纳米Ni薄膜的电化学制备及其异常红外效应

通过循环伏安电沉积方法在玻碳基底上制备纳米级厚度Ni薄膜(nm-Ni/GC), 以CO吸附为探针反应, 运用电化学原位傅里叶变换红外(FTIR)反射光谱研究其性能, 将所发现的异常红外效应的研究拓宽到铁系Ni金属纳米薄膜.     

不同Ce/Zr摩尔比对Fe_2O_3-WO_3/Ce_xZr_(1-x)O_2(0≤x≤1)整体式催化剂的NH_3选择性催化还原NO_x性能的影响

以共沉淀法合成了一系列不同Ce/Zr摩尔比的CexZr1xO2(0≤x≤1)复合氧化物载体,并制备了一系列Fe2O3-WO3/CexZr1-xO2整体式催化剂用于NH3选择性催化还原NOx(NH3-SCR).通过N2物理吸附,X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)和H2程序升温还原(H2-TPR)表征了催化剂的结构性质和氧化还原性能,并测试了各催化剂的NH3-SCR活性.结果表明,催化剂的NH3-SCR性能随着Ce/Zr摩尔比的增大而逐渐提高,尤其是低温催化活性和反应温度窗口.在所考察的催化剂中,Fe2O3-WO3/Ce0.68Zr0.32O2表现出最高的NH3-SCR活性,在247~454℃温度范围内,该催化剂在30000 h-1空速下可将90%以上的NOx有效净化;且在整个反应窗口内该催化剂的N2选择性均超过99%,而生成的N2O浓度则小于20 ppm(1ppm=10-6 L/L),并且表现出较强的抗水抗硫性能、优异的织构和结构性能.更多的表面Fe,Ce和活性氧物种的共同作用,使得Fe2O3-WO3/Ce0.68Zr0.32O2具有优异的NH3-SCR性能.     

甲烷部分氧化制合成气反应中的氘同位素效应

近几年来,甲烷部分氧化制合成气过程重新引起了人们的极大兴趣。该过程是温和的放热反应,生成的合成气中H_2/CO比约为2,非常适合作甲醇、F-T合成的原料气。该过程使用的催化剂主要是负载型第Ⅷ族过渡金属,如Ni,Ru,Rh,Pd,Pt等。关于该过程的催化反应机理,文献中还存在诸多的争论。许多研究者认为反应中部分甲烷首先发生完全氧化反应生成CO_2和H_2O,而后剩余甲烷由生成的CO_2和/或H_2O重整为合成气。与上述观点不     

活性炭的表面化学性质及对CuO/C催化剂上NO还原性能的影响

活性炭是一种十重要的吸附剂和催化剂载体.它属于微晶结构,主要在低衍射角处产生一个比较大的弥散峰,因而人们尚不能够获得关于活性炭的清晰的空间结构特征.一般认为,活性炭的含氧量是影响其化学性质的一个重要因素.而含氧量和含氧基团分布与活化方式有关.遗憾的是,也还不能通过活化方式控制含氧量和含氧基团分布.目前,关于这些基团的组成和分布在催化剂制备的某些关键步骤中和催化反应中的行为都还知道得很少.本工作选取了4种市售国产活性炭:椰壳炭、山楂核炭、山桃核炭和煤质炭.实验表明,当活性炭本身做催化剂时,含氧基团起到了活性中心作用;在制备负载催化剂的浸渍阶段,含氧基团起着成核中心作用,含氧基团的分布可以影响金属离子的分散度.1 实验部分1.l 反应性能评价以等体积浸渍法制备担载量6.25%质量分数硝酸铜/活性炭催化剂.首先室温下真空干燥24h,然后烘箱中65℃下烘4h,再120℃下烘6℃.性能评价在连续流动微型反应装置上进行.石英反应管内径8mm,催化剂用量500mg(20～35目).反应前催化剂在He气中200℃下处理0.5h,然后350℃下热分解1h.反应气NO浓度1.5%摩尔分数(配在He气中),F/W=50mL/min·g~(-)1.色谱分析使用0.5nm分子筛柱和Porapak Q柱,热导池检测器,H_2做载气,桥电流220mA,室温下进行.以反     

负载型Rh, Ru催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应机理的原位时间分辨红外光谱研究

采用原位时间分辨红外光谱(in situ TR-FTIR)技术, 在500~600℃、时间分辨率优于0.3 s的条件下, 对CH4/O2/He (2/1/45, 摩尔比)混合气在不同预处理后的Rh/SiO2, Ru/?-Al2O3和Ru/SiO2上的反应及其与催化剂上吸附CO物种的作用情况进行了跟踪、考察. 实验结果表明, 在还原态和工作态Rh/SiO2上, CO是POM反应的初级产物. 由甲烷直接脱氢生成表面吸附氢和CHx (x = 1~3)物种, 后者再进一步氧化生成CO是Rh/SiO2上POM反应的主要途径. 在Ru/?-Al2O3, Ru/SiO2和氧化态的Rh/SiO2上, CO2是CH4/O2/He混合气反应的初级产物. CH4与CO2和H2O的重整反应是Ru/?-Al2O3和Ru/SiO2上CO和H2生成的主要途径. 在Rh/SiO2和Ru/?-Al2O3上, 催化剂表面吸附CO物种的进一步氧化是POM反应中CO2生成的重要途径之一.     

乙醇蒸汽重整制氢镍基催化剂的尺度效应与构效关系

考察了Ni基催化剂镍颗粒尺度与乙醇蒸汽重整活性、稳定性的构效关系.通过改良St?ber法制备了镍颗粒尺度可控的Ni@Si O2壳核型催化剂,研究了具有不同镍颗粒尺度的Ni@Si O2壳核型催化剂,发现催化剂乙醇转化频率随着镍颗粒尺度的增加而增加,当镍颗粒尺寸达到30 nm以上时,变化不再明显.镍颗粒尺度对催化剂稳定性也有影响.镍颗粒尺度越大,催化剂积碳速率越快,稳定性越差.结果表明,适当的镍颗粒尺度对催化剂活性和稳定性均至关重要.     

基于过渡金属大环分子的电化学二氧化碳还原研究进展

利用电化学方法还原二氧化碳(CO₂RR)制备高附加值化学品是实现碳中和的重要途径.开发具有低成本、高性能的电催化剂是该技术发展的核心关键.在众多CO₂还原候选材料中,过渡金属卟啉、酞菁等大环分子化合物因具有结构明确和功能可调等特点,在实现高效CO₂RR催化性能和探究结构-性能内在关系等方面表现出良好的发展潜力.基于此,本文总结了过渡金属大环分子催化剂电化学CO₂还原制备碳一(C₁)产物的最新研究进展.首先,重点讨论了不同改性策略及电解池设计对于生成一氧化碳的选择性、稳定性、单位催化活性以及电流密度等性能的影响.随后,探讨了分子催化剂在生成甲醇和甲烷等多电子还原产物的催化潜力.最后,聚焦该材料体系在实际应用中面临的关键挑战,对该领域未来的研究发展方向进行了讨论与展望.     

垂直石墨烯负载镍铁纳米颗粒的制备及其析氧性能

传统化石燃料的快速消耗给环境造成了严重的危害,氢气(H₂)等清洁能源受到广泛关注.电催化水裂解制氢是最有希望的制氢技术之一,但是因其阳极析氧反应(OER)具有缓慢的动力学,而且常用的RuO₂和IrO₂等催化剂价格昂贵,储量有限,所以开发价格低廉而且具有优异催化活性和稳定性的OER催化剂显得十分重要.过渡金属Ni储量丰富,抗腐蚀性能优异,人们已经将它和Fe结合,制备出可高效催化OER的镍-铁(Ni-Fe)氧化物、氢氧化物、硫化物、磷化物以及Ni-Fe合金.本文首先利用等离子体辅助化学气相沉积技术(PECVD)制备出垂直石墨烯纳米片(VG),然后以该纳米片为基底,在其表面利用电沉积法制备Ni-Fe合金纳米颗粒.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、Raman、能量色散光谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析其形貌特征和成分,并利用电化学工作站表征其作为OER催化剂的电催化性能.结果表明,所制备的纳米催化剂具有优异的性能,在1 mol L^–1的KOH溶液中,电流密度为10 mA...     

层状La-Ba-Cu复合氧化物在CO还原NO反应中活性的研究

氮氧化物是严重的空气污染物,催化消除氮氧化物是环保催化研究的热点问题,在已有报道的催化剂体系中复合氧化物和含铜分子筛受到人们的普遍关注,文献中已有报道ABO_3(A=Ln;B=Cr,Mn,Fe,Co,Ni)型复合氧化物作为CO还原NO反应的催化剂.但迄今尚未见有合成LaCuO_3的报道,有关含铜复合氧化物作催化剂的大多是A_2BO_4型的.呈ABO_3结构的含铜复合氧化物只有成层状的超导体如YBa_2Cu_3O_7,本文为了探讨复合氧化物晶体结构对催化活性的影响,首次研究了3种层状ABO_3结构的La-Ba-Cu复合氧化物对CO还原NO反应的活性,发现它们均具有较高的活性,并首次提出了Ba离子在此反应中的作用.1 实验方法催化剂的制备和Cu价态分析见文献[4,5]CO还原NO反应在固定床流动反应体系中进行,反应管为内径6mm石英管,催化剂粒度为40～80目,用量0.2g,空速为7000h~(-1),原料气为NO7.5×10~(-3),CO8.0×10~(-3),He平衡.采用英国产的Pyc Pan气相色谱分析检测N_2O,CO_2,0.5nm分子筛色谱柱检测NO,CO转化率. H_2-TPR在自制装置上进行:样品在氧气氛下于850℃处理1h后,于氧气氛中冷却至室温,以组成为5%H_2 95%N_2的还原气(35mL/min)还原,升温速率20℃/min,记录H_2-TPR图.2 结果与讨论2.1 结构与化学组成XRD结构分析表明,3个样品均属正交晶系的AB     

Fe-SBA-15和FeO_x/SBA-15的制备及其对甲苯氧化的催化性能

采用直接水热法和等体积浸渍法,分别制备了Fe表面密度为0.09~1.11 Fe-atom/nm2的高比表面积和有序介孔Fe嵌入的SBA-15催化剂xFe-SBA-15,和SBA-15负载的FeOx催化剂yFeOx/SBA-15.表征了xFe-SBA-15和yFeOx/SBA-15催化剂的物化性质,并评价了其对甲苯完全氧化反应的催化活性.结果表明,所得催化剂具有棒状或链条状的表面形貌.在Fe表面密度0.76 Fe-atom/nm2的xFe-SBA-15上和Fe表面密度0.64 Fe-atom/nm2的yFeOx/SBA-15上,Fe物种呈高分散态.在类似Fe表面密度和空速的条件下,xFe-SBA-15比yFeOx/SBA-15显示更好的催化活性.Fe表面密度为0.59 Fe-atom/nm2的xFe-SBA-15催化剂由于具有高比表面积、高分散态的Fe物种和优良的低温还原性能而表现出最好的催化性能.     

C/CoNi_2S_4对电极的染料敏化太阳能电池性能

为了降低染料敏化太阳能电池的生产成本,促进其未来的大规模应用,开发能够替代Pt的高效对电极材料成为新的研究热点.本文将静电纺丝法和水热法结合,成功合成了碳纤维与CoNi_2S_4纳米复合材料,利用喷涂技术在掺杂氟的透明导电玻璃(FTO)上制备了C/CoNi_2S_4薄膜作为对电极.扫描电子显微镜(SEM)对C/CoNi_2S_4的形貌进行了表征,结果表明Co Ni2S4颗粒成功地负载在碳纤维表面;X射线衍射(XRD)结果显示除了C和Co Ni2S4没有其他杂相出现.以C/CoNi_2S_4作为对电极的电池效率达到了4.46%,接近于Pt对电极的效率(5.34%).     

铁钌磷化物纳米材料的制备及其电催化析氢性能

过渡金属磷化物是一种优良的析氢反应(HER)催化剂,因其成本低、制备方法简单受到了广泛的关注.本研究采用两步法制备了一系列铁钌磷化物(FeRu-P)纳米材料,并通过线性扫描伏安法(LSV)评估催化剂在酸性体系中的HER催化性能.结果表明,当Fe/Ru比为3:7时催化剂具有最优和稳定的析氢催化性能,取得10 mA/cm~2电流密度的过电位(η10)仅为31 mV, Tafel斜率为37.98 mV/dec,与商业化的Pt/C非常接近.对其形貌、结构和组分的表征结果显示,该催化剂优良的催化性能可归因于其二维纳米片形貌, Fe-Ru的协同作用以及相对较高含量的催化活性组分.     

Ni-V(镍-钒)催化剂结构的EXAFS研究

CO_2加氢甲烷化是碳1化学中的重要课题,我们在研究中发现,在SiO_2载体上,当Ni中加入了第四周期其它过渡金属元素后,还原得到两种类型的双金属催化剂,一种是合金型催化剂,另一种是镍——金属氧化物型催化剂。第二类型催化剂,可在较低温度下具有活性,如镍     

非平衡条件下的甲烷直接氧化制合成气的研究

将甲烷转化成重要的化工原料是过去15年最富挑战性的课题之一.尽管人们对甲烷氧化偶联制乙烯进行了大量的研究,但由于其收率较低、反应温度高等缺点,实际应用还有很大困难.近年来,人们开始注意甲烷直接氧化制合成气,该反应具有高活性、高选择性、高时空收率和相对低的反应温度等特点,有可能替代水煤气变换反应,成为制取FL合成和甲醇合成等工业过程原料的途径.Choudhary等人报道,在Ni,Co等催化剂上,大空速的情况下,当反应温度高于700℃时,甲烷直接氧化制合成气的活性和CO选择性接近热力学平衡值;当     

Si3N4/BN纳米复合粉体的制备

采用化学溶液法, 溶解分散H3BO3, CO(NH2)2及α-Si3N4微粉制成悬浮液, 干燥后以氢还原氮化法制备出纳米氮化硼包覆微米氮化硅的Si3N4/BN纳米复合粉体. 利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对复合粉体的形成过程及形貌结构研究发现: 当反应温度为1100℃时, 包覆层中除在临近α-Si3N4颗粒表面有少量涡流状氮化硼(t-BN)生成外, 其主要组成部分为非晶态BN. 以上复合粉体经1450℃氮气氛下处理后, 非晶态氮化硼与涡流状氮化硼转化为h-BN. 所制复合粉体经1800℃热压烧结获得加工性能良好的复相陶瓷.     

类水滑石限域空间中聚合反应的研究

用共沉淀法制备了单体4-乙烯基苯磺酸钠插层水滑石(SS-LDHs), 通过UV和NMR对单体在水滑石层间的原位聚合反应进行了跟踪. SS-LDHs在100℃下反应24 h后仍有部分单体未发生聚合反应, 当温度提高到150℃并反应24 h后, 层间的单体全部聚合, 得到了聚合物插层水滑石产物, 聚(4-乙烯基苯磺酸)/LDHs 复合物(PSS-LDHs). 研究发现, 单体在层间发生聚合反应后, 由于本体系反应温度较低, 生成的聚合物没有发生重排, 并且PSS易吸水, 随生成的聚合物增多, 聚合物溶涨程度增加, 导致水滑石层间距增大.     

粉末套管法制备MgB2/Fe超导线材及超导电性

在对MgB2超导体成相物理化学过程分析基础上, 用原位粉末套管(PIT)技术制备了MgB2/Fe超导线材, 采用扫描电子显微镜(SEM)研究了线材中MgB2超导相的微观结构, 使用标准四引线法测量了线材的传输临界电流密度(Jc), 结果表明: 线材中MgB2的晶粒尺寸为1~3 μm, 晶粒间的连接较好, 线材在20 K, 自场下, Jc值达到6.1×04 A/cm2.     

石墨炔负载金属原子催化剂研究进展

金属原子催化剂实现了原子百分之百利用率,具有高选择性和高活性等特点.但由于单个原子表面能大,容易团聚成纳米颗粒,稳定金属原子催化剂的制备对基底提出了较高的要求.石墨炔的特殊结构使其成为一种潜在的金属原子催化剂载体.石墨炔是一种由sp~2和sp杂化碳原子共同组成的新型碳的同素异形体.由于碳碳三键具有线性、无顺反异构和高共轭性等优点,使得石墨炔具有类似石墨烯的二维平面结构,同时具有高导电性、高比表面积、结构稳定等优异性质.石墨炔结构中的sp杂化碳原子能与金属原子形成强的共价键,从而使金属单原子能稳定存在石墨炔结构中;因此石墨炔是一种理想的金属原子催化剂载体.本文从石墨炔负载金属原子催化剂的结构出发,论述了石墨炔负载金属原子催化剂的研究进展,包括石墨炔负载金属原子催化剂的结构、制备方法、表征手段,重点论述了石墨炔负载金属原子催化剂在电化学催化领域的理论和实验进展.实验证明石墨炔负载的贵金属(Pt和Pd)原子催化剂以及过渡金属原子(Ni和Fe)催化剂都具有优异的电化学催化活性和循环使用性能.     

Al_2O_3担载Fe催化CVD法合成纳米洋葱状富勒烯

以Fe/Al2O3作催化剂,采用化学气相沉积法在400℃下催化裂解乙炔合成了纳米碳材料,为了去除催化剂载体和残留的催化剂颗粒,进一步将产物在60℃下于36%的浓盐酸中回流48h,并通过扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和X射线衍射仪对产物进行了表征.结果表明:在400℃下合成了直径在15~50nm之间、石墨片层呈层状堆积结构的内包Fe3C的纳米洋葱状富勒烯.进一步将产物在1100℃下热处理2h,得到了具有完整清晰的石墨壳层结构的纳米洋葱状富勒烯.在此基础上,探讨了内包金属纳米洋葱状富勒烯的生长机制,认为此实验条件下内包金属纳米洋葱状富勒烯的生长遵循气-固生长机制.     

新型酞菁高温热解沉积法制备燃料电池专用纳米碳球载铂催化剂

用新型酞菁高温热解气相沉积法制备了碳纳米球. 碳纳米球的外表面进行了功能化处理, 在此基础上制备了碳球载铂催化剂. 碳球载铂催化剂用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、Raman光谱、能量色散谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法进行了表征. 将所制得的碳球载铂催化剂与质子膜组装成膜电极组(MEA). 实用的放电曲线表明: 纳米碳球载铂是燃料电池的优良催化剂, 活性高, 寿命征兆好.