氮掺杂碳改性Ni/Al2O3催化剂的甲烷干重整反应性能研究

在甲烷干重整反应(DRM)中,常规浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂常因过多积炭导致催化剂失活,因此研究如何提高Ni/Al2O3催化剂的抗积炭能力具有重要意义。通过浸渍法和高温碳化法制备的氮掺杂碳表面修饰的Ni/Al2O3催化剂Ni/Al2O3@NC-3和Ni/Al2O3@NC-5(3和5分别代表多巴胺聚合时间为3 h和5 h)在DRM中表现出了较强的抗积炭性能。使用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、热重(TG)和扫描电镜(SEM)等表征手段对催化剂的结构和电性质进行了分析,并探讨了氮掺杂碳的引入对催化剂稳定性和抗积炭性能的影响。XPS结果表明,Ni/Al2O3@NC-3和Ni/Al2O3@NC-5催化剂中金属Ni与氮掺杂碳发生了电子相互作用,形成了催化惰性的Ni+物种,由此减缓了CH_(4)的裂解速率,进而有效地减少了积炭的产生。在经8 h活性测试后,Ni/Al2O3@NC-3催化剂的CH_(4)转化率和CO_(2)转化率分别维持在52.2%和62.3%,且反应后Ni/Al2O3@NC-3催化剂的积炭量仅为7%(质量分数,下同),远远低于Ni/Al2O3催化剂的积炭量(25%)。

HPW/Al2O3催化剂的制备、表征及催化四氢呋喃聚合的研究

采用溶胶-凝胶法结合超临界流体干燥技术制备了Al2O3气凝胶载体,以浸渍法制得Al2O3气凝胶负载磷钨酸固体酸催化剂（HPW/Al2O3）。利用N2吸附-脱附、X射线粉末衍射（XRD）、NH3程序升温脱附（NH3-TPD）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、吡啶吸附红外光谱（Py-IR）等手段对HPW/Al2O3催化剂的织构、结构、表面性质等进行了表征,并考察了该催化剂在四氢呋喃聚合反应中的催化性能。结果表明,HPW/Al2O3催化剂负载量在50%~70%能较好地保留HPW的Keggin结构,具有强的Br nsted酸性特征,催化剂的酸量与酸强度随HPW负载量的提高呈递增趋势,而聚合物的收率及相对分子质量（以下简称分子量）与催化剂的酸量间存在线性关系,酸量越大,收率越高,分子量越低。

微米和纳米Al2O3对水泥基材料力学与耐久性的影响

为了明确微米和纳米Al2O3对水泥基材料力学性能与耐久性的改性作用,采用细度分别为1μm和10 nm的Al2O3替代水泥,制备低水胶比水泥基材料。通过宏观和微观测试手段,分析微米和纳米Al2O3对水泥基材料力学性能与耐久性的影响规律,并探析其作用机理。试验表明:掺量为0.5%~4.0%的微米Al2O3和纳米Al2O3能增强水泥基材料的力学性能,降低其干燥收缩;0.5%~2.0%微米Al2O3和0.5%~4.0%纳米Al2O3能降低水泥基材料的渗透系数,但4.0%微米Al2O3会增大水泥基材料的渗透系数。相对而言,纳米Al2O3对水泥基材料的改性作用优于微米Al2O3。电镜扫描和文献研究结果发现,纳米Al2O3和微米Al2O3在水泥基材料水化、硬化过程中发挥尺寸效应、填充效应和表面活性效应,进而达到增强水泥基材料的力学性能和耐久性的目的。研究成果为水泥基材料的改性提供试验基础。

采用不同晶型Al2O3粉制备烧结铝铬固溶体

将工业铬绿分别与平均粒度约为60 nm的η-Al2O3粉、平均粒度约为100 nm的γ-Al2O3粉和平均粒度约为500 nm的α-Al2O3粉按n(Cr2O3)∶n(Al2O3)=1∶1的比例配料,以聚乙烯醇(PVA)为结合剂,经等静压成型、110℃干燥后,分别在1400℃保温2 h、1500℃保温2 h、1600℃保温2 h、1600℃保温4 h和1600℃保温6 h条件下埋碳烧成制备了烧结铝铬固溶体试样,然后检测烧后试样的体积密度和显气孔率,并分析其物相组成、显微结构和试样中Al2O3-Cr2O3固溶体的晶胞参数。结果表明:1)在不同温度下保温2 h煅烧后,试样致密度从大到小的顺序为:采用η-Al2O3粉试样>采用γ-Al2O3粉试样>采用α-Al2O3粉试样。在1600℃保温2或4 h后,采用α-Al2O3粉试样的致密度小于采用η-Al2O3粉和γ-Al2O3粉试样的;但在1600℃保温6 h后,采用α-Al2O3粉试样的致密度则大于采用η-Al2O3粉和γ-Al2O3粉试样的。2)在1400~1600℃保温2 h制得的试样均由Al2O3-Cr2O3固溶体单相组成;但采用η-Al2O3粉和γ-Al2O3粉试样的衍射峰较尖锐,表明其结晶程度较好。3)根据计算,在相同条件下制得的3种试样中Al2O3-Cr2O3固溶体的晶胞参数几乎不存在差异;但随着煅烧温度的升高,Al2O3-Cr2O3固溶体的晶胞参数c值逐渐增大并接近其理论值。

α-Al2O3纤维的制备及其改性Al2O3复合陶瓷性能的研究

以尿素和Al(NO3)3·9H2O为原料,通过水热反应法合成α-Al2O3前驱体纤维,研究了合成α-Al2O3前驱体纤维的形成机理和微观形貌以及不同α-Al2O3纤维含量对Al2O3复合陶瓷力学性能的影响。结果表明,α-Al2O3前驱体纤维主要由尿素水解产生的NH4^+,OH^-,HCO3-离子和Al^3+离子重新反应形成,纤维表面光滑,长度为3~6μm,长径比达到6∶1;经1100℃热处理后,α-Al2O3前驱体纤维分解形成α-Al2O3纤维,纤维表面由于气体的释放产生了许多小孔,长度稍短为1~5μm,长径比也达到6∶1。α-Al2O3纤维掺杂α-Al2O3复合陶瓷力学性能表明,当纤维含量为5.0%时,Al2O3复合陶瓷材料获得十分优异的综合室温力学性能:显微硬度为1907 HV,断裂韧性和抗弯强度达到5.8 MPa·m^1/2和813 MPa。

掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷材料研究

将MgO以MgAl2O4的形式掺杂到Al2O3中,研究MgAl2O4的掺杂量及其在不同烧结工艺条件下,对Al2O3陶瓷烧结性能和显微结构的影响.结果显示:在氧化气氛1 640℃下烧结,掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷烧结性能较掺杂MgO的Al2O3陶瓷差.而在氢气氛1 640℃下烧结,掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷烧结性能优于掺杂MgO的Al2O3陶瓷,Al2O3陶瓷的相对密度可达99.1%,但晶粒尺寸分布不均匀,在3 μm～7 μm之间.当采用先在氧化气氛1 450℃下一次烧结后,再在氢气氛1 640℃下进行二次烧结时,发现不仅可以获得致密掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷材料,而且还可以制备出存在大量长柱状晶粒的Al2O3陶瓷.

Ag/Al2O3+Cu/Al2O3组合催化剂上C3H6选择性催化还原NOx的研究

在全自动催化剂活性评价装置上,考察了Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化丙烯还原NOx的活性及副产物CO的生成转化情况.在实验的温度范围内(200～650℃),Ag/Al2O3具有优异的催化丙烯选择性还原NOx活性,但同时有大量副产物CO形成.Cu/Al2O3选择性催化丙烯还原NOx活性不高,却能有效促进CO的氧化.Ag/Al2O3与Cu/Al2O3机械混合时,催化丙烯还原NOx的活性下降,但没有生成CO.将Cu/Al2O3附加在Ag/Al2O3后,Ag/Al2O3+Cu/Al2O3体系具有与Ag/Al2O3相似的NOx去除活性,同时使CO在300℃以后几乎完全转化.

Al2TiO5-SiO2-Al2O3复合材料的研究

以Al2TiO5微细粉、SiO2-Al2O3微细粉为原料,外加6%(质量分数,下同)PVA结合剂,100MPa压力成型,1400℃保温1h烧成,制备出低热膨胀系数,抗热震性能优于SiO2-Al2O3材料的Al2TiO5-SiO2-Al2O3复合材料。对复合材料的性能测定分析,研究不同的Al2TiO5含量、烧结温度等对Al2TiO5-SiO2-Al2O3复合材料性能的影响,获得了制备性能优良的Al2TiO5-SiO2-Al2O3复合材料的最佳工艺参数。

Al2O3/CuSn6Pb6Zn3青铜复合材料的摩擦学性能研究

研究了粉末冶金法制备的Al2O3/CuSn6Pb6Zn3青铜复合材料的摩擦学性能.试验结果表明该复合材料的耐磨性较CuSn6Pb6Zn3青铜有较大的提高,并且Al2O3颗粒的粒径和体积含量均对复合材料的耐磨性有影响.

阻氚用Fe-Al渗铝层表面稳态相Al2O3膜生长机理研究

为阐释Fe-Al渗铝层表面暂态相Al2O3膜向稳态相α-Al2O3膜的转变机理,探索稳态相α-Al2O3膜制备的氧化工艺参数范围,采用掠入射角X射线衍射仪、辉光放电光谱仪、聚焦离子束、透射电镜等,结合热重分析对CLAM钢基体Fe-Al渗铝层在940~980℃、1 Pa^20 kPa参数下的氧化生长行为进行了深入表征与机理分析。研究结果表明,在1 Pa^20 kPa氧分压范围内Al2O3膜生长初期反应速率常数随着氧分压的升高而增大,而后期反应速率常数反而随之下降;采用掠入射角X射线衍射仪对3~180 min氧化不同时期表面Al2O3膜的相结构进行了掠入射角分析,推测Al2O3膜的生长经历了从氧化初期形成暂态相γ-Al2O3(15 min)→过渡态相α-(Al 0.948 Cr 0.052)2O3(30 min)→稳态相α-Al2O3(120~180 min)的演变过程,最短相转变时间约60~90 min,连续Al2O3膜厚度约2000 nm;同时,结合聚焦离子束对30、120 min形成的Al2O3膜表面进行了精确定向切割制样,并采用透射电镜选区电子衍射分析验证了相转变前Al2O3膜结构为过渡态相α-(Al 0.948 Cr 0.052)2O3(113),转变后为稳态相α-Al2O3(113),证实了Cr作为第三组元促进暂态相向稳态相α-Al2O3的转变规律。

Al2O3基质做模板制备Ag2S/Al2O3纳米复合物及表征

采用无污染的水热合成技术,对滴涂AgNO3的Al2O3模板煅烧相同时间不同温度、同一温度煅烧不同时间,制备了Ag2S/Al2O3纳米复合物。用X-射线粉末衍射仪及扫描电镜对复合物的形貌进行了测试和表征,得出制备Ag2S/Al2O3纳米复合物的优良条件。

水力溢流分级在超细α-Al2O3粉体中的应用研究

水力溢流分级精度较高，足目前常用的超细颗粒分级方法，本文通过水力溢流分级，研究了超声波，分散剂等因素对超细α-Al2O3，水力分级的影响，结果表明，分散剂虽然可以消除分级过程中的小颗粒现象，但是也对分级结果产生负面影响，使得分级后的产品粒度分布变宽；加入分散剂，同时超声处理后样品可以得到较好的分级结果。

粉料和冷等静压对凝胶注模成型Al2O3陶瓷致密化的影响

对平均粒径分别为0.31,0.77μm的2种Al2O3粉体(分别记为1^#和2^#)进行低固相含量(体积分数45%)凝胶注模成型,再经冷等静压(CIP)和常压烧结制备得到2种Al2O3陶瓷,研究了粉料和CIP压力(100~500 MPa)对Al2O3坯体和陶瓷致密化的影响。结果表明:粒径较小Al2O3粉体的分散难度较大,所需聚丙烯酸铵分散剂的添加量较高,所得坯体和烧结陶瓷的相对密度较小;随着CIP压力增加,2种Al2O3坯体的相对密度增大,孔洞减少,而2种烧结陶瓷的相对密度呈现先增大后减小再趋于稳定的变化趋势,当CIP压力为350~400 MPa时陶瓷的相对密度最大,晶间气孔较少。

Al2O3/ZrO2/MgAl2O4复相陶瓷的SPS烧结及性能表征

本文以Al2O3、3Y-ZrO2和MgO为原料,采用机械球磨法对粉末进行混合处理,通过放电等离子体烧结技术(SPS:Spark Plasma Sintering)制备了Al2O3/ZrO2/MgAl2O4(AZM)复相陶瓷,研究了MgAl2O4添加量对AZM复相陶瓷微观结构,力学、热学及电学性能的影响。X射线衍射分析表明复相陶瓷物相由α-Al2O3、t-ZrO2和MgAl2O4组成,无其余杂相。SEM断面形貌图显示复相陶瓷的断裂为沿晶断裂和穿晶断裂相结合的复合断裂模式。随MgAl2O4含量增加,复相陶瓷断裂韧性由12 MPa m1/2(MgAl 2O 4体积比: 0v.%)增加至17.48 MPa m 1/2(20v.%)后逐渐减小为14.46 MPa m 1/2(40v.%);维氏硬度由21 GPa(0v.%)逐渐降低至15.3 GPa(40v.%);同时,常温热导率由9.3 W/(m K)(20v.%)逐渐降低到7.6 W/(m K)(35v.%);热膨胀系数无明显变化。此外,200 ℃下AZM30(MgAl2O4体积比30v.%)和ZTA复相陶瓷电阻率分别为6.6 × 10^8 Ω cm和3.3 × 10^9 Ω cm。

FeAl/Al2O3阻氚涂层表面Al2O3薄膜形成机制与低温制备技术的研究进展

应用基体渗铝+选择性氧化法制备由FeAl合金过渡层及其表面Al2O3薄膜组成的FeAl/Al2O3阻氚涂层是当前防氚渗透技术的首选,Al2O3薄膜是决定FeAl/Al2O3阻氚涂层服役性能的关键。综述了FeAl合金及其涂层的表面氧化行为,包括铝的选择性氧化、氧化热力学和动力学行为以及氧化机制,介绍了基体元素对Al2O3薄膜形成和结构的影响以及阻氚涂层表面Al2O3薄膜低温制备技术的研究进展,展望了FeAl/Al2O3阻氚涂层的未来研究方向。

活性氧化铝微粉种类对钢包用ρ-Al2O3结合Al2O3-MgO浇注料性能的影响

为了改善Al2O3-MgO浇注料的常温以及高温性能,对比研究了活性氧化铝微粉种类(PBR、PFR40、M)对钢包用Al2O3-MgO浇注料流动值和脱模、烘后、1550℃热处理后常温性能及高温性能的影响。结果表明:1)采用振动台法,加入PFR40的浇注料试样的流动值更大;2)加入PFR40的浇注料试样脱模和烘后的显气孔率最小,具有较好的抗渣渗透性,且常温耐压强度最高;3)加入PFR40的浇注料试样有较好的抗热震性能和高温抗折强度。

Al2O3纳米颗粒对氨水鼓泡吸收过程的强化影响

在试制出了性能稳定的Al2O3纳米流体的基础上,通过定氨气流量和定入口压力两种实验方案,验证了Al2O3纳米颗粒对氨水吸收过程的强化影响,同时找出了引起强化吸收的两个主要影响因素:纳米流体性能的稳定性和吸收器入口与吸收器内气相界面的压力差。在添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的情况下,可以获得性能稳定而具有强化吸收效果的Al2O3纳米流体,尽管SDBS本身对Al2O3纳米流体强化吸收具有抑制作用。较大的压力差下Al2O3纳米流体在吸收开始阶段就表现出强化吸收效果。随着氨水浓度的增加,氨水对氨气的吸收潜力减小,而Al2O3纳米流体对氨水溶液强化吸收的效果更加明显。对强化现象的可能机理给出了合理解释,为纳米流体对传热传质强化研究提供参考。

PPS／Al2O3导热复合材料的性能及其应用

以微米级三氧化二铝(Al2O3)为导热填料,制备了聚苯硫醚(PPS)/Al2O3导热复合材料,研究了硅烷偶联剂表面改性对PPS/Al2O3复合材料力学性能和导热性能的影响。研究表明,硅烷偶联剂对Al2O3的表面改性提高了PPS/Al2O3导热复合材料的力学性能,且材料的热导率随着Al2O3含量的增加而增大,当Al2O3的质量分数为70%时,未改性和改性Al2O3填充PPS导热复合材料的热导率分别达到2.279 W/(m.K)和2.392 W/(m.K),后者的热导率在Al2O3含量较高时偏离Agari理论曲线。SEM分析表明,改性Al2O3在PPS中分散均匀,两者结合紧密。经应用研究表明,PPS/改性Al2O3质量比为40/60的导热复合材料完全可满足发动机零部件、高耐热电子元器件对材料导热与力学性能的要求。

不同磷含量对NiMoP／Al2O3加氢处理催化剂的影响

采用NiMoP浸渍液浸渍载体γ-Al2O3制备了不同磷含量的NiMoP/Al2O3加氢处理催化剂。为了研究磷对该系列催化剂活性相结构的影响,用二苯并噻吩(DBT)和喹啉为模型化合物,考察了催化剂的加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)性能。结果表明,添加适当的磷能够提高催化剂的HDS和HDN活性,但是高含量的磷能显著的降低催化剂的催化性能。通过对催化剂进行XRD和HRTEM表征发现,添加磷能够增加MoS2的堆积层数以及Ⅱ型"Ni-Mo-S"相的相对含量,这是因为在制备过程中添加磷降低了活性组分与载体之间的相互作用。

12CaO·7Al2O3溶出动力学

采用粒径不变的收缩未反应核模型法研究12CaO·7Al2O3溶出动力学,考察搅拌强度、溶出温度和碳碱浓度对12CaO·7Al2O3溶出性能的影响。结果表明:当搅拌速度达到600r/min之后,不再影响Al2O3溶出率,从而消除液膜扩散对溶出过程的影响;其它条件相同的情况下溶出温度和碳碱浓度越高,溶出性能越好;在实验范围内,溶出过程符合一级反应,受表面化学反应控制,频率因子为1.089×10-5,表观活化能为27.74kJ/mol。