热力学与动力学相关性,科学与人文的统一

金属热加工通过相变决定材料最终组织和性能。随着非平衡技术的快速发展,热加工工艺趋于极端化和多样化,控制相变的热力学与动力学机制从简单近平衡条件下的相对独立转变为复杂远平衡条件下的高度关联。基于热-动力学独立处理的传统理论已无法应对上述相变涉及的机理描述、组织预测和过程控制。随着催化剂研究体系的扩展,传统的基于独立的反应动力学或吸附热力学的设计已无法满足催化剂的高性能需求与高效筛选。本文从人文领域中的激情与困难的逻辑关系中,引申出科学领域中的热力学驱动力与动力学能垒的相关性,针对非平衡凝固过程、晶界迁移及晶粒长大热稳定性、纯Fe沿Bain路径的马氏体切变,整理出热力学驱动力与动力学能垒的定量关联,建立了组织预测模型,提出了热-动力学协同作用的新理念,并据此设计出高性能DD3高温合金、Fe基纳米晶材料、A356铝合金和应变态电催化材料。     

多相化学合成氨研究进展

氨不仅是氮肥的主要原料,亦可作为能源载体在可再生能源的储存与转化过程中发挥重要的作用.而氨的化学合成是实现这一过程的关键.现有的Haber-Bosch合成氨工业是一个高能耗过程,开发温和条件下的合成氨过程是研究人员长期以来不懈追求的目标.随着催化科学与技术的进步,人们对合成氨微观反应机理的认识不断加深,这为进一步设计和开发低温高效的合成氨过程提供了许多有益的启示.本文分析了当前合成氨化学中的挑战与机遇,重点阐述了合成氨多相催化剂及化学链合成氨过程的开发,对近期发展迅速的电、光、等离子体等外场驱动的化学合成氨方面的研究进展也进行了简要介绍,强调了规避过渡金属上线性关系的限制是实现温和条件下合成氨的有效策略.     

纳米碳催化研究取得新进展

纳米碳材料具有较好的化学相容性,经表面活化处理后可在烷烃活化、生物质转化、电催化氧还原等反应中表现出优异活性。然而,功能化纳米碳材料表面物种繁多,为单一官能团定量分析带来了较大难度,多个碳催化反应过程的结构-性能基本关联仍未明晰。近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所所属新能源所张建课题组与张亚杰课题组合作开展的纳米碳催化机理研究取得新进展,揭示了     

三维多孔结构氧化石墨烯-二茂铁的合成及其过氧化氢化学传感

利用一步法制备了三维多孔结构的氧化石墨烯-二茂铁纳米复合材料,并利用其构建了过氧化氢电化学传感器。实验结果表明,该纳米复合材料具有三维多孔的结构,因而具有更大的比表面积,提供了更多的电化学活性位点,有利于电子的传输,并对过氧化氢具有良好的电催化活性。其对过氧化氢浓度响应的线性范围为25.0μmol/L~3.0 mmol/L,检测限约为3.5μmol/L。此材料合成方法简单,构建的过氧化氢传感器具有响应快、稳定性好、灵敏度高、重现性好等特点。     

电化学合成重铬酸钾阳极的制备和电催化性能

针对电化学合成重铬酸钾绿色新技术,采用涂层自组装方法制备了钛基铱氧化物中间层钌铱钛氧化物复合电极(Ti/IrO_2/RuO_2-IrO_2-TiO_2).利用扫描电镜、X射线衍射分析了电极的微观结构和表面形貌,并采用循环伏安法研究了电极的电催化性能.结果表明,电极表面RuO_2-IrO_2-TiO_2柱状结晶规则均匀,并有明显空隙.电极在阳极液中析氧过电位较低,并具有稳定的较高的电催化活性.     

电催化氧化降解活性红紫X-2R染料废水的研究

采用复极性三维三相电极反应装置对活性红紫X-2R染料进行了电催化氧化降解试验,分析了外加电压、主电极极间距、电流密度、初始pH值、曝气量等因素对降解效果的影响,确定了最佳工艺条件:外加电压30 V,电流密度28 mA/cm2,主电极极间距5 cm,初始pH值6,曝气量3 L/min,初始质量浓度为400 mg/L的染料废水经50 min电催化氧化后,脱色率与COD的去除率分别达99.1%和93.5%.     

石墨烯制备及其在低温燃料电池阳极催化中的应用进展

石墨烯是材料科学领域的新星,在电子、能源、环境、生物医学及催化领域的应用备受关注.在电催化领域,石墨烯特殊的结构有利于贵金属催化剂的分散和稳定,可大幅度提高贵金属的催化活性,是理想的载体材料.本文对石墨烯的制备方法及贵金属/石墨烯电催化剂的设计合成的研究进展进行评述.     

膨胀石墨提高AC/PTFE阴极电催化效率的研究

以鳞片石墨为原料,采用化学氧化法组合微波膨化法制备了膨胀石墨.扫描电子显微镜(SEM)观察表明,膨胀石墨的微观形貌与原料粒径有关,由50目鳞片石墨得到的膨胀石墨具有典型的蠕虫状结构,而200目和500目鳞片石墨得到的膨胀石墨由石墨微片构成.将膨胀石墨(EG)与活性炭(AC)按照不同比例混合制备成EG/AC/PTFE复合...     

含酚液中苯酚的电催化降解研究

在电激励下,电极表面活性点生成的.OH能氧化水溶液中的有机物。本文研究了钛基二氧化铅电极做工作电极催化降解水中苯酚时,支持电解质溶度、温度、电流密度、pH值等因素对酚降解效率的影响。实验得知,在支持电解质CNa2SO4=0.05 mol.L-1、20℃2、0 mA.cm-2、pH=3条件下,电解100 mL 0.005mol.L-1苯酚溶液,120 min内降解了78.62%。紫外光谱分析了200 min内的电解试样,得知苯酚电解过程先生成中间物而后变成CO2和H2O,且降解率为94.35%。     

重铬酸钠电催化合成中阳极液在电极上的电化学研究

报道了一种电催化合成重铬酸纳的绿色新技术.用循环伏安法研究了电催化合成过程阳极液铬酸钠溶液在电极上的电化学性能.确定了不同温度下电荷传递系数、扩散系数、电极反应速率常数,初步讨论了温度的影响.求得了电极反应活化能.表明了该电极具有很稳定的电化学性能,电极反应是主要受扩散控制的不可逆反应.