Ni-CeO_(2)黑色防护镀层的光助动电位沉积及光热性能

镍镀层作为一种重要的工程材料,已经在金属涂装等领域得到了广泛的应用,而二氧化铈作为一种重要的稀土氧化物也引起了学者们极大的关注。本工作利用光助动电位沉积法制备了Ni-CeO_(2)复合黑色镀层,分别研究了光照条件、沉积电位范围和沉积温度对镀层结构、组成和性能的影响。采用循环伏安法、塔菲尔极化曲线、接触角测量仪、台阶仪、紫外-可见-近红外分光光度计、发射率测量仪、扫描电子显微镜及附属能谱对不同条件下制备的镀层进行了系列表征。结果表明,光照条件下,沉积电位范围为0~-1.5 V、沉积温度为50℃时制备的Ni-CeO_(2)复合黑色镀层具有最佳的综合性能,其腐蚀电流密度为9.642×10^(-6)A·cm^(-2),水接触角达到125.95°,各波段吸收率均在94%以上且具有0.592的发射率。当沉积电位范围为0~-3.5 V时,镀层具有最高的发射率,达0.757;光照条件除了对CeO_(2)的沉积产生影响之外,也显著提升了Ni的沉积速率。该研究为制备具有高吸收率和发射率的黑色复合镀层提供了一个思路,有望在光热转换和光学仪器中得到应用。

Mechanism and microstructure of nickel-ceria composite coatings prepared by pulse current deposition under the ultrasonic field

In recent research, a novel method combined with pulse current （PC） deposition and the ultrasonic （U） field was used to fabricate pure nickel and nickel-ceria composite coatings, respectively. Morphology, crack propagation, and crystal texture were observed and analysed by using environment scanning electron microscopy （E-SEM） and transmission electron microscopy （TEM）. Orthogonal experiment [L16 （45）] was designed to optimize the parameters of pulsed power and the appropriate amount of RE addition based on microhardness. Effect of RE addition and pulsed current on the mechanism of co-electrodeposition was also investigated and compared. Experimental results indicated that it produced the alloying coatings, exhibiting compact grain and amorphous state. Nano-sized RE would preferentially occupy and pad at the edge of cracked gaps and micropore to limit the growing location and space for coarse Ni grain. Furthermore, during annealing at 480 ℃ for 2 h, a solid-solution precipitated phase named NiCexO1-x （0

垂直冲液辅助对镍-氧化铈复合电铸层微观结构的影响

在垂直冲液条件下进行以纳米CeO_(2)颗粒(平均粒径50 nm)为增强相的Ni基复合电铸,以改善复合电铸层的微观组织结构,提高其显微硬度。电铸液组成和工艺条件为:氨基磺酸镍400 g/L,氯化镍15 g/L,硼酸30 g/L,p H=4.5,温度43℃,垂直冲液速率0.5m/s,阴极电流密度4A/dm^(2)。研究了垂直冲液对复合电铸层微观形貌、结晶取向、晶粒尺寸及显微硬度的影响。结果表明:在电铸过程中施加垂直冲液能够显著减少纳米颗粒的团聚现象,提高纳米颗粒在复合电铸层中的含量和分布均匀性,并使镀层晶粒显著细化,在(200)晶面的择优取向程度明显得到了加强,显微硬度提高了22%。

连铸结晶器镍−钴−氧化铈复合镀液优化及镀层性能

为改善连铸结晶器铜板表面镀层的性能,提高其使用寿命,向Ni-Co合金电镀液中添加平均粒径为20μm的CeO_(2)颗粒进行Ni-Co-CeO_(2)复合电镀。以镀层的显微硬度为指标,通过正交试验得到的较优配方为:NiSO_(4)·6H_(2)O 90 g/L,CoSO_(4)·7H_(2)O 18 g/L,C6H8O7·H_(2)O 110 g/L,CeO_(2)3 g/L。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对比了Ni-Co合金镀层和Ni-Co-CeO_(2)复合镀层的表面和截面形貌、成分及相结构,并通过电化学分析和摩擦磨损试验对比了它们的耐蚀性和耐磨性。结果表明,Ni-Co-CeO_(2)复合镀层的显微硬度为663 HV,微观表面呈粗糙的胞状结构,整体致密、无微裂纹,耐蚀性和耐磨性远优于Ni-Co合金镀层。

Ni-Cu/CeO_2催化剂上乙醇水蒸气重整反应

研究了Ni-Cu/CeO2催化剂在乙醇水蒸气重整反应中的催化性能.以具有高比表面积的CeO2为载体,用沉积沉淀法制备了一系列不同担载量的Ni,Cu双组分催化剂,采用X射线衍射、程序升温还原和透射电子显微镜对催化剂的晶相组成、还原性能和形貌进行了表征.结果表明,CuO,NiO和CeO2的相互作用明显改善了NiO的分散.适量CuO的加入使NiO分散度增大,颗粒明显变小,从而使催化剂具有更好的催化性能,但过多CuO的加入反而降低了催化剂的活性.Ni和Cu的催化性能差异较大,Ni具有优异的断裂C-C键性能,在低温下即可实现乙醇的完全转化,而在高温区则具有很好的甲烷重整性能,可获得很高的氢气产率;Cu在低温区倾向于使乙醇脱氢生成乙醛以及进一步脱羰基生成丙酮,在高温区也具有一定的乙醇裂解性能.

柠檬酸络合法制备NiO-CeO_2-TiO_2复合氧化物及其在甲烷部分氧化反应中的应用

采用柠檬酸络合法制备了NiO-CeO2-TiO2复合氧化物并将其用于甲烷部分氧化反应,考察了柠檬酸加入量、Ce/Ti原子比、焙烧温度和镍组分含量对催化剂活性的影响. 结果表明,NiO-CeO2-TiO2对甲烷部分氧化反应具有很高的活性和稳定性. 在原料气体积组成为20%CH4, 10%O2和70%N2, GHSV=55 200 ml/(g·h), 反应温度在650～850 ℃范围内, 700 ℃焙烧的10%NiO-Ce0.50Ti0.50O2催化剂具有最高的CH4转化率和H2选择性, 750 ℃下经50 h连续测试后,其活性和选择性仍保持在较高水平. 催化剂的XRD和TPR表征结果说明NiO处于高分散状态; 在NiO-TiO2催化剂中, NiO与TiO2发生固相反应并以NiTiO3形式存在,而NiTiO3比与载体发生相互作用的表面NiO难还原; 加入CeO2可以形成Ce-Ti-O固溶体,对NiO和TiO2的固相反应有抑制作用,有利于提高催化剂的中低温反应活性,同时NiTiO3对甲烷部分氧化反应也具有催化活性.

低水碳摩尔比条件下液化石油气高效预重整的Ni/CeO_2/Al_2O_3催化剂

采用硝酸镍和硝酸铈水溶液共浸渍薄水铝石制备了Ni/CeO2/Al2O3催化剂,并将其用于低水碳摩尔比条件下商用液化石油气(LPG)预重整反应.考察了Ni含量和反应温度对催化剂性能的影响.结果表明,在300～400oC和水碳摩尔比为1.0的条件下,该催化剂具有很高的催化LPG预重整反应活性.15%Ni/CeO2/Al2O3催化剂在350oC,3000ml/(g·h)和水碳摩尔比1.0的条件下,反应105h后LPG转化率和产气组成均保持不变,表现出较高的稳定性.反应后催化剂表面没有明显的积炭.

超声波-双脉冲电沉积法制备Ni-CeO_2纳米复合镀层

利用超声波高频振荡效应与双脉冲电源特性电沉积法制备Ni-CeO2稀土纳米复合镀层。利用环境扫描电镜(E-SEM)及透射电子显微镜(TEM),分别对镀层的微观形貌与晶粒结构进行分析表征。分析时效热处理和纳米稀土CeO2掺杂对晶体结构转变、显微硬度、热裂纹产生与扩展机理的影响。研究表明:由于纳米尺度稀土颗粒"抢占"Ni晶粒长大的空间,限制其粗大,生成组织致密且具有非晶态结构的合金镀层;复合沉积的稀土能钉扎愈合开裂的大晶界;纳米稀土颗粒填充晶界间隙等并有效地阻止裂纹源的萌生与扩展;经过500℃×2 h效热处理后,形成NiCexO1-x(0<x<0.5)等合金固溶体化合物并得以扩散互熔及弥散强化,达到细化晶粒与组织致密作用,提高了复合镀层的裂纹扩展抗力与显微硬度。

富氢气氛下CeO2-NiO纳米棒催化剂的CO选择性氧化性能研究

采用水热法制备了一系列不同Ce/Ni物质的量比的纳米棒CeO2(x)-NiO催化剂。运用低温N2吸附-脱附、XRD、TEM、拉曼光谱、H2-TPR及XPS等技术对催化剂的形貌、结构进行了表征。考察了Ce/Ni物质的量比对CeO2(x)-NiO催化剂形貌及富氢气氛下CO选择性氧化(COPROX)反应性能的影响。TEM测试结果表明,调变Ce/Ni物质的量比可制得不同粒径的CeO2(x)-NiO纳米棒催化剂。H2-TPR测试结果表明,将NiO掺入CeO2可提升CeO2(x)-NiO催化剂的氧化还原能力。拉曼光谱及XPS测试结果表明,镍含量较低时,CeO2(x)-NiO催化剂表面活性氧物种及氧空位含量均较多,利于提升其催化性能。COPROX催化性能测试结果显示,镍含量较低的CeO2(0.89)-NiO纳米棒催化剂的活性和选择性最好,在170-220℃的反应条件下,CO转化率为100%,CO2选择性为52%。

添加氯离子对Ni/CeO_2催化剂CO选择甲烷化反应催化性能的促进

采用浸渍方法制备NiO(Clx)/CeO_2系列样品,经还原后得到Ni(Clx)/CeO_2催化剂,用于富氢气体中CO的选择甲烷化反应,考察Cl/Ce原子比(x)对CO选择甲烷化反应活性的影响.结果表明,添加氯离子能够显著抑制CO_2甲烷化反应,因而可使富氢气体中CO浓度降至10-5以下并且CO甲烷化反应选择性不低于50%,满足质子交换膜燃料电池对燃料的要求.通过CO和CO_2吸附实验、程序升温还原(TPR)测定以及物相组成和晶粒尺寸分析,揭示添加氯离子的作用.

金属掺杂Ce-M(M=Fe、Ni和Cu)催化剂的CO低温氧化性能研究

采用水热合成法制备了一系列不同金属掺杂的Ce-M(M=Fe、Ni和Cu)复合氧化物,运用低温N_2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、拉曼光谱和XPS等表征技术对Ce-M复合氧化物的结构与其CO低温氧化反应性能之间的关系进行了关联。结果表明,将Fe、Ni和Cu掺入CeO_2明显提高了其氧空位的含量,提升了晶格氧的流动性,从而使Ce-M催化剂的还原能力和催化活性高于纯CeO_2。其中,CeCu催化剂氧空位最多、还原能力最好,催化活性最高,130℃下即可将CO完全氧化;其次是CeNi催化剂,180℃时实现CO完全氧化;与之相比,CeFe催化剂的活性最差,200℃时的CO转化率仅为92%。

甲烷部分氧化制合成气载体及助剂对Ni系催化剂活性的影响

采用浸渍法制备了Ni系催化剂 ,并用程序升温还原和X射线衍射技术对催化剂进行了表征 ,用固定床微反装置考察了催化剂的催化活性 .活性考察结果表明 ,在Ni担载量为 8%的Ni/γ Al2 O3,Ni/δ Al2 O3,Ni/θ Al2 O3和Ni/α Al2 O3四种催化剂上 ,甲烷部分氧化制合成气反应的活性及产物选择性存在着明显的差异 .在 770℃下 ,甲烷转化率及CO和H2 的选择性按Ni/γ Al2 O3<Ni/δ Al2 O3<Ni/θ Al2 O3≈Ni/α Al2 O3顺序排列 .在相同的条件下 ,加入适量的CeO2 助剂后 ,Ni/γ Al2 O3和Ni/δ Al2 O3上的反应活性和选择性显著提高 ,而Ni/θ Al2 O3和Ni/α Al2 O3上的活性和选择性却变化不大 .同时 ,表征结果显示 ,Ni易与γ Al2 O3形成镍铝尖晶石NiAl2 O4,加入CeO2 助剂能有效地抑制该组分的生成 ,而Ni/α Al2 O3样品中未发现NiAl2 O4.因此 ,不同Ni/Al2 O3催化剂体系上的反应活性及选择性的差异可归结为不同结构Al2 O3载体的性质不同 ,及CeO2 对抑制镍铝尖晶石生成的效果不同 .

Ni_2O_3-MnO_2-CeO_2/γ-Al_2O_3非均相催化剂的制备、表征及其催化性能

以γ-Al2O3为载体,采用浸渍法制备了负载型Ni2O3-MnO2-CeO2/γ-Al2O3非均相催化剂,通过TG-DSC,XRD,SEM等手段对催化剂的物化性质、晶相结构和表面形貌进行了表征;同时考察了反应体系的pH、有效氯含量、反应温度和催化剂负载量对催化剂催化分解NaClO活性的影响。实验结果表明,催化剂适宜的煅烧温度为450℃;反应体系为中性或弱酸性及较高的有效氯含量和反应温度都有助于催化分解NaClO。正交实验结果表明,Ni2O3,MnO2,CeO2的负载量(w)分别为35%,6%,2%时催化剂催化分解NaClO的效果最好,分解率达83.49%,且催化剂的稳定性良好,再生后可恢复活性。在处理有机废水的实验中,使用Ni2O3-MnO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂,COD去除率达73.34%。

工艺条件对Ni/Al_2O_3和Ni/CeO_2-Al_2O_3催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响

采用共沉淀法制备γ-Al2O3载体和不同Ce添加量的CeO2-Al2O3载体,然后用浸渍法制备Ni负载质量分数10%的Ni/γ-Al2O3和Ni/CeO2-Al2O3催化剂。在固定床微反装置中考察了反应温度、原料气配比和CH4空速等工艺条件对Ni/γ-Al2O3和Ni/Ce30Al70Oδ催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响。结果表明,添加Ce的催化剂催化性能有较大提高,在Ni/Ce30Al70Oδ催化剂上,反应温度750℃时,CH4转化率94.3%,与Ni/Al2O3催化剂相比,提高20%。Ni/γ-Al2O3和Ni/CeO2-Al2O3催化剂的CH4转化率均随反应温度的升高而增大。原料气中n(O2)∶n(CH4)和n(H2O)∶n(CH4)的增加均能提高各催化剂的CH4转化率。但n(O2)∶n(CH4)和n(H2O)∶n(CH4)的变化对各催化剂的催化性能的影响不同。随着n(O2)∶n(CH4)的增大,产物中n(H2)∶n(CO)降低,n(CO2)∶n(CO+CO2)升高;而n(H2O)∶n(CH4)增大时,产物中n(H2)∶n(CO)和n(CO2)∶n(CO+CO2)均升高。随着CH4空速的增加,Ni/Al2O3催化剂上CH4转化率、n(H2)∶n(CO)和n(CO2)∶n(CO+CO2)均较大程度下降;而在Ni/Ce30Al70Oδ催化剂上,随着CH4空速的增加,CH4转化率、n(H2)∶n(CO)和n(CO2)∶n(CO+CO2)变化不大。

Ni/CeO_2-SiO_2催化剂的制备、表征及其甲烷部分氧化制合成气性能（英文）

以硝酸亚铈（Ce（NO3）3·6H2O）和正硅酸四乙酯（C8H20O4Si）为前驱体,采用溶胶-凝胶法合成了系列具有大比表面积的xCeO2-（1-x）SiO2 （x=0,0.25,0.50,0.75,1）复合氧化物载体,然后浸渍活性组分Ni制得用于甲烷部分氧化制合成气的Ni催化剂.运用N2物理吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外-可见漫反射光谱、氢程序升温还原、氨程序升温脱附和热重等手段对所得催化剂的组织结构、还原性、表面酸性和积炭行为等进行了表征;同时考察了催化剂的组成、焙烧温度和反应时间等对催化剂在甲烷部分氧化制合成气中催化性能的影响.表征结果表明,该系列Ni/CeO2-SiO2催化剂具有大比表面积,CeO2晶粒较小,NiO的分散性好且易被还原,表面酸性弱,不容易积炭.当Ce/Si摩尔比为1∶1,活性组分Ni的质量分数为10％,焙烧温度为700℃时,所制备的Ni/CeO2-SiO2催化剂表现出较好的稳定性、最高的CH4转化率（～84％）和对产物CO及H2的选择性（＞87％）.

NiO-Zr_xCe_(1-x)O_2催化剂的制备及其性能

用尿素均匀沉淀法制备了NiO-ZrxCe1-xO2复合氧化物,并用XRD、TPR、TPD和原位红外对其晶相结构、NiO与载体的相互作用、催化剂的表面酸碱性能和NiO-ZrxCe1-xO2对CO2和CH3OH吸附性等进行了表征。结果表明,Zr0.7Ce0.3O2形成固溶体,且表面具有酸性中心和碱性中心,除NiO-Zr0.1Ce0.9O2样品外,各催化剂均能使CH3OH发生解离吸附,而CO2在各催化剂表面发生了单齿吸附,在金属位上发生了线式吸附和剪式吸附,在金属位和酸性位的协同作用下发生了卧式吸附。NiO-Zr0.7Ce0.3O2催化剂在CO2和CH3OH常压合成碳酸二甲酯(DMC)反应中表现出较好的催化活性和选择性。

过渡金属氧化物催化腈水合生成酰胺的研究进展

腈水合生成酰胺具有原子经济性高以及无其他副产物生成的优点。通常腈水合生成酰胺是在强酸或强碱催化下进行的,但其具有腈过度水解生成羧酸以及需要中和催化剂生成盐等缺点。采用过渡金属氧化物如氧化锰(MnO_2)、氧化镍(NiO)、氧化铈(CeO_2)以及氢氧化钌[Ru(OH)_x]为催化剂替代强酸或强碱可克服上述缺点。本文总结了上述过渡金属氧化物为催化剂催化腈水合生成酰胺反应的进展,从中可以看到腈水合生成酰胺反应依赖于催化剂的种类、制备方法以及腈的结构。对每种催化剂的制备方法、使用范围、优缺点进行了分析。对各种催化剂催化腈水合生成酰胺反应的可能机理进行讨论。根据以上讨论,预期此类催化剂将向复合型和负载型方向发展。

CeO2改性的镍基白云石催化剂催化苯甲腈蒸汽裂解的反应

以煅烧处理后的白云石、CaO、MgO为载体制备了负载型镍基催化剂,在石英管固定床反应器中考察了其催化苯甲腈蒸汽裂解的反应特性,并用XRD、H_2-TPR、BET等方法对催化剂的物化性质进行了表征,分析了金属镍在不同载体表面的负载特性和差异,发现金属镍可与MgO形成稳定的(Ni,Mg)O固溶体相,而掺杂CeO_2的改性可促进金属镍在催化剂表面的分散,提升了催化剂的低温催化活性。三种载体负载的催化剂催化裂解实验表明,Ni/白云石催化剂对于苯甲腈的转化效率最高。与未掺杂的相比,10%CeO_2掺杂的催化剂在500℃下苯甲腈的转化率提高了21.5%,在650℃下苯甲腈的转化率趋于100%。采用15%Ni/10%CeO_2/白云石催化剂,考察了苯甲腈与蒸汽的水碳比和空时对反应的影响。当水碳比高于1.2时,对于苯甲腈的转化率没有明显的影响,但会影响到最终产物的分布。增大反应的空时,有利于提升苯甲腈的转化率,特别是减少了HCN和NH_3在产物中的浓度。

Ni掺杂对纳米结构牡丹花状CeO_2材料催化特性的影响(英文)

制备了一种新型Ni掺杂多层纳米结构牡丹花状CeO2材料,研究了其催化性能,同时与Ni负载牡丹花状CeO2样品进行了比较.结果表明,Ni掺杂CeO2样品具有纳米晶粒和开放的介孔结构,特殊的形貌使其在CO氧化和甲烷部分氧化反应中具有独特的催化特性.Ni掺杂后,CeO2中产生了多余氧空位,同时其氧化还原活性也增强,其在CO氧化反应中的催化活性明显高于纯CeO2和Ni负载CeO2样品;在甲烷部分氧化反应中,牡丹花状CeO2负载3atm%Ni催化剂样品上甲烷转化率高于所有Ni掺杂的催化剂样品.但是在Ni负载型催化剂和花状CeO2催化剂上,甲烷的起始转化温度为400oC,而5.7atm%Ni的掺杂使其降至340oC.

氧化铈构型对CO甲烷化催化性能的影响

采用液相沉积法,通过控制陈化温度合成六边形氧化铈和方铈矿型氧化铈,采用等体积浸渍法制备Ni/CeO_2催化剂,将其应用于CO甲烷化反应,考察氧化铈载体形貌、催化剂结构对催化剂催化性能的影响。利用XRD、H_2-TPR、SEM和TEM对载体及催化剂进行表征。结果表明,陈化温度对晶体的粒径大小和形貌有直接影响,四边型结构的方铈矿型氧化铈载体结构规整,粒径分布均匀,具有更强的储释氧能力,以其为载体制备的20%Ni/CeO_2-IM2催化剂具有适宜大小的氧化镍颗粒和更低的还原温度,表现出更高的CO转化率和更优的产物分布,在反应温度350℃时,CO转化率为100%,甲烷产率大于85%。