烟气脱硝低温选择性催化还原金属氧化物催化剂的研究进展

低温选择性催化还原(SCR)技术具有很高的脱硝效率。概述了低温SCR金属氧化物催化剂的制备方法和性能,分析了催化剂的失活原因和再生方法,探讨了催化反应的机理,并介绍了低温SCR技术在工业烟气脱硝中的应用案例。SCR催化剂未来的发展不仅要以低温下的高活性和高选择性为主要目的,还要考虑到催化剂的抗失活性能(如抗硫性和抗水稳定性)和操作温度范围,使其可广泛应用于不同的工况中,以满足我国日益提高的环保要求。

Ce-Cu-Al-O复合金属氧化物吸附剂低温脱除H2S

用共沉淀法制备了一系列Ce-Cu-Al-O复合金属氧化物吸附剂,用于低温下脱除CO_2气体中的微量H_2S。采用XRD、N_2物理吸附、SEM及XPS等手段对脱硫前后的吸附剂结构进行表征。研究了Ce含量、煅烧温度、气体空速、杂质气体及吸附温度对吸附剂脱除H_2S性能的影响。结果表明,Ce-Cu-Al-O系列吸附剂在40℃条件下可有效脱除CO_2气体中的H_2S,Ce含量为10%的吸附剂(10Ce-Cu-Al-O)具有最大H_2S穿透吸附量,为94.1mg/g。研究发现,引入CeO_2能有效改善Cu O的分散性,提高吸附剂的比表面积和孔容。提高煅烧温度,较大空速均不利于吸附剂的脱硫效果;平衡气CO_2会抑制H_2S的吸附;吸附温度不高于100℃时,10Ce-Cu-Al-O的穿透吸附量随温度升高而增加且不会生成COS副产物。表征结果显示,硫化后吸附剂的组分团聚导致了比表面积和孔容降低。此外,失活后的脱硫剂可在100℃用空气再生。

TiO2负载的二元金属氧化物催化剂低温NH3选择性还原NOx的研究

在TiO2负载的锰氧化物(MnOx/TiO2)中引入第2种组分,制成二元金属氧化物(MnOx-A/TiO2)催化剂,A分别为Fe2O3、WO3、MoO3、Cr2O3,试验研究低温催化活性、N2选择性及抗SO2毒性。结果表明,低温催化活性从高到低依次为:Mn-W/TiO2>Mn-Fe/TiO2>Mn-Cr/TiO2>Mn-Mo/TiO2;N2选择性:Mn-Fe/TiO2>Mn-W/TiO2>Mn-Mo/TiO2>Mn-Cr/TiO2,Mn-Fe/TiO2和Mn-W/TiO2保持了较高低温催化活性的同时提高了N2选择性。当反应气中含有&(SO2)=0.01%和&(H2O)=6%,空速为12600h-1、120℃、8h后NOx转化率Mn-W/TiO2、Mn-Fe/TiO2、Mn-Mo/TiO2分别保持在98.5%、95.8%及94.2%。由此得出,WO3、Fe2O3为MnOx有效的助催化剂,可大大提高MnOx/TiO2的选择性和抗SO2毒性的能力。傅里叶变换红外光谱显示,与Fe2O3不同,WO3也提供了部分Lewis酸活性点,说明在有低浓度SO2存在下,Mn-W/TiO2显示了极好的低温NH3选择性还原NOx的催化活性。

二氧化钛负载的二元过渡金属氧化物低温NH_3选择性还原NO_x研究

在二氧化钛负载的锰氧化物(MnOx/TiO2)中引入第2种组分,制成二元过渡金属氧化物(MnOx-A/TiO2)催化剂,A分别为三氧化二铁(Fe2O3)、三氧化钨(WO3)、三氧化钼(MoO3)、三氧化二铬(Cr2O3),试验研究其低温催化活性、N2选择性及抗SO2毒性。结果表明,低温活性:Mn-W/Ti O2>Mn-Fe/Ti O2>Mn-Cr/TiO2>Mn-Mo/TiO2;N2选择性:Mn-Fe/Ti O2>Mn-W/TiO2>Mn-Mo/TiO2>Mn-Cr/Ti O2,Mn-Fe/TiO2和Mn-W/TiO2保持了较高低温活性的同时提高了N2选择性;当反应气体中含有0.01%SO2和6%H2O,空速为12 600 h-1、120℃、8 h后Mn-W/TiO2、Mn-Fe/TiO2、Mn-Mo/TiO2的NOx转化率分别保持在98.5%、95.8%及94.2%。由此得出,WO3、Fe2O3为MnOx有效的助催化剂,可大大提高MnOx/TiO2的选择性和抗SO2毒性的能力。傅里叶变换红外光谱显示,与Fe2O3不同,WO3也提供了部分Lewis酸活性点,在有低浓度SO2存在下Mn-W/TiO2显示了极好的低温NH3选择性还原NOx的催化活性。

面向金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池应用的钴基电催化剂综述

在21世纪的今天,由石油、煤炭等化石资源的过度开发与使用所引发的能源和环境问题日趋严重,开发经济、高效的能源转换与存储装置已成为新时代的研究主题。金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池,作为高效的能源转换与存储装置,可以实现化学能向电能的高效转换,具有效率高、环境友好、成本低的显著优点,在过去十几年内受到了研究者的广泛关注,取得了惊人的成果。但与此同时,人们在研究中发现阴极(正极)缓慢的氧还原和氧析出反应速率极大地降低了电池转换效率,增加了应用成本,在很大程度上制约了金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池的商业化发展和应用。钴基催化剂作为一种高效阴极材料,相比贵金属成本较低,且具有混合离子-电子导电性,可以有效降低极化电阻,对阴极氧还原和氧析出反应显示出高催化活性,近年来吸引了国内外学者极大的研究兴趣。对于金属-空气电池,虽然钴基催化剂如钴氧化物、尖晶石型氧化物、钙钛矿型氧化物等材料能够显著地提高金属-空气电池的电容量和循环性能,并且降低充电电压,有效降低极化,但是其催化活性和稳定性有待提高,催化机理和活性位点也需要进一步明确和探究;对于中低温固体氧化物燃料电池,钴基催化剂包括La_(1-x)Sr_xCoO_3-δ、La_(1-x)Sr_xCo_(1-y)FeyO_3-δ、Ba_(1-x)Sr_xCo_yFe_(1-y)O_3-δ和钴基双钙钛矿等材料可以大大降低阴极极化电阻和面积比电阻,提高功率密度,但是相对其他催化剂,热膨胀系数普遍较高,稳定性也较差。为了进一步提高钴基催化剂应用在金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池中的催化活性,研究者采用了掺杂其他金属元素、与其他物质组成复合阴极材料以及贵金属修饰等方法,在很大程度上提高了这两种电池的性能。本文简要介绍了金属-空气电池和中低温固体氧化物燃料电池的结构、工作原理,并在此基础上着重评述了近年来面向这两种能源转换与存储器件的,包括钴氧化物、钙钛矿型氧化物、尖晶石型氧化物和双钙钛矿氧化物等在内的各种钴基电催化剂的制取、改性和性能研究探索与成果。

低温氧化型过渡金属氧化物催化剂研究进展

汽车冷启动时催化剂床层温度低,尾气中的CO和烃类不能被传统三效催化剂有效消除。目前,非贵金属类的过渡金属氧化物催化剂用于CO和烃类的低温氧化受到了广泛关注。本文综述了近几年来国内外以Cu、Co和Mn的氧化物为主要代表的过渡金属氧化物上烃类和CO氧化的研究进展,对催化剂上界面氧空位参与氧化过程的反应机理进行了总结,展望了过渡金属氧化物催化剂用于CO和烃类低温氧化的未来研究趋势。

基于低温多晶硅-氧化物半导体混合集成的薄膜晶体管显示背板技术

低温多晶硅-氧化物半导体混合集成(Low temperature polycrystalline silicon and oxide,LTPO)的薄膜晶体管(thin-film transistor,TFT)背板技术融合了低温多晶硅和氧化物半导体TFT两者的优势,为低功耗、高性能显示以及功能化集成提供了新的发展机遇,获得了产业界和学术界的广泛关注。本文系统地总结和分析了LTPO相关技术与应用的研究进展以及面临的技术挑战。首先,讨论了分别针对液晶显示(Liquid crystal display,LCD)和有机发光二极管(Organic light emitting diode,OLED)显示的LTPO背板的集成方式,进一步总结分析了实现LTPO集成的器件结构和工艺挑战。此外,针对有源矩阵OLED显示,分析了LTPO技术用于设计兼容低帧率和高帧率驱动、具有内部补偿功能的像素电路的优势,以及在超低帧率(如1 Hz)驱动情况下,TFT器件稳定性带来的影响和相关的补偿驱动方法。最后,对LTPO技术进一步发展的可能趋势进行了展望。

低温金属诱导横向晶化多晶硅材料和器件技术

使用金属镍诱导非晶硅晶化 (MIC :metal inducedcrystallization)技术 ,获得了低温 (<5 5 0℃ )多晶硅 .通常在镍覆盖区以外的晶化硅更加有用 ,这一技术被称为金属诱导横向晶化 (MILC :metal inducedlateralcrystallization)技术 .通过对结晶动力学过程和材料特性的研究 ,提出了可同时适用于镍覆盖区和相连非覆盖区金属诱导结晶的同一晶化机制 .虽然MILC多晶硅的材料特性明显优于固相晶化多晶硅的材料特性 ,薄膜晶体管沟道中存在MIC/MILC的界面所形成的横向晶界会明显的降低其性能 .若将这些界面从沟道中去除掉 ,即可获得可满足液晶和有机发光二极管等显示器进行系统集成所需的高性能器件 .

Ni金属诱导多晶硅薄膜的低温制备与性能研究

利用 Ni金属诱导晶化 ( Metal Induced Crystallization,MIC)的方法制备 p- Si薄膜 .XRD,Raman光谱研究结果表明 ,a- Si/ Ni经 440℃ 2 h以上退火处理后 ,形成多晶相结构 .用 SEM,XPS等分析手段对薄膜的结构进行分析 ,并对金属

低温氨-选择性催化还原氮氧化物催化剂的研究进展

氮氧化物(NO_x)的排放对人类健康和植物生长造成了严重危害,对其进行净化治理刻不容缓。火电厂烟气是NO_x的主要来源,氨-选择性催化还原(NH_3-SCR)技术可对其排放进行有效控制。V_2O_5-WO_3(MoO_3)/TiO_2脱硝催化剂的工作温度偏高,不能满足低温宽工作温度窗口等工况的需要,因此,开发具有宽工作温度窗口的低温脱硝催化剂成为研究热点,其中,钒基、锰基金属氧化物催化剂和金属离子交换分子筛催化剂的研究最为广泛。探讨催化剂脱硝性能的关键影响因素、抗水抗硫性能以及反应机理,有助于为高效、实用的低温脱硝催化剂的设计和开发提供科学依据。从钒基金属氧化物催化剂、锰基金属氧化物催化剂、金属离子交换的分子筛催化剂、低温脱硝催化剂的抗水抗硫性能以及低温NH_3-SCR反应机理等方面对近年来国内外低温脱硝催化剂的研究进展进行综述。今后需要解决N_2选择性不够理想、抗水抗硫性能差、低温工作温度窗口较窄和反应机理不统一等问题。

金属支撑固体氧化物燃料电池技术进展

可快速启动的金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)是助力实现“双碳”目标的变革性技术。MS-SOFC具有机械性能好、易于密封等优点,采用与陶瓷电解质热膨胀系数相近且成本低廉的铁素体不锈钢为电池提供结构支撑,有望大幅降低制造成本。金属连接体与金属支撑体是MS-SOFC的2个核心部件,常用的材料有铁素体不锈钢、Cr基合金以及Ni基合金。目前日本、德国、美国和我国均开发了面向SOFC应用的不锈钢体系,不锈钢涂层防护技术也取得了显著的进展,有效提高了材料的抗高温氧化与还原性质。为解决高温烧结制备MS-SOFC所产生的问题,主要采用热喷涂法与低温烧结法制备致密电解质。MS-SOFC使用金属支撑体与连接体,可以使用传统的焊接技术实现支撑体与连接体的有效连接,或通过粉末压制-烧结一体化多孔金属支撑体-连接体结构可以有效实现燃料侧燃料气体的密封。MS-SOFC长期运行性能衰减机理有金属材料的氧化、Cr挥发引起的阴极毒化、催化剂颗粒的粗化等。英国CeresPower公司、美国通用电气公司(GE)、德国宇航中心(DLR)、德国于利希(FZJ)研究中心、奥地利Plansee公司等均取得了一定的成就,MS-SOFC已初步实现了商业化应用。

金属氧化物薄膜晶体管最新研究进展

薄膜晶体管(TFTs)为满足高性能平板显示器的发展需求,正经历着快速增长的态势,同时其应用也扩大到新型透明电子和功能型电子领域.基于大量文献和研究工作,阐述金属氧化物TFTs的发展历程,非晶硅、低温多晶硅以及有机物等半导体材料TFTs的研究现状,重点论述基于单一或多元金属组分以及复合纳米结构的高性能氧化物TFTs的关键性结构和迁移率.认为新型复合纳米结构的氧化物TFTs不仅在很大范围内影响现有的电子器件,而且也将应用于新型的显示、存储以及通信等重要领域.这些新型薄膜材料以及薄膜电子器件未来将会在超越传统薄膜电子领域呈现全新的局面.

不同组分过渡金属氧化物催化剂对介质阻挡放电固氮的影响机制

为了促进介质阻挡放电(DBD)协同催化固氮效果,制备了不同组分Mn/Co/W元素的单一型、二元和三元复合型负载催化剂,并将催化剂置入DBD气隙中进行等离子体协同催化固氮反应.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)表征了催化剂的性质,并采用紫外分光光度法测定了液相中的总氮浓度.结果表明,填充催化剂实验组比未填充催化剂组的总氮浓度明显提升.采用傅里叶变换红外光谱仪对有/无催化剂填充两种情况下DBD的气相产物进行了检测,结果表明,填充催化剂能促进空间内NO_(2)和N_(2)O_(5)的生成.通过DBD气相链式反应和催化原理揭示了总氮浓度得以提升的原因,是由于催化剂在等离子协同过程中提供了大量的氧空位,使得NO_(x)充分氧化.多元复合型催化剂能在单一型的基础上,通过金属元素价态的变换和能量的传递进一步促进固氮效果,三元复合型催化剂Mn_(3)WCo/γ-Al_(2)O_(3)在电压为22 kV时的固氮最高总氮浓度为119.13 mg/L,较未填充催化剂组的最大值提升了71.61%,能耗降低了21.70%.

层状双金属氢氧化物对高黏沥青耐久性能影响研究

为了提升高黏沥青的耐久性,采用层状双金属氢氧化物(LDHs)对其进行改性,并研究了LDHs对高黏沥青老化前后的物理性能、温度敏感性以及低温流变性能的影响。研究结果表明,老化导致高黏沥青性能显著劣化,黏弹性发生破坏,弹性行为明显增加,黏性行为显著减弱;相比于未改性高黏沥青,LDHs的掺入明显抑制了老化对高黏沥青物理性能、温度敏感性、低温流变性能的破坏,增强了高黏沥青的耐久性,使其在老化过程中能够保持较好的物理流变性能。

焊条药皮中稀土氧化物向焊缝中过渡机制的研究

通过向焊条药皮中加入稀土氧化物的方法,研究了在焊条药皮中加入不同种类、不同含量的稀土氧化物对焊缝金属低温冲击韧性、显微组织以及扩散氢含量的影响。实验表明,在焊条药皮中添加适量的稀土氧化物可以细化焊缝组织、增加针状铁素体的含量、提高焊缝金属的低温冲击韧性和降低焊缝中扩散氢含量,这是一种经济有效的向熔池中过渡稀土元素的方法,可以在焊接材料中发挥稀土元素的特殊作用。从焊接冶金的角度出发,深入研究了焊条药皮中稀土氧化物向熔池中过渡稀土元素的机理、规律及其影响因素。研究表明,焊条药皮中的稀土氧化物在熔滴的高温阶段可以分解出稀土活性原子并过渡到熔池中,参与焊接冶金反应,对焊接熔池起到进一步脱硫去氧的作用。

基于溶液法的规则排列连续晶畴的金属诱导多晶硅薄膜及薄膜晶体管(英文)

介绍了一种新的金属诱导多晶硅技术。该技术的核心是预设规则化晶核定位孔和镍源补充孔与溶液浸蘸技术的结合。以定位孔为晶化的起始点,晶化过程中消耗的镍可通过分布在周边的镍源补充孔中的镍给予补充。这样可以大大降低晶核定位孔中的初始镍量,使整个多晶硅薄膜中不存在明显的高镍含量区。即包括晶核定位孔、镍源补充孔在内的整个多晶硅薄膜区域内,能形成连续晶畴的多晶硅薄膜,都可作为高质量TFT的有源层。根据晶核定位孔分布形式的不同,可以设计成规则、重复的分布形式,获得正六边形的蜂巢晶体薄膜和准平行晶带晶体薄膜。这些规则形成的晶畴形状与尺寸相同,可准确地控制晶化的过程,具有晶化时间的高可控性和工艺过程的高稳定性,故而适合于工业化生产的要求。利用些技术,当温度为590 ℃时,可将晶化时间缩短至2 h之内。用这种多晶硅薄膜为有源层,所得多晶硅TFT的场效应迁移率典型值为～55 cm2/V.s ,亚阈值斜摆幅为0 .6 V/dec ,开关电流比为～1×107,开启电压为-3 V。

低温多晶硅薄膜的制备评述

低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)驱动技术是实现大尺寸全彩平板显示的必由之路。然而,传统的低温多晶硅薄膜制作工艺存在着工序复杂、薄膜均匀性差、可能有金属污染且造价昂贵等问题。因此,有必要研发新一代的低温多晶硅薄膜制备工艺以期进一步提高薄膜质量,降低驱动成本。本文首先介绍了金属诱导横向晶化法(MILC)和准分子激光晶化法(ELA)制备低温多晶硅薄膜的原理,分析了两者各自的优缺点。接着,重点阐述了电感耦合等离子体化学气相沉积法(ICP-CVD)的工作原理和特点,并介绍了目前ICP-CVD在低温多晶硅薄膜制备上所取得的进展。

低温多晶硅薄膜制备技术应用进展

系统介绍了金属诱导横向晶化法、准分子激光晶化法、触媒化学气相沉积法(Cat-CVD)以及电感耦合等离子体化学气相沉积法(ICP-CVD)制备低温多晶硅薄膜的原理及进展。对不同制备工艺的优势和不足进行了比较,重点讨论了Cat-CVD和ICP-CVD在实用化中需克服的技术问题。对上述制备方法的应用前景作了评述和展望。

氧化物冶金技术应用及进展

氧化物冶金是利用钢中细小非金属夹杂物诱导晶内铁素体形核细化晶粒的新技术。应用氧化物冶金技术已成功开发出了高强度高韧性的非调质钢和低碳钢。文章讨论了氧化物冶金类型钢的显微组织特征,分析了钢中非金属夹杂物的性质和晶内铁素体的形核机理,简述了氧化物冶金技术的应用前景。利用钢中细小的氧化物,通过促进晶内针状铁素体形核明显改善焊接热影响区的组织,成为大线能量焊接用钢有效的技术途径。

低温NH3-SCR脱硝过渡金属基催化剂的研究进展

从水泥熟料生产工况来看,开发具有良好低温活性和高抗硫抗水性能的催化剂对低温NH3-SCR具有重要意义。过渡金属基氧化物催化剂由于其优异的氧化还原性能、较高的活性、耐久性和相对较低的制造成本,是未来催化剂的发展方向。从二元过渡金属基催化剂、三元和多元过渡金属基催化剂、负载型单过渡金属基催化剂和负载二元和多元过渡金属基催化剂的研究成果看,MnOx基催化剂在低温下具有良好的脱硝效率;在载体(TiO2、TiO2纳米管、碳纳米管等)表面负载单一和多过渡金属基氧化物,通过活性组分的分散及其与载体的强相互作用,可以提高NO的转化率和N2选择性。