不同浓度Pt掺杂CeO2储氧材料的第一性原理研究

随着汽车业的高速发展,汽车尾气污染已引起社会的广泛关注。高性能稀土储氧材料CeO2是汽车尾气净化催化剂的关键材料,决定着催化剂的性能和寿命,是各国在汽车尾气净化催化剂领域竞争的焦点。用基于密度泛函理论的第一性原理方法,考虑CeO24 f电子的在位库仑作用,计算并分析了不同浓度金属Pt掺杂对二氧化铈原子结构、电子结构和化学特性的影响。     

添加氯离子对Ni/CeO2催化剂CO选择甲烷化反应催化性能的促进

采用浸渍方法制备NiO(Cl_x)/CeO₂系列样品,经还原后得到Ni(Cl_x)/CeO₂催化剂,用于富氢气体中CO的选择甲烷化反应,考察Cl/Ce原子比(x)对CO选择甲烷化反应活性的影响. 结果表明,添加氯离子能够显著抑制CO₂甲烷化反应,因而可使富氢气体中CO浓度降至10-5以下并且CO甲烷化反应选择性不低于50%,满足质子交换膜燃料电池对燃料的要求. 通过CO和CO₂吸附实验、程序升温还原(TPR)测定以及物相组成和晶粒尺寸分析,揭示添加氯离子的作用.      

γNaF·AlF_3-Al_2O_3-Ceo_2系熔体中CeO_2的活度

利用ZrO_2(+MgO)固体电解质组成氧桥式浓差电池并测得了在不同温度与熔体组成的电池的电动势。由电动势数据进一步求出了熔体中CeO_2活度与各种因素关系的回归方程。讨论了各因素对CeO_2活度的影响。指出CeO_2活度随熔体中CeO_2和Al_2O_3含量的增加而加大,随温度升高略有减小,冰晶石比对它的影响不大。为考查各因素的交互作用,绘制了CeO_2活度的等值图。     

CeO_2纳米球的制备及其降解甲基橙反应性能

以Ce(NO3)3·6H2O为铈源,采用水热合成法制备了Ce O2纳米球催化剂,利用N2吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜等技术对其进行了表征,并以甲基橙(MO)为模拟污染物评价了Ce O2纳米球的光催化性能,探讨了催化剂加入量、甲基橙初始浓度、p H值、H2O2的添加对Ce O2纳米球光催化性能的影响。结果表明,采用水热合成法制备了Ce O2纳米球光催化活性高于尿素共沉淀法制备的Ce O2纳米粒子;当甲基橙的初始浓度为10 mg/L,催化剂用量为1 g/L,p H值6.2,光照3 h后,甲基橙降解率为75%。     

掺杂Ce基Ce0.8SmxY0.2-xO1.9（0≤x≤0.2）电解质的电性能

采用固相反应法制备Ce0.8SmxY0.2-xO1.9Zn0.01(0≤x≤0.2)电解质试样。着重考察不同掺杂配比对材料整体导电性能的影响,另外ZnO对材料电性能的影响也进行了探讨。采用X线衍射(XRD)、Archimede排水法、热膨胀测量法和交流阻抗分析对试样的性能进行表征。结果表明:Sm和Y共掺杂能提高CeO2基电解质的电性能。其中1 550℃烧结的Ce0.8Sm0.18Y0.02O1.9在300～700℃具有最高的离子电导率。添加ZnO可以有效地降低烧结温度,在1 500℃所有试样均烧结致密。ZnO的加入可以提高材料的晶界电性能。     

表面涂敷氧化铈对铬900℃氧化机理的影响

对铬及其表面涂敷氧化铈样品在900℃空气中的恒温氧化和循环氧化行为进行了研究.用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高分辨电镜(HREM)对氧化膜微观形貌及结构进行了观测;并用声发射技术(AE)对铬表面氧化膜的开裂与剥落进行了实时监测,通过相应的氧化膜破裂模型对采集到的AE信号在时域和数域上的分布进行了分析;此外,还用激光拉曼谱对两种样品表面氧化膜的内应力进行了测试.结果表明:表面涂敷氧化铈显著改善了铬的抗恒温氧化及抗循环氧化性能;表面涂敷CeO2提高铬抗氧化性能的原因主要在于CeO2降低了Cr2O3氧化膜的生长速度和晶粒尺寸,这种细晶Cr2O3氧化膜有更好的高温塑性,可以通过高温蠕变的方式释放掉部分膜内压应力,因而具有明显的褶皱特征和较低的压应力水平;此外,涂敷CeO2减少了氧化膜/基体界面缺陷的数量和大小,从而显著提高了Cr2O3氧化膜在基体铬上的粘附性.     

凝胶浇注法制备Ni/TiO2-Ce0.8Sm0.2O1.9多孔阳极材料的研究

以硝酸盐和氧化物为原料,通过凝胶浇注法制得了摩尔分数为10%TiO2-Ce0.8Sm0.2O1.9(TiO2-SDC)粉体,采用X射线衍射、透射电镜对粉体的相组成和颗粒形貌进行了分析。结果表明,干凝胶在600℃下煅烧后,TiO2和Sm2O3能完全固溶进CeO2晶格中,形成具有单一立方相结构和纳米粒度的TiO2-SDC粉体;凝胶浇注法和机械混合法制备的成形坯在1 300℃下烧结所得NiO/TiO2-SDC烧结体的孔隙率分别为31.0%和19.0%,还原后Ni/TiO2-SDC材料的孔隙率分别为36.4%和23.0%。SEM观察表明,凝胶浇注法制备的NiO/TiO2-SDC烧结体和Ni/TiO2-SDC金属陶瓷的微结构更加疏松,两相颗粒分布更为均匀;在测试温度范围内,凝胶浇注法制备的Ni/TiO2-SDC阳极材料的电导率明显高于由机械混合法制备的Ni/TiO2-SDC材料,773 K下两者的电导率分别为648 S/cm和430 S/cm。     

一步法合成纳米CeO2溶胶及其分散稳定机理

针对胶溶法制备纳半分散体时条件严格、过程繁琐的问题,以硝酸过量的Ce(NO3)3溶液和氨水为反应物,在低pH值条件下,通过一步法合成了在水介质和乙酸乙酯介质中稳定分散的亮黄色透明的纳米CeO2胶体分散体;讨论了表面活性剂(DBS)用量与萃取率的关系,得出了用乙酸乙酯萃取时Ce(NO3)3溶液与DBS用量的最佳比.电镜照片观察到,CeO2纳米粒子在水介质和乙酸乙酯介质中均呈球形,粒径分布均匀,平均粒径约为3～5nm.初步研究探讨了在两种介质中稳定分散的机理.     

Au/Al_2O_3/Al整体型催化剂的研究

采用阳极氧化法制备了Al2O3/Al载体,研究了阳极氧化条件(硫酸浓度、电流密度、氧化时间等)对载体比表面积和孔结构的影响.用这种载体,经过水合或负载CeO2、Fe2O3等助剂对载体的不同处理后,采用浸渍法制备了金负载量为1%的Au/Al2O3/Al、Au/Al2O3-CeO2/Al、Au/Al2O3-Fe2O3/Al催化剂,考察了其CO催化氧化活性.结果表明:阳极氧化条件对载体的表面结构有着显著的影响,同时也明显影响到催化剂的活性;助剂CeO2的加入能明显提高催化剂的活性.     

纳米Y2O3掺杂CeO2固体电解质导电性能及机理研究

以纳米粉体为原料，采用固相反应法制备了Y2O3掺杂CeQ2、运用XRD分析了它们的相组成和结构，在300℃-1000℃温度范围内利用交流阻抗谱技术，试其电性能。结果表明在掺杂范围内，固体电解质存在三种不同的导电机理。