Pt/Al_2O_3催化剂上甲烷的氢氘交换催化性能研究

在固定床微型反应器上考察了Pt/Al2O3催化剂对甲烷氢氘交换的催化性能。结果表明,在进料组成不变条件下,温度663K时,甲烷转化率随温度增加快速升高,但随反应物流量增加而明显减小;温度663K时,甲烷转化率几乎不随温度和反应物流量而变化;在反应温度566-793K,反应物总流量不变条件下,当HD/CH4=1.5-2.5时,甲烷转化率随HD/CH4增加而减小,进料组成发生变化时,转化率随HD/CH4的增大而明显减小。     

Am(Ⅲ)在铁氧化物上的吸附行为

为了解放射性核素在可能作为高放废物固化体包装容器材料腐蚀产物上的吸附行为,以我国高放废物处置库预选场址--甘肃北山地区深部地下水为介质,研究了包装容器材料的主要组分铁的腐蚀产物Fe2O3, Fe3O4对Am(Ⅲ)的吸附,讨论了pH值、总CO2-3, SO2-4、腐殖酸、Am(Ⅲ)浓度等对吸附的影响,并就可能的吸附机理进行了探讨.实验结果表明,Am(Ⅲ)在铁氧化物上的吸附分配比随水相pH值增大而增大;地下水的化学组分是影响Am(Ⅲ)存在形态和吸附的关键,Am(Ⅲ)在Fe2O3和Fe3O4上的吸附机理为界面配合,可用Freundlich吸附等温式描述.     

Rh/γ-Al2O3催化剂上甲烷-氘化氢间的氢氘交换性能

采用Rh/γ-Al₂O₃催化剂,在固定床微型反应器上实验考察进料组成、反应温度和反应物总流量对甲烷氢氘交换的催化性能的影响。结果表明：在进料组成不变的条件下,当温度低于642K时,甲烷的转化率随温度的升高而快速增加,当温度高于642K时,甲烷的转化率不随温度的升高而变化;在反应温度为524～792K、进料组成不变的条件下,当温度低于642K时,甲烷的转化率随反应物流量的增加而明显减小,当温度高于642K时,甲烷的转化率基本不随温度的升高而变化;在反应温度为524～792K、反应物总流量不变的条件下,当HD/CH₄流量比在1.1～2.5间变化时,甲烷的转化率随HD/CH₄流量比的增加而减小。     

H2O2对Pu(Ⅴ)的还原动力学研究

在0.1 mol/L NaClO4溶液中研究了Pu(Ⅴ)与H2O2反应的动力学。测定了Pu(Ⅴ)与H2O2的反应速率。探讨了温度以及Fe2+，SO2-4，HCO-3，F-等无机离子的存在对反应的影响。实验结果表明，反应对Pu(Ⅴ)与H2O2呈一级，对溶液中H+呈-1级；速率方程可表示为： -dc(Pu(Ⅴ))/dt=(3.93±1.93)×10-9c(Pu(Ⅴ))c(H2O2)/c(H+)。 随着温度升高，反应速率明显加快，根据Arrhenius规律，计算出了反应的活化能为Ea=84 kJ/mol。地下水中Fe2+，SO2-4，HCO-3，F-等离子的存在，有利于Pu(Ⅴ)的还原。     

共沉淀法制备AUGdC的工艺研究

本工作试验研究以碳酸铵溶液作沉淀剂从硝酸铀酰和硝酸钆的混合溶液中共沉淀AUGdC的方法。试验结果表明：控制铀浓度为300~400g/L、饱和碳酸铵溶液与硝酸铀酰溶液体积比为2.0~2.4等主要工艺参数,可制备出还原、压制和烧结性能良好的AUGdC粉末;UO₂-Gd₂O₃芯块烧结密度达理论密度的96%以上,钆铀分布均匀,形成UO₂-Gd₂O₃固溶体,平均晶粒尺寸在18μm以上。     

以UF6水解液为原料制备AUC粉末

以UF₆水解液为原料，采用AUC工艺流程制备AUC粉末。研究了以UF₆水解液为原料制备AUC粉末的主要控制参数，讨论了氟体系制备的AUC粉末与硝酸体系制备的粉末性能间的各种差异。实验结果表明：以UF₆水解液为原料制备AUC粉末时，n（NH₃）/n（U）控制在26～30之间，沉淀时间控制在3～4h较为适宜；按此工艺生产的AUC粉末粒度约为30μm，松装密度为1.2～1.4g/cm³，组成恒定且质量稳定，重现性好；经分解还原得到的UO₂粉末性能稳定，烧结活性高，烧结密度大于97%T.D.（理论密度）。     

MnO2/碳气凝胶粉末复合电极材料制备与性能研究

以间苯二酚(R)和甲醛为原料，碳酸钠（C）为催化剂，制备了碳气凝胶粉末（CRF），并以KBrO₃和MnSO₄•H₂O为原料，采用水热法制备了MnO₂/CRF复合材料。采用N₂吸附、X射线衍射技术对所制备的复合材料进行了表征。结果表明，水热法制备的MnO₂材料为纯的软锰矿相，且碳气凝胶粉的加入并未影响MnO₂的晶体结构。在1mol/LKOH电解液中进行的循环伏安和计时电位扫描测试表明，电极材料电化学性能稳定，具有较好的可逆性；在1mA电流密度下进行充放电测试时，电极比电容为146.6F/g；再循环500次后，电极仍能保持稳定的电容，显示出该电极材料是一理想的电化学电极材料。     

用于储氢材料的碳/掺杂碳气凝胶研究

通过溶胶凝胶工艺,以间苯二酚和甲醛为原料,采用常压干燥法制备有机气凝胶和金属掺杂有机气凝胶;在氮气保护下,经1050℃高温碳化获得碳/掺杂碳气凝胶;通过CO₂活化工艺优化样品微结构、提高其比表面积,获得了比表面积达2582m²/g的碳气凝胶样品。使用比表面积与孔隙度分析仪、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）对样品微观结构和气体吸附性能进行表征。通过溶胶 凝胶工艺实现了过渡金属的均匀掺杂,并研究了金属掺杂对碳气凝胶微结构特性的影响。结果表明,适当的金属掺杂可提高样品的比表面积和微孔体积。     

Am(Ⅲ)在Al2O3和石英上的吸附行为

研究了Am(Ⅲ)在Al2O3和石英上的吸附行为,探讨了水相pH值、总CO2-3和SO2-4浓度(1.0×10-3～2.0×10-1 mol/L)、腐殖酸和Am(Ⅲ)浓度等因素对吸附的影响,并对可能的吸附机理进行了分析,同时以1.0 mol/L HCl做为解吸剂,对吸附平衡后的固相进行了解吸实验.结果表明,随着水相pH值的升高,Am(Ⅲ) 在Al2O3和石英上的吸附分配比增大,水相的化学组分及其相应浓度增大对Am(Ⅲ)在石英上的吸附影响较明显;Am(Ⅲ)在Al2O3和石英上以界面配合物的形式吸附,且可用Freundlich吸附等温式描述;水相中腐殖酸浓度增大,Am(Ⅲ)在Al2O3和石英上的吸附降低.     

模拟草酸钚沉淀母液中草酸电解破坏研究

采用循环伏安法和线性扫描法对模拟草酸钚沉淀母液中草酸和钚的电化学行为进行研究。研究结果表明,HNO₃介质中的H₂C₂O₄在Pt电极上的氧化为不可逆反应。在模拟的草酸钚沉淀母液中,因Pu(Ⅳ)被C₂O^2-₄络合而未出现Pu(Ⅲ)/Pu(Ⅳ)的氧化还原峰,H₂C₂O₄的氧化峰则清晰可见,H₂C₂O₄的氧化反应仍为不可逆过程。对模拟草酸钚沉淀母液进行恒电流电解,考察了模拟母液中Pu(Ⅳ)初始浓度对草酸电解速率的影响以及电解过程中Pu价态的变化。结果表明,钚浓度为0.002～0.1g/L时,对H₂C₂O₄的电解速率影响不大。恒电流密度下电解可将草酸钚沉淀母液中草酸的浓度破坏到0.001mol/L以下,可满足工艺要求。     

Eu(Ⅲ)和Am(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7上的吸附行为

通过静态法研究了Am(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7上的吸附行为,主要包括吸附平衡时间、固液比、pH值、离子强度以及富里酸(FA)等因素对吸附的影响.实验结果表明,Am(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7上的吸附具有相似的pH吸附曲线,pH值的变化对吸附的影响较大,吸附率在pH=2~5时出现剧增;在其他条件相同时,KNO3离子强度从0.01 mol/L增大到0.1 mol/L,吸附率随着离子强度的增大而减小.通过对比实验发现,FA对Am(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7上的吸附具有促进作用.Am(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7表面可能形成了表面络合物.吸附剂的表面特征及其吸附机理研究是进一步深入研究的重点.     

Fe3O4纳米磁性微粒对钴和锶的吸附

为降低90Sr和60Co对环境的污染,用共沉淀法制备了粒径为10 nm的Fe3O4磁性微粒,分散于水中生成饱和磁化强度（M）为350 kA/m的水基磁流体,用此磁流体对Co2+, Sr2+进行了吸附研究。结果表明,在45 ℃,吸附60 min时,Co2+, Sr2+分别在pH=7和pH=8下达到吸附平衡,吸附容量为1.794, 0.962 mmol/g。用Langmuir等温模型、假二级动力学模型探讨了Fe3O4纳米磁性微粒对Co2+, Sr2+的吸附机制,研究结果表明,该过程是单离子层吸附过程。     

NiW／γ—Al2O3催化剂加氢脱硫活性和EXAFS研究

评价了具有不同Ni/(Ni W）原子比的NiW/γ－Al2O3催化剂加氢脱硫活性，对硫化态催化剂进行了EXAFS表征。结果表明，Ni(Ni W)原子比为0．23的催化剂表面上WS2颗粒最小，有利于形成Ni-W-S加氢脱硫活性相，其反应活性最高。     

立方烧绿石Gd_2Zr_2O_7的高温高压合成

为探索高温高压固相反应法合成Gd2Zr2O7烧绿石的可能性,以Gd2O3和ZrO2的混合粉体为原料,在5.2GPa压力、1473～1873K温度范围内进行了实验研究。通过XRD对合成样品进行了结构表征,结果证实,在5.2GPa和1873K条件下,保温保压30min,成功地合成出单一物相的、具有立方烧绿石结构的Gd2Zr2O7化合物。这种新的合成方法对于开展武器级多余钚和含钚高放废物固化具有重要的科学价值和实际意义。     

Pt-Ru疏水催化剂制备及氢-水液相交换催化性能

用乙二醇为还原剂和碳黑分散溶剂,微波快速加热,1～2 MPa压力下制备了Pt/C和Pt-Ru/C催化剂,用XRD、TEM和XPS对其进行了表征.Pt/C和Pt-Ru/C催化剂活性金属平均粒径为1.9～2.0 nm.随Ru的加入,活性金属粒子的面心立方结构逐渐不明显.Pt-Ru/C中Pt以Pt(0)、Pt(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)形式存在,Ru以Ru(0)和Ru(Ⅳ)形式存在.再将Pt/C、Pt-Ru/C催化剂与聚四氟乙烯一起负载于泡沫镍,得到疏水催化剂,研究了其对氢-水液相交换反应的催化活性.研究中观察到,Pt中掺入适量Ru可提高单一Pt基疏水催化剂的催化活性.其可能的原因是:水在Pt表面不解离,Pt表面氢气与水间同位素交换通过形成中间体(H2O)nH+(ads)(n≥2)进行,而水在Ru表面会发生解离,Pt-Ru疏水催化剂同时存在另一条反应路径.     

聚丙烯酸在ADU粉末制备中的应用

本工作对在重铀酸铵（ADU）的沉淀反应中加入聚丙烯酸（PAA）的工艺进行试验研究。结果表明：在ADU沉淀过程中,通过在沉淀剂氨水中加入少量PAA,能显著增加ADU的沉降速度和改善ADU浆体的过滤性能;干燥后的ADU粉末松散,经分解还原得到的UO₂粉末具有良好的压制、烧结性能。     

BF3长计数器效率刻度及其应用

利用²³⁸U裂变反应，通过测量裂变碎块的数量，能够较为准确地测量快中子注量。但这种方法在中子能量为1.6MeV以下（裂变道未开或处于裂变截面第1个台阶上升处）和6.0～7.0MeV能区（第2个台阶上升处）由于不确定度过大而不适用。本工作采用4种不同的核反应作中子源，对北京大学4.5MV静电加速器中子实验大厅的BF₃长计数器的相对效率进行了刻度。将²³⁸U(n,f)反应与相对效率已知的BF₃长计数器相结合，解决了在上述能区准确测量中子注量的问题。      

LiD与H2O反应机理及动力学

在6-311G（d）水平下,采用微扰理论的MP2方法,研究了LiD与H2O的反应。结果表明,反应存在两个通道：LiD+H2O→LiOH+HD（R1）;LiD+H2O→LiOD+H2（R2）。298K下,两通道的势垒高度分别为9.31和195.08kJ/mol,反应速率常数分别为1.88×1010和3.74×10－26（mol•dm－3）－1•s－1。     

纳米磁性Fe3O4粉体掺杂聚苯乙烯ICF靶丸材料制备

为实现惯性约束核聚变中无接触点打靶实验构想,探索在聚苯乙烯(PS)中掺杂纳米磁性粉体,以制备磁性靶丸。采用本体聚合工艺制备了Fe₃O₄/PS磁性靶丸复合材料,通过FTIR、TG-DSC、SEM、VSM等手段对该材料进行了分析表征。结果表明：Fe₃O₄/PS靶丸复合材料的饱和磁化强度随磁性粉体含量的增加而增大;适量粉体的掺入提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度,且随粉体含量的增加而增强;所制备的磁性靶丸复合材料悬浮时所需的外界磁场相对较弱,其磁性能满足磁悬浮的条件。     

离子强度、pH和腐殖酸浓度对63Ni（Ⅱ）在γ-Al2O3上吸附的影响

采用静态批式法研究了63 Ni(Ⅱ)在γ-Al2O3上的吸附行为。探讨了震荡时间、pH、离子强度、γ-Al2O3浓度以及腐殖酸对吸附的影响。实验结果表明:在低pH条件下,离子强度对63 Ni(Ⅱ)的吸附影响很大,63 Ni(Ⅱ)的吸附主要是离子交换和外层表面络合作用;在高pH条件下,63 Ni(Ⅱ)的吸附受pH影响较小,63 Ni(Ⅱ)的吸附主要是内层表面络合作用。溶液中的腐殖酸,在低pH条件下促进63 Ni(Ⅱ)在γ-Al2O3上的吸附,而在高pH条件下抑制63 Ni(Ⅱ)在γ-Al2O3上的吸附。