低温MOCVD法制备铜纳米棒

选用乙酰丙酮铜Cu(acac)₂为前驱物, 氢气为反应气, 采用低温有机金属化学气相沉积法(MOCVD)在介孔基质SBA-15中合成出了铜纳米棒. 该反应过程中, 氢气起了重要作用, 一方面氢将金属有机物的配位还原, 从而使其更容易扩散进入SBA-15孔内部, 同时氢也将二价铜离子还原为金属铜, 从而得到铜棒. 这种铜纳米结构由于具有独特的光学、磁学及电学特性, 因而在半导体研究领域中有潜在的重要应用价值. 另外, 研究还发现基质SBA-15的表面特性对于合成该铜纳米结构有重要影响, 将一层碳覆盖于基质表面后, SBA-15由亲水表面变为憎水表面, 更加有利于有机铜的吸附和铜离子在其内表面的沉积. 该合成方法简单, 反应只需较低的反应温度(400℃)和真空度(2 kPa), 实现了温和条件下制备铜纳米棒状材料.     

污染组分对氢燃料发动机燃烧动力学的影响

选择氢气及氢气-乙烯混合气体两种燃料, 在风洞加热器中加热空气来开展氢气燃烧的试验研究. 试验结果表明, 两种气体获得的发动机燃烧室稳定压力基本一致, 推力收益基本相同. 但是, 不同加热方式下壁面压力达到平衡值所需的时间明显不同, 采用氢气-乙烯混合气加热时, 燃烧室达到平衡所需的时间较长, 表现为点火延迟时间比氢气加热时增长. 初步从燃烧反应链传递步骤的连续性和含C自由基活性两个方面讨论了两种加热方式对点火延迟特性的影响.     

制取氢气新方法

工业上制取氢气,一般有二种方法。一种是电解水;一种是在大约800℃的高温下,用水蒸汽使煤氧化,生成一氧化碳和氢气的混合气,再提纯,获得所需要的氢气。前者耗电较多,后者得到的氢气纯度不高。现在美国康涅狄格大学的二位学者已发明一种制取氢气的新方法,既省电又能直接获得纯度很高的氢气。这种新方法的基础仍是水的电解,不过电解槽内的水中散布着磨碎的泥浆状煤屑。使用这种     

电晕诱导介质阻挡放电/催化剂协同作用下甲烷的部分氧化水蒸气重整制氢

研究大气压较低温度(低于600℃)条件下电晕诱导介质阻挡放电反应器内甲烷的部分氧化水蒸气重整制氢. 反应器内电晕诱导颗粒的存在使介质阻挡放电可以在大间隙(10 mm)、低电压条件下均匀发生. 分析了输入功率、氧气/甲烷摩尔比以及预热温度对甲烷转化率和氢气选择性的影响. 实验结果表明: 输入功率在27~50 W之间时输入功率的增加明显促进甲烷转化率升高, 但当输入功率大于50 W 时, 功率的增加对甲烷转化的促进作用相对较弱; 氧气/甲烷摩尔比既影响甲烷转化率, 又影响氢气选择性, 在本文实验条件下, 氧气/甲烷摩尔比为0.6 时, 氢气的选择性最高能达到112%; 电晕诱导介质阻挡放电和催化剂协同作用下的甲烷转化率接近热力学平衡时的甲烷转化率.     

核壳结构设计及界面键合实现氮化钽光阳极快速空间电荷分离

<正>光电催化(PEC)分解水是指在一定外加偏压下利用禁带宽度合适的半导体材料吸收太阳能产生电子-空穴对以驱动水的还原和氧化反应.自1972年Fujishima和Honda[1]首次报道Ti O2光阳极在紫外光和外加电压下实现水分解产生氧气和氢气以来,经过半个世纪的研究, PEC分解水已经发展成为将太阳能转化为可储存氢能的一种简便而有效的方法.     

利用贮氢材料分离和纯化氢气

一、概述氢是重要的工业原料,随着工业生产和新技术的迅猛发展,对氢的需求也在成倍增长,据报导,1990年资本主义国家的氢产量将突破10000亿标米~3。氢的主要来源有:水电解制氢、分解氨和甲醇制氢、石油裂解和天然气中的氢以及各种工业含氢弛放气。七十年代以来,电子工业(半导体器件、集成电路等)及材料、冶金和化学工业中,对氢气的纯度提出更高要求(99.999～99.99999％),由此发展了一系列氢气分离和纯化技术,大致包括以下几种: (1)催化吸附法:常温条件下利用催化剂去除原料氢气中的杂质O_2和CO,并用各种吸附剂选择吸附     

阴极充氢TiAl中氢化物的研究

由于TiAl基合金具有较低的密度和很好的高温强度,作为一种新型宇航结构材料,已经引起了广泛的注意。由于这种材料在使用中要在氢气氛中工作,因而氢对其性能的影响也是一个必须研究的问题。在高温氢气氛中处理后,TiAl中将固溶进大量的氢,这些氢在随后的冷却中将以氢化物形式析出,这些氢化物会显著影响TiAl合金的力学性能和断裂行为。因而有必要对TiAl中氢化物的形成规律及结构性能进行深入的研究,但目前这方面仅有少量     

人工光照条件下深红红螺菌的氢代谢途径

深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)在不同培养条件下分别有多种酶参与氢的代谢. 为研究R. rubrum在人工光照条件下氢代谢途径及各代谢途径对光合产氢的贡献, 分别构建了3个缺失突变株: Fe-固氮酶缺失单突变株、Fe-固氮酶和Mo-固氮酶双缺失突变株以及吸氢酶和Fe-固氮酶双缺失突变株. 比较R. rubrum野生型菌株、吸氢酶缺失单突变株及所构建3个突变株的固氮酶活性及光合氢产量. 结果表明, 在人工光照条件下, Mo-固氮酶和Fe-固氮酶是R. rubrum产氢的关键酶; 除Fe-和Mo-固氮酶外还有第3种途径参与氢代谢, 该代谢途径产生的氢气量较小. Mo-固氮酶、Fe-固氮酶和第3种途径对光合产氢的贡献率分别为93.5%, 4.9%和1.5%; 吸氢酶消耗13.3%的氢气. 甲酸裂解氢酶活性测定表明, 第3种产氢途径并非由甲酸裂解氢酶介导, 而可能是一种未知酶参与人工光照条件下R. rubrum的氢代谢.     

超声强化雷尼镍活化新生氢气对水中三氯生的降解机制

催化加氢脱氯是实现水中三氯生(triclosan,TCS)降毒去稳的有效方法.实际应用中,对贵金属催化剂的过度依赖和密闭的加压反应体系是制约该方法工业化应用的关键因素.本研究以阴极析氢反应产生的新生氢气(nascent H₂,Nas-H₂)作为雷尼镍(Raney Ni,R-Ni)催化剂的氢源,建立了温和条件下三氯生高效还原脱氯的催化加氢体系.结果表明,雷尼镍/新生氢气体系中三氯生的还原遵循准一级反应动力学,反应2.0 h后,三氯生的转化率为96.3%,脱氯率为68.8%.其中,雷尼镍活化新生氢气产生的吸附态氢原子(hydrogen adatoms,H_ads~*)为反应性物种.为了深化三氯生加氢脱氯,向反应体系中引入超声波(ultrasonic,US),三氯生转化率及脱氯率分别增至99.0%和86.5%,新生氢气的原子利用率达到0.21%.超声增强的氢化性能归因于空化作用提高了雷尼镍催化活性,并将新生氢气泡破碎为易活化的纳米氢(nanoscale H₂,Nano-H₂)气泡,促进...     

MOFs基多孔碳材料在气体吸附与分离中的应用

气体的吸附与分离对于减缓温室效应、普及清洁能源以及治理挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)而言都显得尤为重要.以金属有机骨架材料(metal organic frameworks, MOFs)为前驱体制备多孔碳材料不仅克服了某些MOFs材料水稳定性和热稳定性差的缺点,还有效地保留了MOFs材料比表面积高、孔径可调等优点,在气体吸附与分离领域具有良好的应用前景.本文介绍了MOFs基多孔碳材料的研究现状,重点探究了MOFs基多孔碳材料在气体(二氧化碳、氢气和挥发性有机物)吸附与分离领域的应用情况,并展望了MOFs基多孔碳材料在气体吸附与分离领域的发展方向,为将其更好地应用于气体吸附与分离领域提供了有价值的理论参考.     

传感器电解质CaZr_(1-x)Mg_xO_(3-a)的导电性能

采用固相反应法在1673 K合成了CaZr_(1-x)Mg_xO_(3-α)(x=0,0.005,0.01,0.02)陶瓷粉体,在空气中1873K下对材料进行二次烧结10 h.X射线衍射物相分析结果确定合成后的样品中有CaZrO_3基固溶体和微量的MgO存在.为了明确CaZr_(1-x)Mg_xO_(3-α)的电化学性能,采用交流阻抗法在1073~1473 K,富氧气氛(Ar/O_2/D_2O)/(Ar/O_2/H_2O)和富氢气氛(Ar/H_2/H_2O)/(Ar/D_2/D_2O)下测量了固体电解质的电导率及其同位素效应与气氛依赖性.通过检测电导率的H/D同位素效应,确定了固体电解质的质子导电优势区域.结果显示在富氢气氛下,测定的1073~1473 K温度范围内有明显的H/D同位素效应,表明质子是主要的载流子.在富氧气氛下,1073~1273 K温度范围内,质子也是主要的载流子.该材料有可能作为氢传感器的固体电解质.     

大气中氢气含量在升高

据两位大气科学家最近报道,通过对地球表面大气样品的分析,发现其中氢气含量最近五年间呈逐渐上升趋势,其原因显然与人类活动有关.他们认为在过去的若干年中,氢气含量不断增加有可能较大地导致地球极地区域臭氧保护层的破坏.波兰特市俄勒冈州立大学研究生院的M.A.K.卡里尔(M.A.K.Khalil)和R.A.拉斯姆生(R.A.Rasmussen)测定了由南北半球6个地点采集的空气     

氢气传感器研究的进展与展望

发展氢能产业对于构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系,实现“双碳”目标和经济高质量发展有着重要意义.氢的安全使用问题一直备受关注.氢气传感器可以快速准确地测量氢气浓度,有效预防氢气在生产、存储、运输和使用等过程的泄漏、爆炸等安全问题.氢气传感器按原理可以分为催化型、电学型、光纤型、声学型等几种类型.其中,催化型和电学型氢气传感技术已经发展成熟并实现了商业化.近些年,随着氢能的推广应用和物联网技术的高速发展,对氢气传感器在安全性、远程监控及分布式测量等方面的要求日益提升.相较于传统的电学原理传感器,光纤型氢气传感器具有更高的安全性和抗干扰性,且便于实现分布式测量等优良性能,已成为当前的研究热点.本文将从不同类型氢气传感器的原理、适用性和研究现状等方面对氢气传感器进行综述与分析,并对其发展趋势进行展望.     

碳微管能用来储存氢气吗?

自从发现碳微管 ,1 0年来它已经成为微型材料领域的宠物 ,被寄予厚望。科学家们把这些分子级的石墨管想象成一把开启超新技术大门的钥匙 ,例如超强度合成材料或微型电器。有一个具争议性的可能用途是把这些碳微管用作存储氢的介质。氢气被认为是一种理想的未来燃料 ,它质轻 ,来源充足 ,氧化产物 (水 )无毒 ,氢气和氧气在燃料箱内反应可产生电能。如果氢气燃料能被用作车辆燃料 ,则大气污染将大大降低 ,而我们对进口石油的依赖也将大大降低。但要做到这一点 ,氢气燃料必须能够被安全、有效、微型和经济地储存在汽车里。这是一个最头疼的问题 …     

氢气-空气-稀释气混合气层流燃烧速度的测定和火焰稳定性分析

利用球型发展火焰研究了常温常压下不同燃空当量比(0.4~4.5)、稀释气(N₂, CO₂和15%CO₂+85%N₂)和稀释度(0, 0.05, 0.10和0.15)时氢气-空气-稀释气混合气的预混层流燃烧速度和马克斯坦长度, 分析了火焰拉伸对火焰传播速度的影响. 研究结果表明: 氢气-空气-稀释气混合气的层流燃烧速度和马克斯坦长度均随稀释度的增大而减小, 火焰稳定性下降, 胞状火焰前锋面出现的半径位置提前. 在同一稀释度下, 层流燃烧速度在当量比为1.8处达到最大值, 马克斯坦长度随当量比的增加而增大. CO₂作为稀释气对层流燃烧速度和马克斯坦长度的影响大于N₂作为稀释气对层流燃烧速度和马克斯坦长度的影响.     

双镥金属富勒烯的合成、提取与表征

自La@C_(82)被发现以来,能导致新分子、新材料不断涌现的金属富勒烯的研究就一直是富勒烯化学领域中最吸引人的分支,但是它的发展比较缓慢,直到K-H方法被应用于宏观量地合成金属富勒烯,这种情况才有所改善.现在,大多数镧系元素,包括La,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho和Er,已通过金属/碳棒在低压氦气条件下的电弧放电过程被成功地包裹于富勒烯碳笼当中并被溶剂提取出来,它们提取液的质谱图均给出明显的M@C_(82)信号.与此相反,我们这里报道了一种特殊的镧系元素——镥,在它的金属富勒烯提取液中,只有双镥富勒烯,Lu_2@C_(2n),能被激光解吸电离飞行时间质谱与解吸电子轰击质谱观察到.含富勒烯与双镥富勒烯的碳炱用电弧放电法制备.简单来说,直径6mm的光谱纯碳棒,钻孔,填入99.99%Lu_2O_3与碳粉的混合物,使总原子比为1.0Lu/100C,此金属/碳的混合棒先在真空条件下(10~(-3)×133.332 Pa),2000 K处理3h,然后作为正极在160×133.332 Pa氦气中直流电弧放电,电弧电流80A.生成的碳炱用甲苯索氏提取后,再于高压釜中523 K时,     

适用于氢气低温制备与高效存储的催化新体系

氢气是一种具有极高能量密度的二次清洁能源,被认为最有可能替代现有的煤炭和石油等化石燃料作为未来人类社会赖以生存和发展的能源基础.以清洁、高效、无污染的氢循环代替目前对环境有严重威胁且日益枯竭的碳循环.在可预见的未来,全球主要国家将会加大氢能开发和利用的投入.尤其是伴随着我国能源体系的升级和新能源产业的快速发展,氢气作为高效的能量载体势必会成为未来清洁能源发展的主要方向之一.氢能应用循环主要包括3个环节,即(1)氢燃料的制备;(2)氢燃料的存储和输运;(3)氢燃料化学能到电能或其他形式能量的高效转变.结合国家能源战略及基础研究的需求,本研究团队近期在氢气的低温制备和存储方面取得了一定的研究成果.尤其是以α-MoC作为强相互作用载体制备的Au和Pt纳米催化剂,分别在低温水汽变换反应和液相甲醇水重整产氢反应方面取得了较为突出的研究成果.该研究成果为氢燃料的低温原位制备,氢燃料安全、高效的存储运输及大规模工业制氢过程的优化提供了新的思路.本文结合该领域近年来的国内外研究进展和本实验室的研究成果,简单介绍适用于工业化制氢过程的低温水汽变换过程和液相储氢新体系,并对未来该领域的发展提出一定的展望.     

计算氢气/空气混合物着火延迟时间的相关函数

通过利用HDMR 方法构建用于计算氢气/空气混合物着火延迟时间的相关函数. 首先, 通过详细化学反应机理计算得到的不同初始条件(初始温度800~1600 K, 压强0.1~100 atm (1 atm=1.01×10⁵ Pa), 当量比0.2~10)下的氢气空气着火延迟时间数据被用作生成HDMR相关函数的基数据. 在此基础上, 分别构建了全局HDMR 相关函数和分区HDMR 相关函数, 并通过与利用详细化学反应机理得到的结果进行比较, 验证了HDMR 相关函数方法的有效性. 研究结果表明分区HDMR 相关函数更为精确. 因此, 在需要计算化学时间尺度的燃烧模型中, HDMR 分区相关函数方法可以作为详细化学反应机理的一个有效的替代手段.     

Mn(Ⅱ)-HSA和Mn(Ⅱ)-BSA金属中心的结构研究

我们曾研究了Cu(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Zn(Ⅱ),Cd(Ⅱ),Hg(Ⅱ)与HSA(Human serum albumin,人血清白蛋白)和BSA(Bovin serum alburmin,牛血清白蛋白)的相互作用,鉴于锰酶和锰蛋白在生物无机化学上的重要性,且迄今未见有关Mn(Ⅱ)与HSA和BSA相互作用的研究报道,本文在紫外区观察LMCT谱带,研究了1:1 Mn(Ⅱ)-HSA和Mn(Ⅱ)-BSA在生理pH下金属中心的结构.结果表明:浓度较低时,金属中心具有五配位的四方锥构型,浓度较高时则转变为四配位的四方平面构型;结合位置最可能位于HSA和BSA的N-端三肽段上,涉及四个含氮基团,第五个配位原子是Asp~1上的羧基氧.本文还计算并讨论了Mn(Ⅱ)及有关配位原子的光学电负性.     

电晕放电等离子体增强化学气相沉积合成碳纳米管阵列

发展了具有常压、低温特点的电晕放电等离子体增强化学气相沉积合成碳纳米管阵列的技术路线. 以甲烷和氢气为原料, 在含钴多孔阳极氧化铝模板中合成了碳纳米管阵列. 扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量弥散X射线谱(EDS)和拉曼光谱(Raman)分析表明, 该阵列由直径约40 nm的碳纳米管构成, 长度大于4 mm. 碳纳米管主要限制生长在模板孔道中.