为2095K;当系统压力降至10~3Pa和10Pa,临界反应温度依次降为1376K和1030K;达到平衡时,还原温度1316K时,镁蒸汽的露点为熔点,还原温度为1273K、1373K时,露点分别为901K、958K.升高还原温度或延长还原时间可提高镁收率和CaC_2利用率;理论配比的反应物料在1423K条件下还原2h的镁收率为83.1%.而当还原时间达到2.5h,镁还原率和CaC_2利用率均超过80%.     

超临界CO_2增强聚合物加工的研究与应用进展

对超临界CO2环境中聚合物加工方法的研究、应用现状与进展进行了综述。基于SC-CO2对聚合物的增塑作用,可开发出许多相关用途,如聚合物改性、聚合物共混、聚合物复合材料、多孔微泡沫材料、微粒化以及聚合物浸渍/灌注/插嵌等。在对研究现状和结果进行梳理总结后,认为SC-CO2对聚合物加工过程的增强作用机理可归结为:SC-CO2对聚合物的溶胀,导致增塑,进而降低了聚合物的玻璃化温度、黏度、表面张力,增强了小分子化合物在聚合基质中的扩散系数。此外,CO2作为绿色溶剂,是有机溶剂的良好替代品,因此具有广阔的应用前景。     

活性炭表面改性及其对CO_2吸附性能的影响

采用硝化-还原法对高比表面积活性炭进行改性以提高其对CO2的吸附性能。利用氮吸附、FT-IR、元素分析、XPS等方法对改性前后的样品进行表征,并通过高压吸附装置测试CO2吸附性能。结果表明,改性样品对CO2的吸附量在室温下和319.15K下分别为17.72mmol/g和14.01mmol/g,比原样分别提高了49%和70%(单位比表面积吸附量的增加幅度),这可能与改性样品的表面连接了碱性较强的伯氨基等含氮官能团有关。改性样品经4轮缓和条件下的吸附-脱附循环后,吸附量未明显下降,表明改性样品仍以物理吸附为主。     

黑磷负载的单原子催化剂用于电催化N2还原

设计和开发高选择性、高活性的单原子电催化剂是实现在常规环境条件下合成氨的关键.本论文利用密度泛函理论对P配体在N₂还原反应(NRR)中的应用前景进行了预测,并且提出了一种高性能NRR单原子催化剂的设计准则.理论计算结果显示, W@BP(0.40 eV)、Ta@BP(0.47 eV)和Nb@BP(0.53 eV)由于具有低反应自由能、高稳定性和导电性,在高效电催化NRR中潜力巨大.特别是,几乎所有金属中心对*N₂中间体的吸附能力都比*H更强,这表明以P为配体的单原子催化剂具有较强的NRR选择性,且*N₂H中间体的吸附自由能可作为描述符,反映这一系列催化剂的催化活性.此外,计算结果显示,金属中心向P配体转移的电子数目与NRR活性存在着火山关系,带有适度正电荷的金属中心具有优异的电催化NRR活性.该发现为高性能单原子催化剂的设计提供了理论指导.     

原油船货油舱CO_2-O_2-H_2S-SO_2干湿交替环境低合金钢腐蚀行为研究

对碳钢和Cr-Cu-Ni低合金钢进行模拟原油船货油舱上甲板环境的CO_2-O_2-H2S-SO_2干湿交替腐蚀实验,通过失重法获得模拟货油舱上甲板环境条件的腐蚀速率,分析锈层的物相组成并对带锈试样进行腐蚀电化学测试。结果表明,Cr-Cu-Ni低合金钢腐蚀初期减薄量大于碳钢,但随着腐蚀时间延长,Cr-Cu-Ni低合金钢腐蚀速率低于碳钢。相比于碳钢腐蚀电流密度降低幅度小的特点,Cr-Cu-Ni低合金钢腐蚀电流密度由裸钢的67.4μA/cm~2显著降低至带锈钢的11.7μA/cm~2。碳钢锈层内存在较大的贯穿整个锈层截面的裂纹,而Cr-Cu-Ni低合金钢中的耐蚀合金元素Cr Cu及Ni加入使锈层颗粒细小,结构致密,锈层内部截面裂纹细小。两种钢锈层均由非晶态腐蚀产物α-Fe OOH、少量的γ-Fe OOH、Fe_3O_4和单质S组成。相比碳钢的锈层,Cr-Cu-Ni低合金钢锈层具有较高的非晶态物质含量及较大α/γ值(α-Fe OOH与γ-Fe OOH含量比),从而使锈层具有高的致密度和保护性。     

CaCl_2催化NaBH_4还原氧化石墨烯(英文)

以Ca Cl2作为催化剂、Na BH4为还原剂,还原氧化石墨烯。还原反应能在室温下进行,并以去离子水作为唯一的溶剂,此法是一种低能耗、环保并简易的方法。通过红外光谱、紫外光谱、X射线光电子能谱、表面电阻测量手段研究Ca Cl2添加量对氧化石墨烯还原程度的影响。采用透射电子显微镜和原子力显微镜观察氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的形貌。结果表明,以氯化钙作为催化剂还原氧化石墨烯,能更有效地去除氧化石墨烯表面的含氧官能团,提高还原氧化石墨烯的导电性。当Ca Cl2添加浓度达到50 mmol/L时,还原氧化石墨烯C/O比达到5.38,表面电阻达到18.6 kΩ/sq。     

表面修饰纳米SiO2增强增韧聚氯乙烯

用过量的2 , 4-甲苯二异氰酸酯(TDI)对纳米SiO₂表面进行修饰合成含—NCO 的功能化SiO_2,再用丙烯酸羟丙酯(HPA)对其表面进行修饰合成出HPA修饰纳米SiO₂(SiO₂-HPA)。用共混法制备了SiO₂-HPA/PVC纳米复合材料,研究了不同 SiO₂含量及不同界面特性时复合材料的力学性能。结果表明: SiO₂-HPA/PVC复合材料的力学性能和加工性能等方面均优于未修饰的样品。在纳米SiO₂质量分数为0%～5%时,SiO₂-HPA/PVC的拉伸强度和冲击强度随着填充量的增加呈先上升后下降的趋势并在3%～4%达到最大值。表面修饰纳米SiO₂与PVC基体之间具有很强的界面结合作用,其相容性得到大大改善,填充表面修饰纳米SiO₂达到了增强增韧双重效果。此外,对纳米粒子增强增韧机制进行了深入的探讨。     

内压波动下的CO_2管道轴向表面裂纹疲劳扩展研究

超临界态CO2的管道运输是目前国际上控制大气中CO2等温室气体过度排放的碳捕捉与封存计划中的重要一环。因此,在内压波动作用下,研究CO2管道内表面裂纹的疲劳扩展路径问题具有重要意义,这是应用"破前漏"断裂准则判断压力管道安全性的关键。该文借助线弹性断裂力学的基本理论,基于ABAQUS平台建立了包含单一半椭圆型轴向内壁裂纹的三维有限元管段模型。该模型应用虚拟裂纹闭合法,可实现在管端轴力及弯矩、内压等载荷作用下的裂纹前沿断裂力学参数的提取。基于该断裂力学有限元模型,该文以两种薄壁CO2管道(厚径比:t/R=1/10和t/R=1/27.3)为研究对象,主要研究了在其各自特定工作内压作用下,不同初始裂纹深径比(?0≤1)的半椭圆型轴向内壁裂纹由于内压波动引起的疲劳扩展问题。详细分析了初始裂纹深径比?0分别为1、2/3、1/2、1/4、1/6和1/8等六种内表面裂纹的疲劳扩展路径;绘出了各种裂纹体的阶段性扩展轮廓并比较了其各自的疲劳扩展寿命。同时,亦讨论了管道厚径比对裂纹扩展趋势的影响。数值分析结果表明,裂纹体的初始几何形状与裂纹的疲劳扩展路径密切相关。各类裂纹的疲劳扩展存在一条"渐近路径",该"渐近路径"与管道厚径比有关。     

单向竹原纤维表面改性对其增强不饱和聚酯树脂复合材料性能的影响

采用碱处理、碱-偶联剂联合处理对竹原纤维进行表面改性,通过缝合-模压工艺制备了单向连续竹原纤维/不饱和聚酯树脂(BF/UP)复合材料。研究了不同表面改性方法对BF/UP复合材料静态、动态力学性能、吸水性能等的影响,并用SEM、红外光谱等技术研究了改性处理后纤维的表面及复合材料界面结合情况。结果表明:经过不同表面处理后BF/UP复合材料的性能均有所改善。当采用5wt%碱-3wt%偶联剂联合处理时,BF/UP复合材料综合性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、剪切强度较未处理的分别提高了34.29%、15.95%、11.26%、29.39%;复合材料存储模量(33℃)较未处理的提高了63.80%,损耗因子有所降低;BF/UP复合材料24h、720h吸水率较未处理的分别减小了55.35%、27.32%。SEM和红外光谱结果表明,改性处理后竹原纤维表面杂质减少,附着了一层偶联剂膜,BF/UP复合材料中纤维与树脂之间的界面结合更好。     

BiZnx/Si光电阴极的制备及其CO2还原性能研究

将CO₂转化为高附加值的化学品是实现碳循环, 缓解能源危机和环境问题的有效途径之一。金属与半导体复合电极, 利用光电耦合技术为CO₂转化提供了一种新思路。本研究通过电沉积的方法在碱刻蚀处理后的Si片上制备了双金属Bi、Zn共修饰的Si基光电阴极(BiZn_x/Si), 用于CO₂的光电催化还原。研究表明, 引入金属Bi和Zn能够改善光的吸收性能, 降低电化学阻抗, 提高电化学活性比表面积(ECSA)。其中, BiZn₂/Si最优的光电极电化学比表面积可达0.15 mF·cm^-2。除此之外, 研究发现双金属共同作用有助于增强电极对中间体*OCHO的吸附作用, 在-0.8 V(vs. RHE)电势下, 最优的光电阴极BiZn₂/Si生成HCOOH的法拉第效率高达96.1%。更重要的是, 光电阴极BiZn₂/Si的光电流强度在10 h内维持-13 mA·cm^-2, 表现出良好的性能稳定性。     

增强可见光活性和稳定性的Ag_2CO_3/WO_3复合光催化剂

通过沉淀法成功制备了Ag2CO3/WO3复合光催化剂。用X-射线衍射、扫描电镜和紫外可见漫反射光谱对所制备的样品进行了表征。通过在可见光(λ420nm)下降解水中的甲基橙来检测样品的光催化活性。结果表明:Ag2CO3/WO3的光催化活性和稳定性都高于纯相Ag2CO3,其原因是Ag2CO3导带上的光生电子易于向WO3上转移,提高了光生载流子的分离效率,也使得光生电子不再将Ag2CO3中的Ag+还原为Ag。     

CO_2脉冲等离子体羧化聚乙烯表面及与重氮树脂的静电自组装

以二氧化碳脉冲等离子体处理方法在聚乙烯表面引入羧基,合成了端阳离子的聚乙二醇重氮树脂,再用静电自组装并辅以UV辐照的方法,在羧化聚乙烯表面引入共价键连接的聚乙二醇分子链。用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度及接触角测试等方法对改性表面进行了表征。结果表明,10W、5min及占空比(τon/τoff,μs)200/300的脉冲等离子体处理条件既可在聚乙烯表面有效地引入羧基,同时表面刻蚀作用轻微。UV辐照后改性表面连接的聚乙二醇分子链可耐N,N-二甲基甲酰胺(DMF)-ZnCl2-H2O三元极性溶剂的刻蚀。聚乙烯表面的水接触角从104°降低到了改性后的51.4°,获得了亲水性。     

铜合金表面激光原位自生W2C增强镍基涂层

使用脉冲Nd:YAG固体激光器在铜合金表面激光熔覆添加W和C的镍基合金(GH-01)粉末,研究了W2C硬质相在镍基涂层中的原位自生增强机制.用扫描电镜表征和分析了涂层的显微组织和微区成分,用显微硬度计和X-ray衍射仪分析了涂层的显微硬度变化规律及相关的相组成.结果表明:激光原位反应使镍基涂层组织内原位生成了弥散分布的花瓣状、块状以及柱状的W2C颗粒,涂层的显微硬度达到了838 HV,是铜基体的8倍.碳化钨的原位生成不但实现了对镍基涂层的强化,而且抑制了裂纹的产生.     

铋掺杂提高氧化铈中氧空位浓度增强CO_2光催化还原性能（英文）

氧空位在CO_2光催化还原过程中往往发挥重要作用。本工作中,用水热法合成了不同Bi掺杂量的二氧化铈光催化剂Ce_(1-x)Bi_xO_(2-δ),其中Ce_(0.6)Bi_(0.4)O_(2–δ)在Xe灯照射下表现出最高的光催化活性,其CO产率为纯二氧化铈纳米棒的4.6倍。X射线衍射(XRD)分析表明固溶体保留了二氧化铈的萤石结构;紫外–可见漫反射(UV-Vis)光谱表明固溶体可见光吸收增强;X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)分析表明,掺杂后氧空位浓度明显提高。结合原位傅里叶变换红外光谱(in-situFT-IR),发现引入Bi提高了固溶体中氧空位的浓度,并改变了CO_2在催化剂表面上的吸附/活化行为,光照下碳酸氢根、碳酸根、甲酸等中间产物明显增多,从而增强了CO_2光催化还原性能。     

原位自生WC-Cr_3C_2复相陶瓷增强铁基表面复合材料

采用激光熔覆协同燃烧合成表面涂层技术在铁基材料表面原位生成复相陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等方法对涂层的物相组成、显微形貌、组织成分等进行了研究,结果表明涂层主要是由WC、Cr3C2、-σFeCr和Fe2W所组成的复相体系。界面形貌特征表明涂层与基体之间为冶金结合。硬度及摩擦磨损试验表明,涂层的硬度及耐磨性能明显高于基体材料。热震实验结果显示涂层与基体具有良好的结合力。     

InP表面氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体电容界面特性及漏电特性的影响

采用原子层沉积系统中自带的等离子体发生器产生N_2等离子体直接处理InP表面,系统地研究了氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体(MOS)电容界面特性及栅漏电特性的影响。实验结果表明,氮化能有效降低界面缺陷密度和边界缺陷密度,抑制InP表面自然氧化物的形成,改善界面质量,提高Al_2O_3/InP MOS电容的电学性能。氮化之后,在Al_2O_3/InP界面会形成一个约为0.8 nm厚的界面层,积累区频散由7.8%降低至3.5%,滞回由130减小至60 mV,界面缺陷密度由5×10~(12)降低至2×10~(12)cm~(-2)·eV~(-1),边界缺陷密度由9×10~(11)降低至5.85×10~(11)V~(-1)cm~(-2),栅漏电流由9×10~(-5)降低至2.5×10~(-7)A/cm~2,这些数据充分证明了采用N_2等离子体直接处理InP表面来钝化Al_2O_3/InP界面的方法是有效的。     

H2还原预处理CuO/γ-Al2O3催化剂对其催化燃烧甲苯活性的影响

用浸渍法和H2还原预处理法制备两种CuO/γ-Al2O3催化剂,并用N2吸附脱附、XRD、TPR和CO化学吸附对经H2还原处理前后的催化剂进行表征,比较两种催化剂催化氧化(燃烧)甲苯的活性。研究结果表明,与浸渍法制备的CuO/γ-Al2O3催化剂相比,经H2还原预处理,再次焙烧后得到的CuO/γ-Al2O3/HR催化剂对甲苯催化燃烧活性明显提高。XRD和TPR分析表明,H2还原预处理提高了催化剂表面活性组分CuO的分散度、还原能力,同时,还降低了CuO的晶体尺寸,从而提高了催化剂催化氧化甲苯的活性。