火箭发射台用热防护涂层材料的应用研究

目的通过双层涂层材料结构,获得综合性能优良的适用于火箭发射台表面的热防护涂层材料。方法以环氧树脂为底层基体材料,加入不同的助剂,再以有机胶为表层基体材料,加入填料和助剂,制备出一种用于火箭发射台的热防护涂层材料。通过附着力和弹性模量对热防护涂层的力学性能进行研究,通过小型发动机烧蚀试验对热防护涂层的热学性能进行研究。最后,通过将热防护涂层涂覆在火箭发射台上,考察研制的热防护涂层经火箭发射后的实际使用效果。结果经测试,热防护涂层材料的附着力达到5.35 MPa,弹性模量为446.72 MPa。当涂层厚度为15 mm时,金属背面温度最高不超过40℃。热防护涂层材料线烧蚀率的平均值为0.515 mm/s。将所研制的热防护涂层材料在国内某火箭发射台上进行使用,使用结果表明,该热防护涂层材料能够承受火箭发射时尾焰的燃气流冲刷,涂层的脱落面积不超过总涂覆面积的10%。结论所研制的热防护涂层材料可以在火箭发射台上使用,并且使用效果良好,起到了保护火箭发射台的作用。

1,4-环己烷二甲酸二甲酯(DMCD)合成多相催化剂研究进展

传统的聚酯合成原料多为含苯环的化合物,以其制造的工程塑料不仅难降解,对环境危害大,而且对人类的身体健康也存在严重威胁。随着各国对环境保护要求力度的加大,传统的聚酯材料已难以满足社会发展的要求,寻找合适可替代型原料已成为当下研究的热点。由1,4-环己烷二甲酸二甲酯(DMCD)合成的聚酯不仅具有优异的性能,而且由于不含苯环,不会对环境造成污染,被广泛用于食品包装、儿童玩具制造等。1,4-环己烷二甲酸二甲酯(DMCD)的工业生产通常由对苯二甲酸二甲酯(DMT)催化加氢制得,其中选择合适的催化剂是反应的关键,目前催化剂的研究方向主要集中在Pd、Ru、Rh和Ni基催化剂。介绍了合成1,4-环己烷二甲酸二甲酯(DMCD)过程中多相催化剂的研究进展,系统地总结了催化剂的使用条件及其使用效果,为未来催化剂的研制点明方向。

中国化学会第五届全国化学推进剂学术交流会在滨城大连隆重召开

第五届全国化学推进剂学术交流会于2011年9月7日-9月9日在滨城大连隆重召开。会议由中国化学会主办,中国科学院大连化学物理研究所承办。中国运载火箭技术研究院总指挥王珏研究员、陕西师范大学校长房喻教授、

CO_2电催化还原制烃类产物的研究进展

应用可再生能源驱动CO_2电催化还原制备燃料,是目前清洁能源发展最具前景的方向之一。本文综述了以气态烃类(CH_4、C_2H_4)为目标产物的CO_2电催化还原的研究进展,分别介绍了电催化材料、电解质溶液以及反应机理的研究现状。指出在水溶液电解质中,电催化材料需兼具烃类产物的高选择性与电化学析氢反应的抑制能力,Cu与Cu基材料是电催化材料的首选,Cu的氧化物由于其丰富的结构特征拓宽了电催化材料优选范围。水溶液电解质的性质会显著影响CO_2电催化还原产物的选择性;非水溶液或痕水溶液电解质由于可以显著抑制析氢反应,将会进一步拓宽电催化材料的优选范围。最后介绍了CO_2电催化还原机理研究的现状,指出原位电化学谱学方法的应用与CO_2电催化还原机理模型研究工作的开展,将成为人们深入认识以烃类为目标产物的CO_2电催化还原反应的关键,并有利于指导电催化材料与电解质材料的研究开发。

Ni-Fe基析氧阳极材料的研究进展

寻找一种高效、稳定和低成本的析氧阳极材料对于在碱性环境中电解水的研究具有非常重要的实际意义。近年来,Ni-Fe基材料以其低成本及在碱性条件下具有高催化活性的特点成为析氧反应电极材料的研究热点。本文概述了近几年国内外学者对不同的Ni-Fe基析氧材料(包括Ni-Fe合金、Ni-Fe氧化物、Ni-Fe层状双金属氢氧化物及Ni-Fe基复合材料等)在合成方法、物理形态、化学结构和催化性能等方面所进行的研究,介绍了Ni-Fe基材料的析氧反应机理的进展,探究了析氧反应活性相以及Fe的掺入对Ni基氢氧化物的结构和活性的影响,最后指出了合成方法的改进及详细反应机理的探究将会成为未来Ni-Fe基析氧阳极材料的重点研究方向。

二氧化碳电化学还原反应器的研究进展

电化学还原二氧化碳(CO2)可实现CO2的资源化转化,是实现自然界“碳循环”、缓解因CO2过度排放所引起诸多环境问题的关键技术。本文综述了CO2电还原反应器的研究发展现状,并依据电解质的不同对比分析了各反应器的结构、传质特征及与之匹配阴极的CO2转化活性与选择性。研究指出膜电极构型反应器是当前CO2电还原反应器发展的主要方向,其电解质材料的优选不仅决定于其离子选择性与电导率,还需考虑电催化材料的性质与膜电极效率。最后,提出膜电极构型反应器内的过程强化技术与自支撑结构的阴极设计将成为CO2还原研究发展的新方向。

CdS纳米片与纳米线负载Au_(25)纳米团簇光催化苯甲醇无氧脱氢制苯甲醛反应的研究

光催化苯甲醇直接脱氢制苯甲醛是一种利用太阳能合成精细化学品的同时生成氢气的节能途径。负载型半导体CdS基催化剂是该反应的一类典型的光催化剂。文献报道CdS的形貌对光催化水分解的性能有明显的影响,但其在光催化苯甲醇无氧脱氢制苯甲醛反应中的形貌效应研究报道极少。本工作合成了纳米片状(NS)和纳米线状(NW)两种不同形貌的CdS,发现CdS-NS表现出比CdS-NW更高的转化苯甲醇的光催化活性,但这两种催化剂对苯甲醛的选择性非常低。通过在CdS-NS和CdS-NW上负载Au_(25)纳米团簇,光催化苯甲醇无氧脱氢制苯甲醛反应的活性和选择性明显提高,并显著减弱了CdS载体的形貌对催化反应性能的影响。以上结果为设计合成精细化学品的高效光催化剂提供了参考。

舰船甲板用耐烧蚀涂层结构与性能的研究

目的通过双层涂层材料结构,获得性能优良的适用于舰船甲板的耐烧蚀涂层。方法以环氧树脂为底层基体材料,加入不同的助剂和填料,再以莫来石为表层基体材料,加入不同的耐火原料,制备出一种适用于舰船甲板的耐烧蚀涂层。通过附着力和剪切力测试对耐烧蚀涂层的底层进行性能研究,通过常温抗折强度、常温耐压强度、耐火度、导热系数、热膨胀系数测试对耐烧蚀涂层的表层进行性能研究,通过耐盐雾性能、老化性能、耐冲击性能、隔热性能和耐烧蚀性能测试对耐烧蚀复合涂层进行性能研究。最后,考察了耐烧蚀涂层的涂抹工艺。结果该耐烧蚀涂层材料底层附着力为24.03 MPa,剪切力为7.8 MPa,表层耐火度为1580℃,常温抗折强度为9.1 MPa,耐压强度为65.7 MPa,导热系数为0.762 W/(m·K)。涂层具有良好的耐盐雾性能、老化性能、耐冲击性能、隔热性能和耐烧蚀性能。结论该耐烧蚀涂层材料可用于舰船甲板表面的外防护,并且具有良好的涂抹施工性。

Mg_(0.9-x)Ti_(0.1)Pd_xNi(x=0.04～0.1)贮氢合金电极腐蚀行为研究

研究了Pd部分替代Mg对Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)贮氢合金腐蚀性能的影响.利用机械合金化方法制备了Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)贮氢合金.XRD和TEM分析表明经120h球磨后该合金完全非晶化.循环充放电测试结果表明,Pd的替代有效地延长了Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)合金的循环寿命.采用开路电位测量,阳极极化,电化学阻抗和X射线光电子能谱研究了该合金的腐蚀行为.结果表明,随着Pd含量增加,合金腐蚀电位正移,初始腐蚀电流下降,腐蚀电流增加的速度变缓.采用本文提出的等效电路模型较好地拟合了合金的电化学阻抗谱.分析表明,随着Pd含量的增加,合金表面钝化膜厚度和电阻逐渐增大.X射线光电子能谱分析表明,Pd的加入减弱了合金在充放电过程中的氧化程度.当Pd含量达到0.1时,Mg0.9-xTi0.1PdxNi(x=0.04～0.1)合金的耐腐蚀性能最好,其放电容量保持率最高.

膜电极构型CO2还原电解单池的稳定性研究

电化学还原CO2可实现CO2的资源化转化,是缓解因其过度排放所导致诸多环境问题的关键技术.本文提出了一种膜电极(membrane electrode assembly,MEA)构型CO2还原电解单池的结构设计,可同步实现气体扩散阴极两侧CO2的供给与电解质液层的更新.基于该MEA构型电解池,实验考察了电解质液层中KHCO3浓度和更新与否对氮掺杂石墨烯锚定的Ni电极表面CO2电还原制备CO的反应活性、产物分布与稳定性的影响.结果表明,若电流密度低于5 m A·cm-2,KHCO3浓度显著影响电解电势而非产物分布. CO2还原电解单池在稳定运行中存在着"可逆"与"不可逆"两种衰减模式.其中,阴极/电解质界面处催化剂的流失是"不可逆"衰减形成的原因;而电解质液层中KHCO3溶液的流失导致了MEA构型CO2还原单池的"可逆"衰减,周期性更新KHCO3电解质是降低其"可逆"衰减的有效方法.

Ni单原子催化剂表面CO2电还原动力学的电化学谱学解析

针对Ni单原子催化剂表面的CO 2电还原反应(CO 2RR),提出了以Ni为活性位点的“单中心”机理以及同时借助Ni位点还原和碳氮锚定位水解的“双功能”机理.依据稳态极化的实验结果,开展了CO 2RR的动力学解析与模型参数的敏感性分析;借助暂态模型方程,分别获取可表达CO 2RR线性与非线性频响特征的电化学阻抗谱(EIS)与总谐波失真(THD)谱.研究结果表明,CO 2的溶解分压对CO 2RR活性影响最显著.若CO 2RR遵循“单中心”机理,Ni位点COOH ads的形成为速率控制步骤;但若为“双功能”机理,碳氮锚定位的水解与Ni位点的CO 2,ads还原同为速率控制步骤.EIS理论上可用于区分CO 2RR的“单中心”机理与“双功能”机理;与之相比,THD谱在CO 2RR的机理识别中并无优势.

金属-有机配合物[LaCu6(μ-OH)3(GlY)6Im6](ClO4)6的储氢性能研究

氢能是人类公认的未来的理想能源，而储氢材料是氢能应用的基础。金属-有机配合物作为一类新型的有发展前途的储氢材料正受到人们的重视。用P—C-T装置对金属-有机配合物[LaCu6（μ-OH）3（GlY）6Im6]（ClO4）6其进行了储氢性能测试。实验结果证明，在温度为299K，压力为0．1～3．2MPa的条件下，该配合物最大吸氢量达到0．41％，说明该配合物具有一定的储氢性能。最后结合该配合物晶体空间结构，初步分析其储氢机理为物理吸附。

氧化钛纳米片材料的合成及其催化应用进展

氧化钛纳米片材料为一种新兴的二维层状材料,在催化、环境、能源和电子领域引起人们广泛的关注。本文从催化研究的角度出发,综述了氧化钛纳米片材料的结构、制备方法、金属及非金属元素的掺杂、纳米片基复合材料和其在光催化、光电催化和热催化等方面的应用进展。分析表明氧化钛纳米片材料拥有特殊的形貌和特别的物理化学性质,通过控制材料的组成及结构变化,能够实现氧化钛纳米片材料的多种功能化。指出氧化钛纳米片材料虽然有着优良的性能,但是在实际应用中远不能满足要求。因此,优化合成和探索新形式的二氧化钛纳米片材料,对其表面进行改性及开发具有特殊功能纳米复合材料是解决其瓶颈的有效途径。探索催化反应过程中的反应机理,开发氧化钛纳米片基工业应用催化剂将是今后重要的研究方向。

Mg基非晶合金及La-Mg-Ni基复合物储氢电极的结构与电化学性能

Mg_(50)Ni_(50)非晶合金具有较高的初始放电容量(500mAh/g),有希望成为Ni-MH二次电池的负极合金材料。但较差的循环稳定性限制了它的进一步开发和应用。为此,本研究采用机械合金化方法,基于Mg侧进行元素替代,获得了四元Mg_(0.9)-iTi_(0.1)Pd_xNi(x=0.04-0.1)储氢合金。XRD和TEM分别从宏观和微观角度证实该系列合金仍为非晶态合金。本研究还发现,随着Pd含量的增加,腐蚀电流降低;合金的抗腐蚀能力提高。当Pd含量达到0.1的时候,Mg_(0.8)Ti_(0.1)Pd_(0.1)Ni合金的耐蚀能力达到最大,其容量保持率也达到最高,经80次循环后放电容量仍然保持在200mAh/g以上。AB_3型La-Mg-Ni储氢合金与Mg基合金类似之处在于:具有较高的初始放电容量但循环容量保持率较低。为此,本研究将AB_3型La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(3.5)合金与具有较高循环稳定性的AB_2型Ti_(0.17)Zr_(0.08)V_(0.35)Cr_(0.1)Ni_(0.3)合金相复合,获得新型AB_3-AB_2复相合金。XRD研究表明复合物中La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(3.5)和Ti_(0.17)Zr_(0.08)V_(0.35)Cr_(0.1)Ni_(0.3)仍旧保持原有结构。扫描电镜(SEM)研究发现,复合物颗粒的平均尺寸在50μm左右。由于Ti_(0.17)Zr_(0.08)V_(0.35)Cr_(0.1)Ni_(0.3)相的防护,复合物的耐腐蚀能力及100次循环容量保持率(62.3%)得以显著提高。

Ru/C催化对苯二甲酸二甲酯加氢制1,4-环己烷二甲酸二甲酯

在低温、低压条件下,以Ru/C为催化剂,利用对苯二甲酸二甲酯催化加氢制备1,4-环己烷二甲酸二甲酯。考察了溶剂、反应温度、反应压力、催化剂用量对对苯二甲酸二甲酯加氢的影响。实验结果表明,在乙酸乙酯用量为100 mL、对苯二甲酸二甲酯质量为10. 0 g、催化剂质量为0. 5 g、100℃和4 MPa条件下反应20 min,对苯二甲酸二甲酯的转化率为99. 9%,1,4-环己烷二甲酸二甲酯的选择性为98. 9%。

β分子筛的Si/Al比对PtZn催化丙烷非临氢脱氢性能的影响

采用共浸渍法制备PtZn/β-x(x为SiO_(2)/Al_(2)O_(3)物质的量比)分子筛双金属催化剂,探究了β分子筛中硅铝比对丙烷非临氢脱氢反应性能的影响。采用XRD、BET、HAADF-STEM、NH3-TPD、C3H6-TPD等一系列表征技术对催化剂的物相结构、表面性质及其对丙烷非临氢脱氢反应性能的影响进行了研究。结果表明,催化稳定性随载体中Si/Al比的增大而提高(稳定性顺序:PtZn/DeAl-β>PtZn/β-40>PtZn/β-30>PtZn/β-25),而催化剂的强酸位点数量(PtZn/β-30>PtZn/β-40>PtZn/β-25>PtZn/DeAl-β),在一定程度上受硅铝比的影响,与丙烯选择性顺序相反。因此,分子筛的Si/Al比对催化剂的性质有重要的调变作用,当催化剂强酸位点较少、丙烯吸附较弱、比表面积较大时,有助于提高丙烷转化率、丙烯选择性和催化稳定性。

长征5号火箭发射台耐火材料应用研究

研究了一种以莫来石、堇青石和铝酸盐水泥为主要原料的铝硅系耐火材料.在耐火材料力学性能、热性能、耐盐雾性能和老化性能测试和研究的基础上,将研制的耐火材料应用于长征5号火箭发射台.研究结果表明:该耐火材料的常温抗折强度为9.1MPa,常温耐压强度65.7MPa,耐火度1 580℃,导热系数0.762W/(m·K),热膨胀系数α1 000℃=3.40×10-6/℃,α200℃=5.30×10-6/℃;耐火材料经氧气-煤油缩比发动机烧蚀后,线烧蚀率为0.860mm/s,质量烧蚀率为31.40g/s,6mm厚的钢板在30mm厚的耐火材料保护下,400s内其背面温度不超过60℃;耐火材料具有良好的耐盐雾性能和老化性能.该耐火材料可应用于长征5号火箭发射台钢结构的热防护,火箭发射后耐火材料的脱落面积不超过总面积的10%.

Rh-Mn-Li／SiO2催化剂的吸附量热和红外研究

通过在最优Rh含量基础上对金属配比的再优化,成功地改进了Rh-Mn-Li/SiO2催化剂的CO加氢性能;并采用微量吸附量热和红外等表征手段,考察了助剂Mn和Li促进作用的本质.结果表明:助剂Mn和Li的添加,使孪式和线式吸附CO的碳氧键强度增加,并同时削弱了桥式吸附CO的碳氧键或者使其转化为更易于解离的倾斜式CO吸附物种,从而同时增加了Rh基催化剂的CO解离和插入能力,提高了其活性和C2含氧化合物选择性.另一方面,Mn和Li的添加显著地降低了Rh基催化剂表面H的数量和稳定性.催化剂加氢能力显著降低极大地抑制了CH4的生成,从而有利于C2含氧化合物选择性的进一步提高.

火箭发射台用焦宝石基涂抹料的研制与应用

以焦宝石、堇青石、硅微粉和高铝水泥为原料,制备出一种用于火箭发射台的焦宝石基涂抹料。结果表明:焦宝石基涂抹料具有良好的物理性能,以及良好的耐烧蚀性能和隔热性能,并且满足沿海火箭发射基地高温高湿、高盐雾、高紫外线照射等特殊自然环境的需求。将所研制的焦宝石基涂抹料在国内某火箭发射台上进行使用,使用结果表明:该焦宝石基涂抹料能够承受火箭发射时的燃气流冲刷,涂层的脱落面积不超过总涂覆面积的5%。所研制的焦宝石基涂抹料可以在火箭发射台上使用,并且效果良好,起到了保护火箭发射台的作用。

长征7号火箭发射台用耐高温涂层的研制

为了研制用于火箭发射台的耐高温涂层,文中提出了双层涂层结构,底层以环氧树脂为基体材料;表层以焦宝石、堇青石和高铝水泥等为原料。试验结果表明:底层附着力达18.87 MPa;表层耐火度为1 660℃,常温耐压强度达48.7 MPa,导热系数为0.692 W/(m·K),热膨胀系数在200℃时为8.73×10^(-6)℃^(-1);耐高温涂层线烧蚀率为0.277 mm/s,背温不超过80℃。将所研制的耐高温涂层在长征7号火箭发射台上使用,结果表明:耐高温涂层能够承受长征7号火箭发射时的燃气流冲刷,满足使用要求。