湿气环境中CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)密排面上吸附与点蚀机理研究

目的从微观尺度探究CO_(2)-H_(2)S(CO_(2)和H_(2)S共存)在湿气管道顶部的吸附特性,进而揭示点蚀机理。方法基于密度泛函理论的第一性原理,利用Materials Studio构建CO_(2)、H_(2)S和CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)密排面的吸附模型,对CO_(2)、H_(2)S和CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)面的吸附能、局域态密度、分波态密度和差分电荷密度进行仿真;利用高温高压釜模拟CO_(2)-H_(2)S-Cl^(-)腐蚀环境,分析L360钢在湿气环境中的腐蚀行为;最后,揭示含Cl^(-)湿气管道顶部CO_(2)-H_(2)S吸附机制与点蚀机理。结果CO_(2)、H_(2)S、CO_(2)-H_(2)S及CO_(2)-H_(2)S-Cl^(-)在最稳定位置时的吸附能分别为-4.065、-3.961、-8.538、-12.775e V,表明相较于CO_(2)与H_(2)S单独吸附,CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)面的吸附能更负,Cl^(-)会进一步降低CO_(2)-H_(2)S的吸附能;且CO_(2)在与H_(2)S竞争环境电子中占优势;Cl^(-)会使CO_(2)-H_(2)S的局域态密度峰值降低,转移趋势为失去电子,基体和腐蚀介质的电子向着低能级跃迁释放出更多能量,进而加强了Fe与CO_(2)-H_(2)S间的化学键强度;Cl^(-)的2p轨道与Fe的3d轨道在-6.8 eV和-5.7 eV发生重叠,Cl^(-)被吸附到Fe表面并与Fe形成化学键生成氯化物,进而改变腐蚀产物膜的组分与结构,削弱产物膜的致密性和稳定性,减弱腐蚀阻抗力。在含Cl^(-)湿气的CO_(2)-H_(2)S环境中,液相中的Cl^(-)浓度升高,使L360钢的气相平均腐蚀速率逐渐增大,最高达2.935mm/a,点蚀越发严重。结论CO_(2)与H_(2)S在α-Fe(110)面吸附存在一定的协同和竞争作用,协同促进金属的腐蚀,FeCO3会优先沉积成膜,但H_(2)S会抑制FeCO3的生长,腐蚀产物以FeS为主;Cl^(-)会增强CO_(2)-H_(2)S与α-Fe(110)面间的作用力,弱化腐蚀产物膜层的保护性,进一步加速金属腐蚀、尤其是点蚀。

γ-Fe中氢扩散行为的第一性原理研究

不锈钢中氢脆问题一直是研究者们关注热点,然而至今为止,对于钢中合金元素及空位与H原子之间的作用机理依然不清晰.采用第一性原理方法研究了H原子在不同体系下γ-Fe(Fe8H、Fe7Cr/MoH、Fe7H)的扩散激活能、扩散系数以及扩散过渡态,对比了H原子在不同体系γ-Fe中的扩散难易程度,并从电子结构层次解释其相互作用.研究结果表明,空位的存在会改变H原子在γ-Fe中的扩散路径.在含空位的晶胞中H原子稳定存在于空位附近的近四面体间隙中,并沿空位附近的四面体间隙或八面体到四面体间隙路径扩散.γ-Fe中空位对H原子的影响是局域性的,一方面是捕获H原子的陷阱;另一方面降低了H原子的扩散激活能,促进H原子的扩散.而Cr/Mo的掺杂会降低空位对H原子的束缚,也会抑制H原子的扩散.

Ce对10Cr5MoV钢α-Fe晶粒尺寸及奥氏体长大行为的影响

采用背散射电子衍射技术对不含稀土和含稀土Ce的两种试验钢的α-Fe晶粒尺寸进行测量分析。结果表明,稀土Ce的加入使得α-Fe晶粒细化,形成的弥散细小的稀土夹杂成为异质形核核心,提高了回火过程再结晶形核率;固溶稀土的拖曳与钉扎作用延迟了再结晶的开始和结束时间,增加了再结晶转变的驱动力,降低了再结晶发生温度。采用不同的奥氏体化工艺对两种试验钢进行奥氏体化处理,研究Ce对奥氏体长大行为的影响。发现在880~1180℃加热、保温30~90 min奥氏体化条件下,试验钢的奥氏体长大指数n及晶粒长大速率常数K减小,奥氏体长大激活能Q与晶粒长大扩散频率因子M0增大,Ce的加入对奥氏体长大行为有抑制作用。

基于六偏磷酸钠-Fe^(2+)的铁盐脱氮反应器运行性能及微生物学特征研究

以实验室高效反硝化反应器中的反硝化污泥作为接种污泥,启动自养型六偏磷酸钠-Fe^(2+)脱氮反应器,试验采用模拟废水通过88 d的不间断运行,研究了铁盐脱氮工艺的脱氮效能及其微生物学特性。结果表明,当反应器硝态氮容积负荷为0.42 kg/(m^(3)·d)时,最高稳定氮去除负荷为0.41 kg/(m^(3)·d);当Fe^(2+)容积负荷为4.92 kg/(m^(3)·d)时,最大铁去除负荷为2.77 kg/(m^(3)·d)。反应器稳定运行时硝态氮、Fe^(2+)的去除率分别达94.6%、52.6%,最佳效能可维持28 d。反应器运行到第82天时,颗粒污泥由黄色变为灰褐色,颗粒解体,污泥比活性逐渐升高,比反硝化活性由0.71 mg[N]/(g[VSS]·h)升高到2.3 mg[N]/(g[VSS]·h),同比上升224%;比铁氧化活性由7.3 mg[Fe]/(g[VSS]·h)升高到15 mg[Fe]/(g[VSS]·h),同比上升105%。六偏磷酸钠-Fe^(2+)脱氮作为一种新型自养反硝化技术,不仅增强了活细菌的生物活性和反硝化活性,还延长了铁盐脱氮污泥反硝化的高效期。

腐蚀介质在γ-Fe(111)表面吸附的第一性原理研究

氯化物熔盐作为传热储热工质,在太阳能热发电系统中应用时会造成金属管道的腐蚀和失效,严重威胁系统的运行安全.本文采用第一性原理方法,构建了不同腐蚀介质(Cl原子、H原子、O原子、OH基团以及H_(2)O分子)在γ-Fe(111)表面的吸附微观物理模型,并阐明了其吸附性能.结果发现:Cl原子和H原子在γ-Fe(111)表面最稳定的吸附点位为Fcc位,O原子和OH基团最稳定的吸附位点为Hcp位,H_(2)O分子最稳定的吸附位点位Top位.另外,O原子在γ-Fe(111)表面的吸附能和得到的电荷数最大,分别为-8.073 eV和0.53.这为管道的腐蚀研究提供了理论支撑.

α-Fe材料辐照促进应力腐蚀开裂计算模拟研究

对于压水反应堆结构,辐照促进应力腐蚀开裂(IASCC)是其最主要的失效机制。理解辐照条件下辐照缺陷与微裂纹之间的相互作用,是理解辐照促进应力腐蚀开裂微观机制的重要一步。在本研究中,利用反应力场分子动力学(ReaxFF-MD)方法,模拟了体心立方结构(α相)的纯铁在辐照-应力-腐蚀三因素耦合作用下的演化过程,并对其进行腐蚀模拟与拉伸应变模拟,研究辐照促进应力腐蚀开裂底层物理机制及影响因素。

石煤含氟酸浸液中V(Ⅴ)-Fe(Ⅲ)-F-H_(2)O系钒铁分离热力学研究

针对石煤含氟酸浸液中钒铁分离问题,计算并绘制298.15 K下V(Ⅴ)-Fe(Ⅲ)-F-H_(2)O系热力学平衡图,分析含钒离子、含铁离子随总钒浓度、总铁浓度、总氟浓度的变化规律。研究结果表明,随着pH由0升高至3.00,由于氟离子与VO_(2)^(+)、Fe^(3+)的配位作用,含钒物种由阳离子转变为阴离子,含铁物种由阳离子转变为中性分子,此时可实现钒铁有效分离。定义pH_(50%)为含钒阴离子摩尔分数50%时的pH,溶液中总钒浓度升高、总铁浓度升高,均导致pH50%升高,总氟浓度升高,pH_(50%)则降低。采用N235阴离子萃取剂分离含氟溶液中的钒铁,当溶液中总钒浓度为0.05 mol/L、总铁浓度为0.05 mol/L、总氟浓度为0.50 mol/L时,溶液萃取pH升高,钒铁分离系数βV/Fe增加,当pH为1.97时,钒铁分离系数β_(V/Fe)可达122.86,钒铁达到有效分离,与热力学分析结果一致。

C、Mn对γ-Fe层错能影响的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了C、Mn对γ-Fe层错能的影响及其对变形机制的影响。结果表明:反铁磁γ-Fe的内廪层错能γISF为122 mJ/m^(2)。γ-Fe的变形机制以滑移为主,但也有微弱的孪晶形成能力。C在层错区域外最稳定,使γISF提高约20 mJ/m^(2)。加入C后变形更易滑移,但孪晶形成能力弱于γ-Fe。Mn在层错面上最稳定,使γ-Fe的γISF降低约70 mJ/m^(2)。加入Mn后变形仍以滑移为主,但孪晶形成能力强于γ-Fe。

快淬速度及合金元素添加对Nd_(2)Fe_(14)B/α-Fe纳米复相合金微观组织的影响

通过真空电弧熔炼炉制备了Nd_(2)Fe_(14)B/α-Fe合金铸锭,对其铸态组织进行观察。观察发现,由于坩埚底部配有冷却系统,铸锭底部晶粒尺寸(15μm)小于顶部晶粒尺寸(50μm)。随后采用熔体快淬法将合金铸锭制备成Nd_(2)Fe_(14)B/α-Fe纳米复相合金薄带,研究了不同快淬速度对薄带微观组织的影响。结果表明,随着快淬速度的增加,薄带晶粒尺寸逐渐减小,当快淬速度为30 m/s时,晶粒尺寸达到最小255 nm。添加Ti、Nb元素后采用熔体快淬法制备了Nd_(2)(FeTiNb)_(14)B/α-Fe纳米复相合金薄带。结果是,当快淬速度为30 m/s时,薄带晶粒尺寸减小至约100 nm。

纳米α-Fe金属磁粉制备及其磁性能研究

探讨了一种新的纳米αＦｅ 金属磁粉制备方法．在乳化剂ＰＧ参与下，从铁盐溶液中沉淀析出ＦｅＣ２Ｏ４·２Ｈ２Ｏ作前驱体，经热分解、氢气还原和表面钝化处理，制备出轴比１～３（长短径比）、长径约５０ ｎｍ 的椭球或短棒状αＦｅ 金属磁粉．其主要磁性能，比饱和磁化强度σｓ 在１３７．３ Ａ·ｍ２·ｋｇ－１ ～１５７．５ Ａ·ｍ２·ｋｇ－１（ｅｍｕ·ｇ－１）之间，矫顽力Ｈｃ 在３１．８ ｋＡ·ｍ －１～４３．３ ｋＡ·ｍ －１（４００ Ｏｅ～５４４ Ｏｅ）之间．

稀土La细化再生铝硅合金中β-Fe相的机理研究

研究了再生副牌ZL10 2合金中稀土La的加入量和 β Fe相平均长度的关系 ,分析了La在合金和 β Fe相中的分布情况。结果表明 ,La在熔体中形成了稳定金属间化合物 ,凝固时促进了 β Fe相形核 ,同时La在 β Fe相表面富集 ,阻碍了 β Fe相长大。因此 ,加入稀土La能很好地细化再生铝合金中的 β

均分散超微细α-Fe_2O_3水溶胶的制备

Cubic and ellipsoide ultrafine monodispersed hematite colloidal particles wereprepared by hydrothermal reaction from Fe（OH）3 get in the presence of Sn4+ ions. Thenumbers of nuclei increase with the concentration of Sn4+ ions. The initial concentrationof Fe（OH）3 gel might approach to 0.5 mol.L- 1. The products were characterized by TEMand XRD.

邻二氮菲-Fe^(2+)法测定保健食品的抗氧化能力

目的:用邻二氮菲-Fe2+法测定保健食品抗氧化能力。方法:以Trolox为标准参照物,通过单因素分析,确定试剂用量及反应时间对线性关系、最低检测限、平行性精密度、重复性精密度、加标回收率等指标进行测定。结果:Trolox在质量浓度0.01～0.15g/L范围内线性关系良好;最低检测下限为0.0050g/L;平行性精密度为(375±12)μmol/g,变异系数3.2%;重复性精密度为(365±16)μmol/g,变异系数4.4%;5次重复加标回收率为(98.0±2.4)%。结论:改良的邻二氮菲-Fe2+法适用于保健食品抗氧化能力的检测。

一种液相制备均匀α-Fe_2O_3微粉的新方法

利用沸腾回流强迫水解法由FeCl3或Fe(NO3) 3溶液( 0 .5 -1.0mol·L-1)在弱酸性环境下 ,制备了均匀亚微米级α -Fe2 O3胶粒。如果在反应液中加入微量Na2 SO3,完全转化为α-Fe2 O3粒子的时间可缩短至几小时。

纳米α-Fe_2O_3-TiO_2改性海藻酸钠/壳聚糖双极膜制备与表征

在壳聚糖(CS)阴离子交换膜中添加纳米复合半导体材料α-Fe2O3-TiO2,制备了PVA-SA/α-Fe2O3-TiO2-CS双极膜(PVA:聚乙烯醇;SA:海藻酸钠),并用扫描电镜、热重分析、电子万能试验机和接触角测定仪等对其进行了表征。研究结果表明,添加纳米α-Fe2O3-TiO2可提高双极膜的亲水性、热稳定性和机械性能。纳米α-Fe2O3-TiO2复合半导体材料较纳米α-Fe2O3或纳米TiO2单一半导体材料具有更强的光催化双极膜中间界面层水解离能力,在高压汞灯照射下能大大降低双极膜的膜阻抗和膜电阻压降(IR降)。

纳米α-Fe/木陶瓷复合材料的结构表征与性能研究

在呋喃树脂中加入不同质量百分数的纳米γ-Fe_2O_3,然后与毛竹竹粉混合、压制成型、高温烧结制备出纳米α-Fe/木陶瓷复合材料。分别采用X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对纳米α-Fe/木陶瓷复合材料的物相组成与成分分布与进行了表征,并对其抗弯强度与导电性能进行了研究。结果表明:(1)复合材料中存在的主要晶体相有石墨、α-Fe与Fe_3C;(2)纳米α-Fe颗粒多数呈球形分散于木陶瓷基体中,当γ-Fe_2O_3添加量大于15%时,生成的α-Fe粒子发生了比较明显的团聚;(3)纳米α-Fe/木陶瓷复合材料的抗弯强度随烧结温度的提高而增大,随纳米γ-Fe_2O_3添加量的增大先增加后减小,抗弯强度最大值为13.31 MPa;(4)纳米α-Fe/木陶瓷复合材料的导电性随烧结温度的提高而增大,随纳米γ-Fe_2O_3添加量的增大而增强。

Fe(OH)_2微波快速热解制备γ-Fe_2O_3

用硫酸亚铁为原料加NH3·H2O得到的Fe(OH)2作前驱物,在有CO32-存在下进行微波快速热解可直接得到γ-Fe2O3。与常规的热处理方式相比发现,微波热解产物的分散性较好且粒径减小。而在无CO23-存在时进行微波热解,产物为α-Fe2O3。另外用XRD、TEM等方法对产物进行了表征。

固相法制备α-Fe_2O_3纳米粒子

用固相反应法合成了纳米α－Ｆｅ２Ｏ３粒子。采用ＸＲＤ、ＴＥＭ、Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ对合成样品进行表征，结果表明此方法合成的粒子为α－Ｆｅ２Ｏ３．其粒子呈花生型，粒子直径为２０～４０ｎｍ左右．

Nb对Nd_2Fe_(14)B/α-Fe纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响

添加Nb可提高(Nd0.9Dy0.1)9.5Fe79Co5B6.5(原子百分数,下同)合金的非晶形成能力和快淬薄带的晶化温度,经过710℃晶化处理4min后,快淬薄带的晶粒细小均匀,从而显著提高了快淬薄带的磁性能。三维原子探针(Three-DimensionalAtomProbe,简称3DAP)分析结果表明,含Nb快淬薄带晶化后,在晶界形成了Nb-Fe-B偏聚物,抑制了晶粒长大,细化了晶粒,进而使晶粒间交换耦合作用增强,提高了合金的磁性能。

γ-Fe_2O_3纳米纤维的丙酮敏感特性

采用静电纺丝法制备了PVP/FeC6 H5 O7复合纳米纤维,并将复合纤维在500℃高温烧结3 h, X射线衍射分析（XRD）表明,烧结后的产物为正尖晶石结构的γ-Fe2O3晶体.扫描电子显微镜（SEM）观测结果表明,制得了直径均匀、连续的复合纳米纤维,其平均直径约为1000 nm；烧结后的γ-Fe2 O3纳米纤维保持了其连续性,但纤维发生了收缩,直径较烧结前小,平均约为600 nm.比表面积分析表明,γ-Fe2 O3纳米纤维比表面积为57.18 m2/g.气敏性能测试结果表明,230℃为γ-Fe2 O3纳米纤维检测丙酮气体的最佳工作温度.在此温度下,γ-Fe2O3纳米纤维对丙酮气体表现出高响应度[S=6.9, c（Acetone）=7.88×104 mg/m3]和线性度（7.88×10^2-1.58×10^5 mg/m3浓度范围内）.同时,γ-Fe2O3纳米纤维气体传感器件还表现出良好的长期稳定性.