基于FIB/SEM切片和TEM/EELS技术分析Au/Ag泡沫材料的微观结构

利用FIB/SEM切片、XRD、TEM和EDX、EELS等先进分析技术对微球模板法所制备的Au/Ag泡沫材料的微观结构、形貌、成分及成分分布等进行了细致的研究。结果表明:由微球状Au/Ag球壳堆积而成的泡沫材料中微球直径约8 m,微球壁厚200～1200 nm;Au/Ag泡沫材料的球壳可细分为3层,内层和外层为Au/Ag合金的微粒,中间主要是非晶碳层,夹杂有少量的Au/Ag微粒;Au/Ag泡沫材料的骨架由单个空心球壳组成,球壳之间通过接触点的金属镀层连接在一起;球壳上有小孔状结构,是在热分解法去除聚苯乙烯微球模板时形成的;球壳壁厚分布不均匀,少数球壳有塌陷、变形、破裂等现象。这些详细的分析有助于改进工艺,提高Au/Ag泡沫材料的制备质量。     

模板沉积-去合金化法制备块体泡沫金

在聚苯乙烯微球表面直接镀覆具有自支撑金层的基础上,结合去合金化工艺成功制备出双模式孔径分布的块体泡沫金样品,建立模板沉积-去合金化法制备超低密度泡沫金的工艺方法,并对其制备工艺进行研究。研究表明:化学镀金后PS微球表面的金沉积层厚度为70～90nm;在Au/PS表面进行化学镀银后镀覆层厚度增至200～400nm;模板去除后,获得了完全自支撑的Au40Ag60金银合金空心微球结构泡沫;去合金化干燥后,样品由约10μm的空心球壳和平均系带尺寸47nm的双连续结构纳米多孔球壳层的双模式孔隙形貌组成,并且由于去合金化形成的纳米多孔球壳层,样品的密度进一步减小至0.8g/cm3。     

中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900

以聚苯乙烯微球(PS)为模板,采用"种子-生长"法在聚苯乙烯微球表面直接镀覆具有自支撑性的金壳层,成形热处理去除PS模板,成功制备出空心微球结构圆柱形块体的泡沫金样品,并对其制备工艺进行了研究。研究表明:平均晶粒尺寸为4.6nm的金纳米粒子通过静电作用可成功粘附于交联聚苯乙烯微球(PS-DVB)表面。化学镀时以粘附的金纳米粒子为种子继续生长,沉积的金颗粒细小而致密,粒径主要分布于30～60nm,且微球表面金沉积层的包覆率高,包覆厚度70～90nm,PS模板去除后金沉积层具有良好的自支撑性。采用类似粉浆铸造工艺使gold/PS有孔隙地随机堆积成型,热处理去除聚苯乙烯模板后可成功获得圆柱体形状的泡沫金样品。制备的泡沫金由直径8～9μm的空心球壳组成,圆柱体直径约4mm,密度约1.5g/cm3,孔隙率高达92%。     

种子-生长法制备块体泡沫金

以聚苯乙烯微球(PS)为模板,采用"种子-生长"法在聚苯乙烯微球表面直接镀覆具有自支撑性的金壳层,成形热处理去除PS模板,成功制备出空心微球结构圆柱形块体的泡沫金样品,并对其制备工艺进行了研究。研究表明:平均晶粒尺寸为4.6nm的金纳米粒子通过静电作用可成功粘附于交联聚苯乙烯微球(PS-DVB)表面。化学镀时以粘附的金纳米粒子为种子继续生长,沉积的金颗粒细小而致密,粒径主要分布于30～60nm,且微球表面金沉积层的包覆率高,包覆厚度70～90nm,PS模板去除后金沉积层具有良好的自支撑性。采用类似粉浆铸造工艺使gold/PS有孔隙地随机堆积成型,热处理去除聚苯乙烯模板后可成功获得圆柱体形状的泡沫金样品。制备的泡沫金由直径8～9μm的空心球壳组成,圆柱体直径约4mm,密度约1.5g/cm3,孔隙率高达92%。     

多孔氧化铈空心微球的合成、表征及其脱色性能

以聚苯乙烯微球为模板、六水硝酸亚铈为铈源、六亚甲基四胺为沉淀剂,制备不同壳厚的氧化铈空心微球;利用XRD、TEM、FESEM、XPS和氮气吸附一脱附等手段,对所制备样品的微观结构进行表征.将所制备的Ce02空心微球用于甲基橙模拟染料废水的脱色处理.结果表明:CeO2空心微球具有多孔结构,表面平均孔径约为10 nm,球径约为200～250 nm,壳厚约为10～30 nm,壳层是由粒径为5～10 nm的CeO2颗粒所组成;甲基橙溶液经CeO2空心微球处理60 min后,其脱色率可达95%以上,表现出良好的脱色性能.     

可溶性模板法制备块体泡沫金

在改性的二氧化硅微球表面直接镀覆具有自支撑性金层,采用类似粉浆浇注的方法将镀金的二氧化硅微球成形,再将成形热处理后的块体样品用氢氟酸去除二氧化硅模板,成功制备出圆柱体形状的泡沫金样品。建立了简便的二氧化硅模板法制备超低密度块体泡沫金的工艺,并对其制备工艺进行了研究。研究表明,化学镀金后SiO2微球表面的金沉积层厚度为100~200 nm;热处理后,化学镀金层的颗粒出现了明显的聚集长大现象;模板去除后金沉积层具有良好的自支撑性,获得的块体泡沫金样品由金空心球壳组成,圆柱体直径约2.3 mm,密度约0.6 g/cm3,孔隙率高达97%。     

核壳结构石墨/磁性纳米合金复合微球的制备

以硫酸亚铁、硝酸钴、硫酸镍、碳酸钠和石墨微球为主要原料,利用非均相沉淀工艺分别制备出水合氧化铁、碱式碳酸钴和碱式碳酸镍包裹石墨微球的前驱体复合微球;然后将前驱体复合微球于600℃热还原处理2 h,分别得到了钴铁、铁镍和钴镍磁性纳米合金颗粒层均匀包裹石墨微球的粉体材料.利用SEM,EDS,XRD对前驱体复合微球和核壳结构石墨/磁性纳米合金复合微球的形貌、成分、物相进行了表征,利用VSM对核壳结构石墨/磁性纳米合金复合微球的磁性能进行了研究.这些核壳结构复合微球的磁性合金颗粒层分别由晶粒为37.9 nm的Co0.5Fe0.5、38.5 nm的Fe0.5Ni0.5和38.2 nm的Co0.5Ni0.5组成,相应的矫顽力分别为36676,20972,16894A/m.     

CdS/TiO2复合空心微球的制备与表征

以自制的苯乙烯-丙烯酸共聚物(PSA)乳胶粒为模板,先在其表面上沉积一层CdS,再沉积一层Ti(OH)4,制得PSA/CdS/Ti(OH)4核壳复合结构的微球,核壳结构的微球经焙烧后得到CdS/TiO2复合空心微球.用XRD、TEM和SEM对样品的结构和形貌进行了表征.     

模板法-脱合金制备低密度分级纳米多孔金及其电催化性能（英文）

提出了以模板法-脱合金复合方法制备低密度分级多孔金。以直径为700 nm的二氧化硅(SiO_2)微球作为模板,通过化学镀方法制备了Ag@SiO_2和Au@Ag@SiO_2核壳粒子,并通过冷压-烧结方法制备了Au@Ag@SiO_2合金块材。通过连续改变腐蚀溶液,将SiO_2模板以及Ag元素从Au@Ag@SiO_2合金中完全去除。将SiO_2从Au@Ag@SiO_2微球完全去除从而得到了大尺寸空心球壳(直径约为675nm),将Ag元素脱合金去除从而在球壳表面形成了许多小尺寸的孔结构(直径约为75 nm)。TEM图像表明,块状金样品中的韧带由具有多晶特性的纳米晶粒组成。这种具有低密度1.1 g/cm~3(相对密度为5.7%)和高比表面积4.24 m~2/g的分级纳米多孔金材料在碱性溶液中对甲醇电氧化具有优良的催化活性以及快速的传质速率,表明其在催化领域具有广阔的应用前景。     

模板法-脱合金制备低密度、分级多孔金及其电催化性能

本文提出了以模板法-脱合金复合方法制备低密度分级多孔金。在该方法中,以直径为700 nm的二氧化（SiO2）微球作为模板,通过化学镀的方法依次制备了Ag@SiO2和Au@ Ag@ SiO2核壳粒子,并通过冷压-烧结方法制备了Au@ Ag@ SiO2合金块材。通过连续改变腐蚀溶液,SiO2模板以及Ag元素从Au@ Ag@ SiO2合金中完全去除。将SiO2从Au@ Ag@ SiO2微球完全去除从而得到了大尺寸空心球壳（直径约为675 nm）,将Ag元素脱合金去除从而在球壳表面形成了许多小尺寸的孔结构（直径约为75nm）。TEM图像表明,块状金样品中的韧带由具有多晶特性的纳米晶粒组成。这种具有低密度1.1 g/cm3（相对密度为5.7%）和高表面积4.24 m2/g的分级纳米多孔金材料在碱性溶液中对甲醇电氧化具有优良的催化活性以及快速的传质速率,表明其在催化领域具有广阔的应用前景。     

Effects of Ce-Doping on the Structure and NH3-SCR Activity of Fe/Beta Catalyst

用标准的离子交换法制备了Fe/Beta分子筛SCR催化剂,并将其涂覆在蜂窝陶瓷载体上进行氮氧化物转化率的性能评价。分子筛和Ce掺杂分子筛的结构采用如电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）,低温N2吸附,X射线衍射（XRD）仪,扫描电子显微镜（SEM）,NH3程序升温脱附（NH3-TPD）和H2程序升温还原（H2-TPR）等进行表征。结果表明,不论催化剂是在新鲜状态还是经过水热/硫老化后,采用更好的沸石结构的Fe-Beta分子筛结构及铈掺杂的催化剂都具有更宽的NOx转化温度窗口。由实验结果可知,较大的比表面积、均匀的小颗粒分子筛、规则的沸石骨架以及表面分散的不饱和的Ce4+对NH3-SCR的性能均有促进作用。     

新鲜和老化Pd/Al2O3密偶催化剂上催化C3H8转化催化性能

采用等体积浸渍法制备了以改性氧化铝为载体材料的Pd/Al₂O₃ 密偶催化剂, 并采用H₂程序升温还原(H₂-TPR), CO 化学吸附和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征. 在模拟尾气条件下对催化剂的总包反应及与C₃H₈相关的单反应活性进行了测试. 结果表明, 老化处理后活性PdO_x 数量下降, 并伴随有金属态Pd₀的产生. 老化后, 起燃温度(T₅₀)和完全转化温度(T₉₀) 分别提高了 76 oC和64 oC, 即催化剂低温活性比高温活性下降明显. 对比新鲜和老化催化剂上单反应活性, 结果表明, 老化后无水条件下有NO参与的反应的低温活性下降显著. 老化处理过程突出了NO对低温活性的抑制作用和H₂O对高温活性的促进作用.     

Analysis of the Active Au Species on Au/α-Fe2O3 Catalyst

采用沉积沉淀法制备了CO低温氧化 Au/α-Fe2O3催化剂,利用 X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、BET 比表面测定、程序升温还原(H2-TPR)等表征技术,对比了制备过程 pH 值的微小变化、焙烧及光线照射对催化剂结构及催化性能的影响,探明了 Au/α-Fe2O3催化剂的活性物种。结果表明,110 ℃处理的 Au/α-Fe2O3催化剂表面同时存在 Au3+、Au0以及过渡态 Auδ+(0<δ<1),它们对 CO 氧化的活性顺序为 Au3+>Auδ+>Au0;pH 值为 8 条件下制备的催化剂 Au3+含量高、比表面积大,催化性能最好;高温焙烧使氧化态金还原的同时也使载体比表面积严重缩小,催化活性显著下降;紫外线照射可以引起 Au3+的逐渐还原以及 Au0 颗粒的生长,其催化失活作用弱于高温焙烧。     

Pdx-Co/C催化甲酸的电氧化性能研究

以活性碳(Vulcan XC-72)为载体,用化学还原法制备了不同Pd/Co摩尔比的Pdx-Co/C催化剂。用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征,采用循环伏安法考察了催化剂对甲酸电氧化反应的催化性能。结果表明,Pdx-Co复合催化剂粒子均匀分散在碳载体表面;催化剂中掺入的少量Co元素部分进入Pd晶格,形成了Pd-Co合金;随着Pd/Co摩尔比的增加,Pd颗粒粒径先增大后减小,催化活性也表现出相同的变化趋势;当Pd:Co=8:1时,所得Pd8-Co/C对甲酸氧化的催化活性最高,峰电流密度可达到15.907 mA/cm²。     

Pd/γ-Al2O3催化剂上甲烷-氘化氢之间的氢氘交换性能研究

利用浸渍法制备了Pd/γ-Al2O3催化剂,采用X射线粉末衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)和程序升温还原(TPR)等物理化学手段对其进行了表征,并在固定床微型反应器上考察了其催化活性。实验结果表明,载体内部有Pd元素,Pd和载体γ-Al2O3发生了强相互作用。在对甲烷与氘化氢间的氢氘交换反应中,Pd/γ-Al2O3催化剂显示出较好的催化活性。     

不同载体对甲醇分解钯催化剂性能的影响

用浸渍法制备了Pd/γ-Al2O3和Pd/Ce0.65Zr0.35O22种甲醇分解催化剂。采用XRD,NH3-TPD(NH3-Temperature-Programmed Desorption),XPS及H2-TPR(H2-Temperature-Programmed-Redution)等手段对2种催化剂的结构和性能进行表征,并考察了催化剂上甲醇低温分解的活性。结果表明,Pd/Ce0.65Zr0.35O2催化剂具有较弱的表面酸性及良好的低温还原性能;XPS结果表明2种催化剂中的Pd均以氧化态形式存在,并且Pd在Ce0.65Zr0.35O2固溶体上呈高度分散状态,Pd与Ce间具有较强的相互作用。结合活性考察可知,Pd+的存在有利于甲醇的分解。Pd/Ce0.65Zr0.35O2催化剂具有高的催化活性,220℃时甲醇转化率接近100%。     

热老化对Pd/Al_2O_3选择性催化NH_3反应性能的影响(英文)

研究了在三效催化反应过程中热老化对Pd/Al_2O_3选择性催化NH_3反应性能的影响。在稀/富循环流中进行稳态实验,采用X射线衍射(XRD)、BET比表面积、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)和透射电镜(TEM)对催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明,高温热老化导致活性金属钯的分散度降低、颗粒尺寸增大、Pd~(2+)活性物种的相对比例下降,这些微结构变化促使催化剂的三效活性降低、氨选择性增加。热老化诱导催化剂表面活性钯颗粒明显增大,较大的钯颗粒有助于NO解离生成活性氮物种,进而与氢反应生成NH_3。     

稀土Ce对CuCo氧化物催化剂结构与性能的影响

采用超声辐射条件下的反相共沉淀法制备CO加氢合成低碳醇用CuCo催化剂,研究稀土助剂Ce对CuCo氧化物催化剂结构与性能的影响,并借助X射线衍射、N2吸附等温线和程序升温分析技术对催化剂进行表征.结果表明,Ce的加入使催化剂材料晶粒细化,显著改善样品的还原性能,增加催化剂的比表面积,促进合成醇活性位的形成,因而明显改善催化剂的活性与选择性.     

氧化态、还原态多组元贵金属尾气净化催化剂催化性能的研究

应用微反应装置研究了Pt-Pd/Al2O3和Pt-Rh-Pd/Al2O3催化剂的氧化态和还原态的催化活性,对催化剂进行了XRD、TPD、TPR表征,并对反应机制进行了探讨.结果表明,在氧化态和还原态Pt-Pd/Al2O3催化剂中,氧化态Pt-Pd/Al2O3催化剂的催化氧化性能优于还原态Pt-Pd/Al2O3催化剂,且具有相同的催化机制;在氧化态和还原态Pt-Rh-Pd/Al2O3催化剂中,氧化态Pt-Rh-Pd/Al2O3催化剂的催化氧化性能不如还原态Pt-Rh-Pd/Al2O3催化剂,主要是由不同的催化机制所引起的;氧与贵金属的结合不利于NO的还原.     

Au/CuMn催化剂对于C3H8还原NO催化性能的研究

以沉积-沉淀法制备了系列Au/CuMn催化剂,并对催化剂进行了XRD和XPS等表征,研究了Au负载量和催化剂焙烧温度对Au/CuMn催化剂性能的影响。实验结果显示,60℃烘干、Au理论负载量为3%的催化剂性能最佳,在50℃的反应条件下,NO的转化率达到72.4%,但催化剂失活较快。XPS分析显示,催化剂表面的Au3+与吸附氧物种Oads.是反应的活性中心,反应过程中催化剂表面氧化态Au3+与Oads.物种部分被还原,可能是催化剂失活的重要原因。另外,反应后在催化剂表面生成的亚硝酸盐、硝酸盐和碳酸盐等物种,覆盖了活性中心,也是导致催化剂失活的原因之一。