CeO_(2)颗粒对7075铝合金微弧氧化膜生长行为及耐磨/耐蚀性能的影响

目的通过CeO_(2)颗粒复合,进一步改善铝合金微弧氧化膜的耐磨和耐蚀性能。方法在硅酸盐-磷酸盐电解液体系中加入CeO_(2)颗粒,利用微弧氧化技术在7075-T6铝合金表面制备CeO_(2)颗粒复合氧化膜;从氧化电压、放电行为及膜层厚度的变化规律探讨CeO_(2)颗粒含量对微弧氧化膜生长过程的影响;通过扫描电子显微镜、动电位极化曲线、球-盘磨损试验等研究电解液中CeO_(2)颗粒浓度对微弧氧化膜微观结构、耐磨性能和耐蚀性能的影响。结果通过CeO_(2)颗粒的复合,改变了铝合金微弧氧化成膜过程的能耗分布,加速了微弧氧化膜的放电击穿。CeO_(2)颗粒复合会使膜层的生长速率有所下降,但氧化膜的致密性、均匀性及膜基的结合强度得到明显改善。CeO_(2)颗粒主要以熔融和嵌合等方式存在于氧化膜中。相较于普通微弧氧化膜,复合膜的摩擦因数普遍降低了约0.2,比磨损率也更低,耐磨性更佳。此外,复合膜呈现出更好的耐腐蚀性,其自腐蚀电流密度至少下降了50%,且在模拟海水中浸泡2000 h后腐蚀增重更小、腐蚀更轻微。在电解液中加入10 g/L的CeO_(2)颗粒时,所得复合膜的综合性能较佳。结论CeO_(2)颗粒复合以熔融或嵌合的方式沉积到铝合金微弧氧化膜中,有效减少了膜层的微孔等缺陷,提高了膜层的致密性和硬度,改善了膜层的耐蚀性和耐磨性。

调控Cu/CeO_(2)催化剂形貌增强低温CO氧化的耐水性

合成了管状、棒状和颗粒状的Cu/CeO_(2)的催化剂,探讨了其在潮湿条件下氧化CO的结构-性能相关性.结果表明,管状催化剂(CuCe-NT)具有优异的低温活性和抗H_(2)O稳定性.根据表征,CuCe-NT与纳米棒状(CuCe-NR)和纳米颗粒状(CuCe-NP)催化剂相比,结晶度更低、表面积更大且结构缺陷更多,从而增强了CuO_(x)与CeO_(2)间的相互作用,加强了Ce^(4+)/Ce^(3+)和Cu^(2+)/Cu^(+)的氧化还原循环,使表面富集大量Ce^(3+)和Cu^(+),进一步促进了CO的吸附和氧化.此外,中空结构的CuCe-NT具有较大的孔径,可有效抑制H_(2)O的缔合吸附,从而抑制氧空位上惰性OH的生成,在潮湿条件下保持较高的氧化性.In-situ DRIFTS表明,相比于CuCe-NP,中空结构的CuCe-NT可以缓解H_(2)O与CO的竞争性吸附,抑制桥式碳酸盐的形成,确保在潮湿环境下氧化CO.本研究从吸附H_(2)O的类型和反应机理方面证明了催化剂结构对耐H_(2)O性的影响,为设计耐H_(2)O性CO氧化催化剂提供了一种策略.

CeO_(2) 微球负载 Ru 催化氧化乙酸乙酯

利用水热法制备了CeO_(2)微球,并采用沉积沉淀法在CeO_(2)微球表面负载Ru,制备Ru/CeO_(2)微球。通过SEM观察了CeO_(2)微球的外观形貌;利用TEM观测了CeO_(2)微球表面Ru颗粒分布情况;XRD对样品的物相进行了分析;用氮气吸附-解吸比较了微球负载Ru前后比表面积和孔隙分布的变化;XPS测试分析了微球负载Ru前后表面化学结构的变化;通过H2-TPR和O2-TPD表征了微球负载Ru前后催化剂还原性和氧活化能力的变化,并进行了样品催化氧化乙酸乙酯性能的测试。结果表明,Ru/CeO_(2)的结构与CeO_(2)相似,均为介孔材料,其中Ru可以离子态进入CeO_(2)晶格,造成CeO_(2)晶格畸变;Ru/CeO_(2)催化剂呈现出贵金属和二氧化铈的强相互作用,活性氧物种较CeO_(2)增加,储氧释氧能力增强,促进了低温催化氧化乙酸乙酯性能的提升;随着Ru负载量的增加,Ru/CeO_(2)催化氧化乙酸乙酯的性能先提高后逐渐趋于平稳,负载量为1.0%时的样品效果最优,其T90与CeO_(2)的相比降低了28.5℃。

高分散PtSn/CeO_(2)催化剂对甲烷完全氧化的促进作用

负载型金属催化剂在甲烷完全氧化中应用十分广泛,金属颗粒的大小是决定催化剂性能的关键因素。对于贵金属催化剂,较高的分散性有利于提高催化活性和降低催化剂成本。针对这一问题,以CeO_(2)作为载体、Sn为助剂,在惰性气氛下实现Pt的分散。对制取的催化剂样品进行表征,以分析PtSn/CeO_(2)处理前后的物理结构和电子性质,并研究了其对甲烷完全氧化反应的催化作用。结果表明,PtSn/CeO_(2)具有较高的催化反应活性,在450℃的反应温度中甲烷的转化率达到了95%。这主要归因于Sn的加入削弱了Pt原子从团簇中的解离能,增强了Pt和CeO_(2)之间的锚定作用。利用DFT计算,从热力学角度解释了造成Pt分散差异的原因,为研究催化剂活性金属的烧结与分散提供了新思路。

磷掺杂氮化碳纳米管/氧化铈光催化高效产H_(2)O_(2)和降解污染物

在本工作中,我们通过分子自组装成功制备了磷掺杂g-C_(3)N_(4)空心管(P-CNT),然后在P-CNT表面平行原位生长CeO_(2)量子点,构建了0D/1D界面相。在可见光照射下,稳定的P-CNT/CeO_(2)异质结构与单组分和单掺杂复合材料相比,有优异的H_(2)O_(2)的产量以及四环素降解方面有显著改善。这种增强的光催化性能源于P掺杂和异质结界面接触的协同效应。掺杂形成的管状结构不仅缩小了带隙,从而增强了CNT的可见光收集能力,而且促进了电子在一维纵向和径向方向上的传播。

Pd/CeO_(2)上乙酸丁酯高效深度氧化性能与机理研究

新能源汽车和相关领域中,对于典型含氧挥发性有机物乙酸丁酯的治理越来越重要。通过引入0.5%的Pd来调节CeO_(2)-U催化剂的表面结构和理化性质,并与含等量Pd的Al_(2)O_(3)和TiO_(2)进行对比,通过SEM、XPS、in-situ DRIFTS等手段对催化剂进行表征,以探究Pd和Ce活性组分间的协同作用对乙酸丁酯(BA)催化氧化性能的影响。研究结果表明,在220℃下引入Pd使CeO_(2)-U的CO_(2)产率由77.8%提高至90.7%,明显促进了BA的深度氧化进程,缓解了CO_(2)选择性滞后的问题。Pd的引入改善了CeO_(2)中晶格氧的移动性和反应性,增加了表面Ce^(3+)的含量,提高了表面氧空位浓度。结合in-situ DRIFTS图谱分析,证实了Pd/CeO_(2)-U上BA的催化氧化机理,即在低温段(T<200℃)遵循Langmuir-Hinshelwood(L-H)机理,在高温段(T>200℃)遵循Mars-van Krevelen(MvK)反应机理,并且发现中间产物羧酸盐的分解为关键的控速步骤。本研究结果可为相关领域乙酸丁酯的治理提供借鉴。

CeO_(2)/MMT纳米复合材料的制备及其可见光催化氧化性能研究

采用沉淀法和水热法合成CeO_(2)/MMT纳米复合材料,利用XRD、SEM、BET和UV-Vis DRS等方法对材料的结构、形貌、织构特性和光吸收性能进行分析。在长弧氙灯照射下,模拟太阳可见光降解四环素,研究降解液pH、CeO_(2)与MMT的质量比、催化剂用量及抗生素初始浓度等参数对CeO_(2)/MMT光催化的降解性能的影响。结果发现,CeO_(2)/MMT光催化氧化性能较CeO_(2)的要好,且催化氧化反应宜在酸性溶液中进行,当CeO_(2)与MMT的质量比为2时,取得良好的催化降解效果;随着催化剂用量的增大,催化降解率增大,最佳催化剂用量宜为2.5 g/L;四环素初始质量浓度在0.02 g/L以下,降解效果较好;在最佳工艺条件下,CeO_(2)/MMT对四环素的降解率达95%左右。自由基捕获实验发现,CeO_(2)/MMT可见光催化氧化降解过程中•O_(2)^(-)和h^(+)两个活性基团起主要作用,其催化性能稳定,重复使用效果较好。

热分解制备CeO_(2)-还原氧化石墨烯及其光催化性能

通过一步水热法制备了CeCO_(3)OH-rGO(还原氧化石墨烯),并在氩气(Ar)气氛下焙烧制备得到CeO_(2)-rGO复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱以及紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等研究了复合材料的物相组成、微观形貌、空位缺陷和光电化学特性等。对比研究了不同GO(氧化石墨烯)负载量和NH_(4)HCO_(3)添加量下所制备材料的光催化性能,发现GO负载量为10 mg、NH_(4)HCO_(3)添加量为15 mmol的样品(CeO_(2)-10rGO-15)具有最窄的禁带宽度(3.17 eV),对亚甲蓝(MB)的光催化降解率达80.66%。适宜的rGO负载量有利于促进CeO_(2)空位缺陷的形成,也有利于光生载流子的分离,进而促进光催化性能。

Cu掺杂CeO_(2)纳米材料的制备及催化一氧化碳氧化的研究

实验采用溶剂热和高温处理的方法制备了不同铜负载量的多孔纳米CuCeO_(2)催化剂,通过SEM、XRD、TEM及XPS等对复合催化剂的形貌、结构、性能等进行了表征。考察了掺杂0~10%的CuCeO_(2)催化剂对一氧化碳氧化的催化影响。研究结果表明,与CeO_(2)相比,Cu掺杂的CeO_(2)复合空心微球表现出更强的CO氧化活性,随着Cu质量分数的增加,Cu掺杂的CeO_(2)的催化活性先增加后减少,其中,5%CuCeO_(2)催化剂催化活性最好,一氧化碳在140oC即被完全氧化。

CuZn/CeO_(2)催化剂在CO_(2)加氢制甲醇中的应用研究

CO_(2)加氢制甲醇反应过程中产生的大量副产物水会加速催化剂中CuZn物种的聚集和烧结,导致催化剂严重失活。而CeO_(2)亲水性较弱,具有较高的水热稳定性,可以增强CuZn物种的分散。因此,通过水热合成法制备了一系列CeO_(2)载体晶面可调控的CuZn基催化剂,并在其中引入了适当浓度的氧空位。采用TEM、XRD和H_(2)-TPR等表征手段研究了合成的CeO_(2)载体及CuZn/CeO_(2)-y催化剂(y为rod、cube或otca)的形貌、结构和还原性能等物理化学性质,并考察了CuZn/CeO_(2)-y催化剂在CO_(2)加氢制甲醇反应中的催化性能。结果表明,暴露(110)晶面的纳米棒结构的CeO_(2)载体(CeO_(2)-rod)更有利于CuZn基物种的分散,并且CeO_(2)-rod与Cu物种形成了Cu—O—Ce界面,增强了催化剂同时吸附和活化CO_(2)和H_(2)的性能。因此,CuZn/CeO_(2)-rod表现出较高的CO_(2)转化率和甲醇选择性,在260℃、3MPa的条件下,甲醇时空收率为433.4g/(kg·h),甲醇选择性高达68.5%。同时,利用原位漫反射傅立叶变换红外光谱对CO_(2)加氢制甲醇的反应路径和重要中间物种的演变进行了详细研究,发现在CuZn/CeO_(2)催化剂的作用下,反应主要遵循甲酸盐路径,载体的晶面效应没有改变反应路径,但是提高了重要中间物种达到平衡的速率。

CeO_(2)-Ps-LaCoO_(3)/Al_(2)O_(3)的制备及其对高浓度有机废水的臭氧催化降解研究

为有效降解高浓度造纸废水有机物,通过电化学沉积法分别在磷酸盐中性缓冲溶液和纯水中制得CeO_(2)-Ps-LaCoO_(3)/Al_(2)O_(3)和CeO_(2)-LaCoO_(3)/Al_(2)O_(3)。通过对CeO_(2)-Ps-LaCoO_(3)/Al_(2)O_(3)、CeO_(2)-LaCoO_(3)/Al_(2)O_(3)以及LaCoO_(3)/Al_(2)O_(3)进行XRD、SEM、析氧过电位和电阻抗等物性表征发现,CeO_(2)-Ps-LaCoO_(3)/Al_(2)O_(3)具有更强催化氧化性及稳定性。对高浓度造纸废水臭氧催化氧化降解3 h后,CeO_(2)-Ps-LaCoO_(3)/Al_(2)O_(3)对废水COD的降解率为76.5%,而相同条件下CeO_(2)-LaCoO_(3)/Al_(2)O_(3)和LaCoO_(3)/Al2O_(3)的化学需氧量(COD)降解率分别为68.5%和63.5%。

结构钢电沉积Co-W/CeO_(2)复合镀层及其性能研究

选择CeO_(2)颗粒作为复合相,利用电沉积技术在普通结构钢表面制备出Co-W/CeO_(2)复合镀层,并研究镀液中CeO_(2)颗粒浓度对复合镀层的微观形貌、化学成分、结合力、硬度、耐磨性能以及高温抗氧化性能的影响。结果表明:Co-W/CeO_(2)复合镀层与基体结合牢固,表面分布着类似胞状的晶粒团聚体,其化学成分为Co、W、Ce和O元素。随着镀液中CeO_(2)颗粒浓度从2 g/L升高到15 g/L,复合镀层的晶粒团聚体尺寸差异先减小后增大,吸附在晶粒团聚体表面及边界处的CeO_(2)颗粒量先增多后减少,导致复合镀层的硬度、耐磨性能和高温抗氧化性能都呈先增强后下降的趋势。当镀液中CeO_(2)颗粒浓度为8g/L时,Co-W/CeO_(2)复合镀层的晶粒团聚体大小较为均匀,具有良好的致密性,其表面粗糙度仅为0.39μm。该复合镀层的硬度较Co-W合金镀层增大约76 HV,表现出良好的耐磨性能和高温抗氧化性能,摩擦系数和氧化增重量仅为0.43和0.74mg/cm^(2)。

CeO_(2)改性CuO纳米棒协同促进电催化还原CO_(2)制乙烯

随着社会经济发展及人类活动扩大,大气中CO_(2)的浓度日益增加,且带来诸多环境污染问题.因此开发高效、可持续的CO_(2)转化方法至关重要.本文基于电催化反应机理,制备了一系列CuO/CeO_(2)纳米棒复合材料,以促进二氧化碳高选择性还原为C2H_(4).结果表明,经过优化后的CuO/CeO_(2)-2(molCeO_(2):mol_(CuO)=2%)电催化剂在电流密度达到20mA/cm^(2)时,所需电位最低(-0.99V vs.RHE),且对乙烯具有最高的选择性,在电压为-1.08V vs.RHE时,法拉第效率高达46%.此优势可能与大的表面积、更粗糙的表面以及CuO和CeO_(2)之间的协同效应有关,有效提高了反应活性位点和电子转移效率.本研究将为设计和优化CuO基复合材料以实现CO_(2)的高效转化提供理论指导.

CeO_(2)/PTFE涂层微粗糙结构的构筑及其超疏水性能

采用熔盐法制备呈八面体状、粒径尺寸分布在300~500 nm的CeO_(2)颗粒,借助喷涂法制备CeO_(2)/PTFE涂层,目的是通过CeO_(2)颗粒的加入填充或者嵌入在PTFE的网络结构上,以此构筑CeO_(2)/PTFE涂层微粗糙结构提高其疏水性能.探讨不同的CeO_(2)颗粒含量在不同硬度铝基底上(Al 3003和Al 3004)对CeO_(2)/PTFE涂层疏水性能的影响,进而从“CeO_(2)颗粒的显微结构”和“微粗糙结构的构筑”两个方面阐明CeO_(2)/PTFE涂层的超疏水机理.结果表明:当CeO_(2)颗粒含量为0.5 wt%时,从SEM图中看出CeO_(2)/PTFE涂层的表面出现大量突起且呈现密集均匀排布即构筑出“单层连续网络结构”;CeO_(2)颗粒嵌入PTFE涂层的网络结构中CeO_(2)/PTFE涂层疏水性能最佳,从润湿性分析得到在Al 3003和Al 3004接触角分别为154.7°和153.3°.当CeO_(2)颗粒含量小于0.5 wt%时,构筑涂层表面呈现“孤岛状结构”;大于0.5 wt%时,构筑涂层表面呈现“多层不连续网络结构”.

CeO_(2)对WC/Ni复合熔覆层微观组织与性能的影响

本工作采用真空熔覆技术制备了不同CeO_(2)含量的WC/Ni复合熔覆层,通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计对复合熔覆层的微观组织、成分及硬度分布等进行系统分析。结果显示:与基体呈冶金结合的复合熔覆层组织致密,复合熔覆层由厚度2~3 mm且具有网状结构特征的复合层区与约300μm的过渡层区组成,根据熔合程度过渡区又分为冶金熔合区、扩散熔合区及扩散区;随着CeO_(2)含量的增加,复合熔覆层的晶粒逐渐细化、熔合质量提高,特别是过渡熔合区出现鱼骨状的析出相;复合区的网孔部位主要组成相为γ-(Ni,Fe)固溶体、FeNi_(3)、Cr_(7)C_(3)、Cr_(23)C_(6)、Ni_(3)Si和NiB,网线区主要组成相为WC、WC_(2)、γ-(Ni,Fe)固溶体、共晶组织等;复合熔覆层的显微硬度由表面至基体逐渐降低,且随着CeO_(2)含量的增加硬度逐渐升高,CeO_(2)含量为1.5%时,达到最大值,其平均显微硬度比基体提高5~6倍。

CeO_(2)可见光催化合成APEG保坍抗泥型聚羧酸减水剂

可见光异相催化合成聚羧酸系减水剂是进一步提高单体活性种生成率和减水剂性能的有效手段。本文以CeO_(2)为催化剂,(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)为引发剂,烯丙基聚氧乙烯醚(APGE-1000)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和马来酸酐为单体,可见光催化聚合制备出APEG保坍抗泥型聚羧酸减水剂,初始及含泥净浆流动度分别为295 mm和275 mm,30min后经时损失均为零,展现出良好的分散性、保坍性和抗泥性,性能优于相同条件下热聚合制备的同种减水剂。系统表征发现,两者性能存在差距的原因是分子量不同,但两种减水剂具有相同的水化和抗泥机理,均能延缓水泥水化进程并使蒙脱土层出现不完全的剥离或分叉,与聚合方式无关;并且CeO_(2)具有吸收可见光的能力,在可见光照射下可产生的·OH和·O_(2)^(-)参与聚合反应,促进单体活性种的生成,提高了聚羧酸减水剂的分子量和应用性能。

CeO_(2)添加量对电弧增材制造铁基形状记忆合金组织和性能的影响

采用粉芯丝材+电弧增材制造技术制备了含不同质量分数(0,1%,2%,3%)CeO_(2)的Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni铁基形状记忆合金,研究了CeO_(2)添加量对试验合金显微组织和形状记忆性能的影响。结果表明:添加质量分数1%的CeO_(2)后,合金晶内析出相减少,晶界处析出较大尺寸的稀土化合物,组织均匀,弯曲变形后未出现ε马氏体跨晶生长现象,且马氏体交叉状态较少;当CeO_(2)质量分数增加至2%和3%时,晶内析出相增多,分布均匀性变差,且在弯曲变形后ε马氏体跨晶生长和交叉特征增多;随着CeO_(2)添加量增加,试验合金的晶粒尺寸减小,层错概率增大,形状回复率先增大后减小,当CeO_(2)质量分数为1%时晶粒尺寸较小,层错概率较大,形状回复率最大,形状记忆性能最好。

添加CeO_(2)对激光熔覆Ni基/WC复合涂层的影响

为了提高Q235钢材在海水中的耐腐蚀性能,扩大其应用场合,使其能够服役于富含Cl离子的海洋环境,采用激光熔覆技术,在Q235钢表面制备出添加不同质量分数CeO_(2)改性的Ni基/WC复合熔覆层,并利用扫描电镜、能谱仪和电化学工作站等仪器对熔覆层的组织与性能进行了测试。结果表明,适量CeO_(2)的加入可以促进晶粒细化与组织的均匀分布,提高熔覆层在NaCl溶液(质量分数为3.5%)中的耐腐蚀性能;当添加的CeO_(2)质量分数达到1%时,熔覆层具有最高的平均硬度与最好的耐海水腐蚀性能;过高的CeO_(2)含量则会加剧电偶腐蚀效应,降低其耐腐蚀性能。该研究为后续在Q235钢材表面制备耐腐蚀的激光熔覆合金涂层、改善合金材料表面性能提供了理论参考依据。

不同质量浓度的CeO_(2)对钛基微弧氧化涂层组织与性能的影响

利用微弧氧化技术在钛基上制备了陶瓷涂层,研究了在硅酸盐基电解液中不同质量浓度的CeO_(2)对微弧氧化涂层的表面形貌、微观组织、物相组成及耐蚀性能的影响。XRD结果显示陶瓷涂层的相由Ti和TiO_(2)组成,随CeO_(2)质量浓度的增大,涂层的物相组成保持不变,厚度逐渐增大;SEM结果显示微孔数量先减小后增大,孔径增大,涂层表面较均匀致密。实验结果表明,采用硅酸盐基电解液体系、恒压模式、阶段升压方式、微弧氧化工艺能提高钛基体的耐蚀性,当CeO_(2)质量浓度为2 g·L^(-1)时,涂层的耐蚀性最佳。

CuCo_(2)O_(4)/CeO_(2)S型异质结复合材料促进CO_(2)光催化还原为CH_(3)OH的机制分析

随着全球气候变暖加剧,降低CO_(2)浓度成为当务之急。除了减排,将其转化为化学品或燃料也是一种有效的方式。CH_(3)OH作为化工原料和清洁能源,其光催化制备环保且能循环利用碳资源。文章提出了一种用于在可见光照射下从CO_(2)中获得CH_(3)OH产量的有效的介孔材料—CuCo_(2)O_(4)/CeO_(2) S型异质结纳米复合材料。与原始的CeO_(2) NPs相比,CuCo_(2)O_(4)/CeO_(2)异质结光催化剂表现出优异的CH_(3)OH产率。在所有纳米复合材料中,在12%CuCo_(2)O_(4)/CeO_(2)异质结上的CO_(2)转化率允许最大限度地产生CH_(3)OH,产率显著提高,比原始CeO_(2)NPs提高了3倍。文章主要分析了CuCo_(2)O_(4)/CeO_(2)复合材料促进CO_(2)光催化还原为CH_(3)OH的机制,以及透射电子显微镜(TEM)图像、晶体结构相和相纯度、N2吸附等温线和孔径分布。利用先进实验技术和理论计算,揭示电子空穴迁移、CO_(2)吸附活化及CH_(3)OH生成路径,旨在为设计高效光催化剂提供新思路。