Hydrogen storage properties of (Ti0.85Zr0.15)1.05Mn1.2Cr0.6V0.1M0.1 (M=Ni, Fe, Cu) alloys easily activated at room temperature

The(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)M_(0.1)(M=Ni, Fe, Cu) alloys with a single C14-type Laves phase have been fabricated by arc melting. They are able to be easily activated by one hydrogen absorption and desorption cycle under 4 MPa hydrogen pressure and vacuum at room temperature. Partial substitution of M for Mn results in the increase of hydrogenation and dehydrogenation capacities in an order of Ni Fe Cu. M elements increase the absorption and desorption plateau pressure in an order of(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Cu_(0.1)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Fe_(0.1)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Ni_(0.1). The(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Cu_(0.1) alloy has reversible hydrogen capacities of 1.81 wt% at 273 K and 1.58 wt% at 318 K with formation enthalpy(ΔH_(ab)) of-20.66 kJ mol~(-1) and decomposition enthalpy(ΔH_(de)) of 27.37 kJ mol~(-1). The differences in the hydrogen storage properties can be attributed to the increase of the interstitial size for hydrogen accommodation caused by the increase of unit cell volumes in the order of(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Ni_(0.1)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Fe_(0.1)(Ti_(0.85)Zr_(0.15))_(1.05)Mn_(1.2)Cr_(0.6)V_(0.1)Cu_(0.1).     

钒钛磁铁矿球团氧化焙烧行为和固结特性

研究原料粒度、预热条件和焙烧条件对钒钛磁铁精矿球团预热、焙烧特性的影响。研究结果表明:钒钛磁铁精矿球团难氧化,其预热所需时间长且焙烧温度高;预热时间比普通磁铁精矿球团长10 min、焙烧温度高30℃。在920℃下需预热20 min并在1 250℃下焙烧,预热球和焙烧球强度分别达到400 N/个和2 500 N/个以上。钒钛磁铁精矿中的磁铁矿与钛、镁固熔,导致其氧化速率慢、预热球氧化程度低,不利于球团固结过程的Fe_2O_3结晶长大,使得焙烧球中Fe_2O_3主要以粒状为主、固结强度差。     

预氧化对钒钛磁铁矿球团矿相及内部结构的影响

以钒钛磁铁矿为原料制备氧化球团,利用XRD和SEM等手段,考察室温至500,700,900,1000,1100,1200,1250℃7种情况下预氧化球团的物相组成和微观结构.结果表明,当预氧化温度低于500℃时,球团内部发生γ-Fe2O3向α-Fe2O3的转变,未发生氧化反应;当预氧化温度高于500℃时,随着预氧化温度的升高,球团内部的TTM和FeTiO3氧化生成TTH和Fe2TiO5,白色物相(含Fe,V,Ti)聚合长大与黑色物相(Mg,Al,Si相)逐渐分离,且晶型由较为分散的颗粒状向紧密互联、结构力强的互联状转变.     

超细α-FeOOH热转变过程规律及热处理工艺 Ⅱ.还原、氧化条件对γ-Fe_2O_3结构及磁性能的影响

研究了热处理过程中α-Fe_2O_3还原、Fe_3O_4氧化机理,考察了还原、氧化条件对γ-Fe_2O_3微观结构及磁性的影响。结果表明,还原温度和还原气空速是影响还原程度的重要参数。当还原温度为380℃、空速为1200h~(-1)时,所获磁粉矫顽力最高。Fe_3O_4烧结为表面扩散控制。Fe_3O_4向γ-Fe_2O_3的相变过程能加速粒子烧结。同时发现,当Fe_3O_4氧化不充分时,立方γ-Fe_2O_3中存在四方γ-Fe_2O_3杂相。     

38CrMoAl钢460℃氨气氮碳共渗后氧化改性层制备及表征

对38CrMoAl钢进行460℃氮碳共渗(0.1 L/min氨气+0.025 L/min乙醇)后氧化(0.015 L/min氨气+0.15L/min空气)改性层的制备及表征。4,8,12 h后的共渗层增重分别是0.88,0.97,1.29 mg/cm~2;与未表面处理试样相比增重明显。4,8,12 h共渗层的表面硬度分别为1362,1283,1289 HV_(0.05),共渗层截面的硬度从表面缓慢下降到基体(≈381.3 HV_(0.05))。4,8,12 h后改性层的厚度分别为140.1,150.2,200.4μm。氮碳共渗后氧化层包括Fe_3O_4和ε-Fe_(2-3)N,Fe_3O_4为主要相,ε-Fe_(2-3)N为次要相。38CrMoAl钢460℃氨气氮碳共渗后氧化8 h后,表面层中Fe_3O_4的比例相对较大,耐蚀性提高。     

四核链型M—Fe—S（M=Mo,W）原子簇化合物的成键特征

用MAD—SCC—EHMO法计算了3个4核链型M—Fe—S(M=Mo,W)原子簇化合物[Fe_2S_2(MoS_4)_2]~(4-)、[Fe_2S_2(MoS_2O_2)_2]~(4-)和[Fe_2S_2(WS_4)_2]~(4-)的电子结构,根据计算所得的分子轨道能级、轨道特征和Mulliken约化重叠集居等数据,对其成键性质进行了分析。指出了在簇合物的成簇过程中,由于电子从Fe原子转移到M原子,使得簇合物中M的表观氧化态低于碎片M_2S_2X_2~(2-)中M的表观氧化态,本文还根据Mulliken约化重叠集居和电荷密度变化的分析,给出簇合物电子的离域性顺序([Fe_2S_2(MoS_4)_2]~(4-)>[Fe_2S_2(MOS_2O_2)_2]~(4-)>[Fe_2S_2(WS_4)_2]~(4-))。     

红格含铬钒钛磁铁矿球团矿物学和等温氧化动力学

研究了红格钒钛磁铁矿(HCVTM)球团等温氧化动力学及其矿物学特征.在不同的温度(1073~1373 K)和不同的时间(10~60 min)范围内,对HCVTM球团矿进行了等温氧化动力学实验.首先分析了球团在不同温度和时间下的微观结构和矿物组成规律.然后根据定义的氧化率,计算和分析了氧化率及其变化规律,以及矿相结构对氧化率的影响.最后结合缩核模型、修正的氧化率函数和阿伦尼乌斯公式,计算了反应速度常数、修正系数和反应活化能,并判断了反应限制性环节.研究表明:随温度的提高,低熔点液相增加,赤铁矿晶粒的生成、长大和再结晶,形成连续的黏结相,空隙数量减少.随时间的增加,生成的液相促进了赤铁矿晶粒间的黏结和长大,但是晶粒间硅酸盐相和钙钛矿类物相恶化了球团结构.同时,钙钛矿和铁板钛矿相生成.HCVTM球团矿空隙数量的减少和黏结相的生成,表现在氧化速率随时间增加而减慢.HCVTM球团氧化反应主要受扩散控制,球团氧化前期的反应活化能为13.74 kJ·mol-1,氧化后期的活化能为3.58 kJ·mol-1,氧化率函数的修正参数u2=0.03.     

Inconel718合金高温氧化行为

为探究电渣重熔冶炼Inconel718合金过程中电极氧化机理,研究了Inconel718合金在1 150℃下的高温氧化行为。结果表明,在1 150℃下,Inconel718合金氧化动力学曲线遵循线性关系。在高温氧化期间,Cr和Ni等合金元素会快速氧化形成富Ni和Fe及Cr的Cr_2O_3、Fe_2O_3、3Cr_2O_3·Fe_2O_3和含Ni的尖晶石Cr_2O_3·NiO。随着氧化时间的增加,Ti元素发生氧化形成TiO_2,Ti元素向外扩散的同时在氧化层间形成孔隙,加速氧元素向基体内部扩散,进而加速了其他合金元素的氧化。     

Fe_3O_4/ZnO亚微米复合材料的制备与吸波性能

利用机械搅拌物理混合、热解法成功制备了Fe_3O_4/ZnO复合材料,将Fe_3O_4粒子与一定量的Zn(CH_3COO)_2·2H_2O在无水乙醇中充分混合,并将混合物在氩气氛围下进行500℃热处理使其Zn(Ac)_2·2H_2O分解,从而得到Fe_3O_4/ZnO复合材料。采用SEM、XRD、XPS对样品形貌、结构及表面进行分析,通过矢量网络分析仪研究了不同量的Zn(CH_3COO)_2·2H_2O对样品吸波性能的影响。结果表明,当Fe_3O_4与Zn(CH_3COO)_2·2H_2O的质量比为1∶2时,Fe_3O_4/ZnO复合材料的吸波性能远优于纯相Fe_3O_4。当频率为11 GHz,涂层厚度为3 mm时,最佳反射率达-14.4 dB。     

碱金属掺杂橄榄石型NaFePO_4的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了钠离子电池正极材料橄榄石型NaFePO_4及其碱金属(Li、Na)掺杂体系的结构稳定性、电子结构、充放电过程结构演化及相关电化学性质.计算结果显示,NaFePO_4可掺杂适量Li、Na,且掺杂后结构稳定.脱钠相结构形成能的计算模拟了NaFePO_4及其掺杂体系充电过程中的相变,NaFePO_4在充电过程中存在Na_5/_6FePO_4与Na_2/_3FePO_42个中间相,铁位锂掺杂体系存在Na_3/_4(Li_1/_(12)Fe_(11)/_(12))PO_4、Na_1/_2(Li_1/_(12)Fe_(11)/_(12))PO_4、Na_1/_6(Li_1/_(12)Fe_(11)/_(12))PO_43个稳定中间相,铁位钠掺杂体系存在Na_5/_(12)(Na_1/_(12)Fe_(11)/_(12))PO_4、Na_1/_6(Na_1/_(12)Fe_(11)/_(12))PO_4、Na_(1/12)(Na_(1/12)Fe_(11/12))PO_43个稳定中间相.此外,通过分析电子结构,还发现Li、Na掺杂体系中有部分O~(2-)发生氧化参与电荷补偿,这使得掺杂体系的充电电压略高于未掺杂的NaFePO_4.     

Ni系低温钢的高温氧化行为研究

为研究Ni系低温钢的高温氧化行为,利用Setsys Evolution型高温同步热分析仪对Fe-3.5Ni和Fe-9Ni钢在700~1200℃的氧化行为进行了研究,采用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段表征了氧化物微观形貌和物相组成.结果表明:700~1200℃条件下氧化2h后,Fe-3.5Ni钢和Fe-9Ni钢的氧化增重曲线规律相似,相同氧化温度条件下,单位面积Fe-9Ni钢的增重量低于Fe-3.5Ni钢.随氧化温度的升高,试样表面依次出现团絮状、晶须状和不规则多边形状Fe₂O₃.氧化分为内氧化和外氧化,内、外氧化层厚度随氧化温度的提高逐渐增加,且900℃是两种钢外氧化层厚度发生突变的临界温度.内氧化层由FeNi₃和混合物(FeO+Fe₃O₄)组成,外氧化层由Fe₂O₃,Fe₃O₄和FeO组成,且外氧化层内包裹着尖晶石相NiFe₂O₄;随着Ni含量增加,NiFe₂O₄增多并形成连续的薄带.     

利用二元钠盐体系处理钒渣的清洁焙烧工艺

试验研究了利用二元钠盐(NaOH-Na₂CO₃)对钒渣进行焙烧,并分析了相关动力学参数对焙烧效果的影响.结果表明:在二元钠盐焙烧过程中,焙烧温度、焙烧时间及NaOH与Na₂CO₃质量比对渣中钒、铬的浸出率影响重大;焙烧过程中,Fe₃O₄被氧化为Fe₂O₃,V₂O₅和Cr₂O₃分别被氧化为β钒酸钠型结构的Na₃VO₄与正交晶系结构的Na₂CrO₄;最佳焙烧条件下,NaOH与 Na₂CO₃质量比为1.5∶1,焙烧温度为600℃,焙烧时间为60min,此时钒与铬的浸出率分别为98.66%与83.57%;浸出尾渣的主要金属元素为Fe.     

均匀化处理对Fe基中熵合金组织及力学性能影响

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼-铜模负压吸铸法制备了(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金. 通过建立均匀化动力学方程,研究了均匀化温度和时间对力学性能的影响.对(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金分别在873、973、1 073、1 173、1 273 K进行6 h均匀化处理,研究其组织结构和压缩性能的关系.结果表明:通过施加均匀化处理使合金元素均匀分布、偏析显著减少,1 173 K均匀化处理后合金具有好的相稳定性,仍为fcc结构.在1 173 K时,(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金的压缩力学性能最优,其抗压强度及塑性应变分别为3 992.4 MPa和35.75%,且实验结果与均匀化扩散动力学方程计算预测相符.     

稠油硫酸盐热化学还原生成H2S实验研究

为了研究稠油注汽热采过程中生成H₂S机理，以Na₂SO₄，CaSO₄，MgSO₄，Fe₂（SO₄）₃，Al₂（SO₄）₃与稠油硫酸盐热化学还原（TSR）实验为基础，探究稠油TSR生成H₂S机理。实验表明，不同硫酸盐与稠油反应生成H₂S不尽相同，硫酸盐的阳离子所带电荷数决定TSR反应程度的难易，电荷数越多越容易进行反应，且H₂S生成量顺序为Al₂（SO₄）₃>Fe₂（SO₄）₃ > MgSO₄ > CaSO₄ > Na₂SO₄，但生成的烃量顺序为Fe₂（SO₄）₃ > Al₂（SO₄）₃ > MgSO₄ > CaSO₄ > Na₂SO₄。与其他硫酸盐不同的是，由于Fe₂（SO₄）₃的氧化性，Fe³⁺可能与生成的H₂S进一步反应。通过傅里叶红外变换光谱（FT-IR）对固相检测发现，不仅存在金属氧化物（CaO，MgO，Fe₂O₃，Al₂O₃）还存在FeS₂。最后，通过对MgSO₄油相硫含量的检测发现，反应后硫含量高于原油硫含量，证明了无机硫向有机硫的转化。     

系列Fe(Ⅲ) 草酸配位超分子的合成、 结构及磁性

采用常规方法合成了3种Fe（Ⅲ）配位超分子配合物：  ［Fe(phen)₃］［Fe(ox)₃］·KOH·6H₂O(1), ［Fe(en)₂(ox)］［Fe(en)(ox)₂］·2H₂O(2), K₃(glycol)·(Fe_0.2Cr_0.8)(ox)₃(3)(phen=邻二氮杂菲, en=乙二胺, ox=草酸). 通过X射线单晶衍射、 红外光谱（IR）、 紫外可见吸收光谱（UV-Vis）对配合物进行表征, 并测定了它们在4.5~300 K的变温磁化率. 研究结果表明, 在低温区配合物1~3均表现出弱的反铁磁性质, 其中配合物2的反铁磁性最强.     

X80管线钢的高温氧化行为

利用热重法对X80管线钢高温氧化行为进行系统研究,分析不同温度下氧化增重和氧化铁皮形貌演变规律及合金元素在氧化层与钢基体界面处的分布规律.实验结果表明:700~1200℃范围内,X80钢氧化增重曲线呈现抛物线规律.此外,氧化铁皮厚度随温度升高而增加,特别是当温度高于800℃时,由于金属基体存在相变,氧化铁皮厚度急剧增加.高温条件下X80钢氧化铁皮为典型三层结构,外层为极薄的Fe₂O₃,中间层为Fe₃O₄,内层为粗大柱状晶FeO,并在靠近钢基体处形成一层晶粒细小的内氧化层,内氧化层阻碍了铁氧离子的相互扩散,提高了X80管线钢的高温耐蚀性.     

Fe3O4磁性纳米颗粒的RAFT试剂化研究

通过反相微乳液法制备四氧化三铁纳米颗粒(Fe₃O₄ NPs),并用硅烷偶联剂KH570对其改性,以期在Fe₃O₄ NPs表面引入C==C双键,再利用引入的C==C双键与三硫代十二烷酸-2-氰基异丙酯(RAFT试剂)进行反应,得到RAFT试剂化的Fe₃O₄ NPs(Fe₃O₄-g-KH570-RAFT NPs),并对不同阶段的Fe₃O₄ NPs产物的结构与形貌等进行表征.研究中以RAFT试剂接枝率(Gr_RAFT)为指标,考察了反应时间等工艺条件对Gr_RAFT的影响.结果表明:制备的Fe₃O₄-g-KH570-RAFT NPs的平均粒径为10.4 nm,当反应时间为14 h,反应温度为65 ℃,n_KH570/n_RAFT为1/2时,接枝率Gr_RAFT最高达到79.34%.     

高铬型钒钛磁铁矿煤基直接还原研究

将高铬型钒钛磁铁精矿、还原剂煤粉和黏结剂按一定比例配料、混匀、模压成型后进行直接还原,研究了煤种、碳氧摩尔比(COR)、还原温度、还原时间和添加剂等因素对高铬型钒钛磁铁精矿还原产物金属化率的影响,采用X射线衍射对还原产物进行物相分析.结果表明:以无烟煤为还原剂,碳氧摩尔比1.2、还原温度1 350℃、还原时间60 min的条件下,未采用添加剂时产物金属化率最高可达89.80%;在碳氧摩尔比1.2、还原温度1 250℃、保温时间30 min、添加质量分数为3%Ca F2条件下,还原产物金属化率达85.27%,有效降低了还原过程的能耗.还原温度低于1 250℃时,产物主要物相为金属铁,同时还有少量的Fe2O3,Fe3O4,Fe3C,Fe0.5M g0.5Ti2O5和Ti O2;1 300℃时,还原产物中出现Fe2VO4;高于1 350℃时,还原产物中出现了(Fe,Cr)和Ti3O5.     

氨法脱硫中亚硫酸铵的氧化工艺参数

通过改变亚硫酸铵初始浓度、硫酸铵初始浓度、反应温度、混合液pH值、空气流量、催化剂浓度, 研究氨法脱硫中亚硫酸铵氧化率的变化. 结果表明: (NH₄)₂SO₃的浓度与 (NH₄)₂SO₃的氧化率成反比关系; 初始 (NH₄)₂SO₄浓度越大, (NH₄)₂SO₃氧化率越低; 当反应温度为40~60 ℃时, 随着温度的升高,  (NH₄)₂SO₃的氧化率不断增大;  (NH₄)₂SO₃氧化率受混合溶液pH值的影响, 较合适的pH值为5.5; 当空气流量为100~400 L/h时, 随着空气流量的增大,  (NH₄)₂SO₃的氧化率增大; 随着催化剂CoSO₄浓度升高,  (NH₄)₂SO₃氧化率增大.结合氨法脱硫工程实例考虑, 当反应温度控制在50 ℃ 左右, (NH₄)₂SO₃采用低浓度氧化, 混合液pH值为5.5, 空气流量为300 L/h, 催化剂浓度较高时, (NH₄)₂SO₃的氧化率较高.     

用Fenton技术去除水中盐酸左氧氟沙星

研究Fenton高级氧化技术对水中抗生素盐酸左氧氟沙星的去除效果, 并考察n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)、 H₂O₂投加量、 溶液初始pH值、 反应时间和初始质量浓度对去除效果的影响. 结果表明: 当n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)=5~25时, 盐酸左氧氟沙星、 化学需氧量(K₂Cr₂O₇法, COD_Cr）和总有机碳(TOC)的去除率随二者物质的量比的增加先增加后降低; 当H₂O₂投加量为15 mL/L时, 盐酸左氧氟沙星、 COD_Cr和TOC去除率分别为88.40%,5952%,3380%; 当pH=3时, 盐酸左氧氟沙星、 COD_Cr和TOC的去除率分别为9240%,5952%,3451%; 盐酸左氧氟沙星、 COD_Cr和TOC的去除率随反应时间呈逐渐增加的趋势, 去除率随初始质量浓度的升高而下降; 当反应时间为3 h时, 去除过程基本完成. 在pH=3, 温度为20 ℃, H₂O₂投加量为15 mL/L, n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)=10的条件下, Fenton高级氧化技术对水中盐酸左氧氟沙星的去除效果最好, 达9640%.