Co基催化材料在氨硼烷水解释氢中的应用

从提高Co基催化材料在氨硼烷水解释氢中的催化性能的角度出发,综述了不同类型Co基催化材料在释氢反应中的应用,阐明了Co基催化材料的设计思路以及在反应中的催化作用机制,并对Co基催化材料在催化氨硼烷水解释氢中所存在的问题以及今后的发展进行了总结和展望。

费托合成Co基催化剂的研究进展

Co基催化剂因具有高活性和强链增长能力等优势,成为费托合成(FTS)反应适宜的催化剂。总结了Co基催化剂FTS反应机理,并对活性相结构以及助剂与催化性能的构效关系进行了分析。同时,围绕催化剂载体的作用,总结金属-载体相互作用促进FTS反应性能的研究进展,重点分析了金属Co与分子筛耦合直接合成液体燃料的研究进展,归纳了采用双功能催化剂体系制备液体燃料的反应路线及催化剂特征。

激光熔覆MoSi_(2)颗粒增强Co基涂层的耐磨性能研究

奥氏体不锈钢因低硬度和较差耐磨性限制了其应用,故改善不锈钢表面性能对于促进其应用有重要的工程意义。利用激光熔覆技术制备了不同质量分数(0,20%,40%)的MoSi_(2)增强Co基合金的复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)等方法研究了MoSi_(2)的添加量对复合涂层的显微组织、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:MoSi_(2)的加入使复合涂层显微组织柱状晶向等轴晶和平面树枝晶转变,且具有细化组织的效果;随着MoSi_(2)含量的增加,Co基复合涂层的显微硬度和耐磨性能也随着提高。当MoSi_(2)的含量为40%时,MoSi_(2)/Co基复合涂层的显微硬度高达1455HV_(0.2),磨损率为6.9×10^(-5) mm^(3)/(N·m);在凝固过程中形成的硬质相(Cr_(5)Si_(3)、MoSi_(2)、Mo_(5)Si_(3)和Co_(2)Mo_(3))和(Fe、Cr、Co)Si_(2)新型固溶体显著提高复合涂层的耐磨性能;MoSi_(2)增强Co基合金涂层的磨损机制随着MoSi_(2)含量的增加发生转变,即由磨粒磨损、黏着磨损和塑性变形的协同作用转变为黏着磨损、脆性微断裂和氧化磨损。

Co基催化剂在氢甲酰化反应中的应用研究进展

氢甲酰化反应是工业中重要的合成醛的过程。目前,氢甲酰化反应中使用的催化剂以Rh和Co基催化剂为主,其中Rh基催化剂主要应用于短链烯烃的氢甲酰化,中长链烯烃的氢甲酰化仍采用Co基催化剂。以Co基催化剂为主线,重点综述了均相和多相负载型Co基催化剂的制备及在氢甲酰化反应中的应用研究进展。分析表明,在均相Co基催化剂中引入给电子能力强、空间位阻大的烷膦配体有助于提高产品醛区域选择性并使反应条件变得更温和。在多相负载型Co基催化剂中,载体种类及性质、贵金属助剂、金属前驱体、配体及制备条件等均能对氢甲酰化反应催化性能产生影响。今后可以设计合成给电子能力强、空间位阻大的烷膦配体,将其负载于具有高比表面积、多级孔道结构的载体上或通过官能团修饰将配体多相化负载金属Co以提高其氢甲酰化反应催化性能。

Ru修饰负载型Co基费托合成催化剂性能研究

Ru助剂可以提高Co物种的分散度和还原度,抑制烧结和积炭,进而起到改善Co基催化剂的结构和费托反应催化性能的作用。采用共沉淀法分别制备了不同载体负载的Co基催化剂(Co/MgO、Co/MnO_(2)、Co/NaY、Co/SiO_(2)和Co/ZnO,Co负载量(质量分数,下同)均为30%);再以RuCl_(3)•xH_(2)O为Ru助剂修饰以上Co基催化剂,采用等体积浸渍法分别制得了Ru负载量为0.5%和1.0%的Ru修饰负载型Co基费托合成催化剂。采用N_(2)吸附、XRD和H_(2)-TPR等对催化剂的结构进行了表征,采用固定床反应器评价了催化剂的费托合成催化性能。结果表明,不同负载量的Ru助剂对不同载体负载的Co基催化剂的影响不同。浸渍Ru助剂后,所有催化剂的比表面积和孔容均下降;H_(2)-TPR表征表明Ru助剂能够促进Co物种的还原、降低还原温度,并抑制Co与载体之间难还原物种的生成。Co/MnO_(2)系列催化剂在270℃下才能体现出活性,其中0.5%Ru-Co/MnO_(2)具有最低甲烷选择性(5.45%)和最高C5+选择性(72.83%)。

基于第一性原理计算Co基尖晶石MCo_(2)O_(4)(M=Fe,Mn,Cu,Ni)磁性和电性

利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对Co基尖晶石氧化物MCo_(2)O_(4)(M=Mn, Fe, Ni, Cu)的电子结构和磁学性质进行了计算,得出Co基尖晶石氧化物的稳定结构,总结了这些化合物呈正尖晶石和反尖晶石分布时的电子结构和磁构型.比较计算CoFe_(2)O_(4)和FeCo_(2)O_(4)发现改变阳离子的分布会影响材料的电学性质,通过研究得出,Co基尖晶石氧化物结构为正尖晶石的材料都具备铁磁性,结构为反尖晶石的材料都具备亚铁磁性.

焦耳-应力退火对Co基薄带巨磁阻抗的影响

采用焦耳-应力退火处理了Co_(83.2)Fe_(5.2)Si_(8.8)B_(2.8)非晶薄带,利用阻抗分析仪和磁光克尔效应显微镜分析了焦耳-应力退火前后Co基薄带的巨磁阻抗效应和磁畴结构。结果表明,经焦耳-应力退火后,薄带的GMI效应得到提高,24.5 MPa焦耳-应力退火后,0.4 MHz时,薄带的最大阻抗变化率达到47.6%,1 MHz时,其磁场响应灵敏度达到280.2%/(kA/m)。磁畴观察发现,随退火过程中拉应力的施加,薄带表层横向带状畴内部逐渐形成细小纵向畴,同时横向带状畴逐渐向纵向偏转,表明对于具有负磁滞伸缩系数的Co基薄带,焦耳-应力退火可以促进薄带内衍生纵向细畴,且纵向拉应力的施加,增强了薄带的纵向各向异性。因此,焦耳-应力退火改善了薄带的低频纵向驱动GMI效应,磁场响应灵敏度也大幅度提高。

B掺杂Co基氧化物/氢氧化物电极材料的制备及其赝电容性能

采用先化学镀再电化学氧化的工艺在薄铜片基体表面制备出了掺杂B和未掺杂B的2种Co基氧化物/氢氧化物电极材料,并对其进行了结构表征和电化学性能测试。研究结果表明,2种电极材料表面相均由Co3O4和Co(OH)3构成,掺杂B的电极材料中B以氧化物的形式掺杂其中,掺杂量可达2.6wt%。电化学性能测试表明,2种电极材料均具有良好的可逆性,B掺杂后其比电容较未掺杂时提高了至少2.5倍,经历10 000次充放电循环实验后,掺杂B的电极材料的比电容保有率从98%提高到106%,说明B的掺杂有利于提高电极材料的比电容性能和电化学性能;阻抗谱实验表明,B的掺杂降低了电极材料表面电化学反应的电荷传递电阻,从而提高了其比电容。

碳纳米管表面化学结构对Co基费托合成催化剂性能的影响

在Co基费托合成反应中,碳载体因其表面化学惰性而与金属Co的相互作用较弱,有利于Co物种的还原,但同时因为缺少锚定位点而导致金属分散性不佳。采用酸化预处理的方式在碳纳米管表面引入缺陷和含氧官能团,可以改善Co与载体之间的相互作用,促进Co物种的分散,从而提高反应性能。拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)等表征结果表明,用34%(质量分数,下同)的硝酸在120℃条件下,可以获得缺陷度相近且表面含氧量提升的碳纳米管载体(oCNT-M),用68%的硝酸在140℃条件下,可以获得缺陷度和含氧量同时提升的碳纳米管载体(oCNT-H)。H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、透射电子显微镜(TEM)和CO化学吸附(CO-chemisorption)等表征结果表明,含氧量和缺陷度的增加可以改善Co物种的还原和分散,有利于形成更多的活性Co位点。通过高浓度强氧化性硝酸处理得到的碳纳米管载体oCNT-H,其表面含氧量和缺陷度同时得到提高,获得的Co基催化剂与Co/CNT-L相比,在费托反应测试中CO转化率从10.9%提高到41.9%,C_(5+)烃类产物选择性也从76.6%提高到83.2%,说明对碳纳米管进行酸化处理可以有效地调变催化剂的表面结构,改善反应性能。

轧钢过程中导卫用WC-Co基合金的磨损机理与组织变化

运用扫描电镜、能谱分析、洛氏硬度计、光学分析天平以及XRD等手段,研究一种轧钢导卫用WC-Co基合金在轧钢过程中的物理性能变化及表层的组织变化、磨损情况和磨损机理。合金在1000℃左右的温度下轧制2000t45钢之后,发现使用前后的密度并没有发生明显变化,但硬度却由使用前的56HRC下降到了使用后的49HRC。分析发现,硬度下降的原因是因为合金中部分大晶粒在使用过程中发生了动态再结晶,形成了许多尺寸为200nm左右的纳米晶。另外,对合金的磨损情况研究表明,其主要的磨损机制是塑性剪切变形和犁沟效应,其次粘着磨损和疲劳磨损也是合金表面磨损机制之一。最后还建立了犁沟效应和疲劳磨损模型。

Co基Heusler合金:磁性、半金属性,sp元素掺杂及在磁隧道结中的应用和发展

首先致力于介绍Co基Heusler合金的结构特征、磁性来源以及独特的半金属能带结构,以揭示这些合金独特的电磁性质和在磁隧道结中的应用潜力。在此基础上,进一步讨论了sp元素掺杂对调整Heusler合金电子结构和稳定其半金属性的重要意义。最后,通过分析Co基Heusler合金磁隧道结的电子输运原理,描述了Co基Heu-sler合金磁隧道结的研究现状和发展方向。

铜合金表面激光诱导原位反应制备颗粒增强Co基复合合金涂层

以含有定量纳米Al粉的Co基新型合金为涂层的原材料,在Cu-Cr合金表面利用Nd:YAG固体激光器诱导原位反应制备陶瓷相增强Co基复合涂层。采用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度等分析技术,对所制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表明:通过激光诱导原位反应,在铜合金表面制备出了组织细小、界面呈冶金结合的陶瓷相增强Co基涂层;涂层的显微硬度由基体表面显微硬度HV87提高到HV426;纳米Al粉的加入为激光诱导原位反应制备Co基涂层提供内部热源,弥补了铜合金基体因导热快而带来的能量损失,充分诱导涂层内的物质发生化学反应,有利于Co基复合涂层的形成;涂层中原位生成的陶瓷相直径小于2.0μm,弥散分布在涂层中起到骨骼强化作用。

H13钢激光熔覆Co基与H13合金涂层的组织和性能

在H13钢基体上激光熔覆Co基涂层和H13合金涂层,借助光学显微镜和扫描电镜分析了涂层和基材的结合特征、涂层的显微组织形貌和成分,通过显微硬度计测试了涂层截面的显微硬度分布。结果表明:扫描速度22 mm/s,激光功率1300 W,送粉速率21 g/min时,Co基合金和H13合金涂层均与基体呈良好的冶金结合,涂层的截面显微硬度都高于H13钢基体,且H13涂层的硬度约为Co基涂层的2.5倍。

Co基非晶合金薄带的非等温晶化动力学效应

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了Co基非晶合金的晶化动力学.结果显示:随着升温速率的增加,特征温度Tg,Tx,Tp向高温区移动,且玻璃转变逐渐明显,过冷液相区逐渐加宽,表明该系列合金的玻璃化转变和晶化均具有动力学效应.用Kissinger方程计算了合金系的玻璃转变和晶化的表观激活能,发现与常规Co基非晶合金相比,具有强玻璃形成能力的Co基非晶合金的晶化激活能明显增大,由此说明该类非晶合金具有更高的非晶稳定性.

Co基非晶合金形成能力与磁学性能研究

采用单辊快凝法制备出了Co73Si10B17非晶材料,研究了其非晶形成能力与磁学性能.应用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对条带的显微结构及非晶化程度进行了分析,用示差热分析法(DTA)测量了合金的玻璃转变温度和晶化温度,用振动样品磁强计(VSM)测量了合金的静态磁学性能.实验结果表明,在所研究的合金成分范围内和单辊快淬工艺条件下,钴基合金的非晶态形成能力大,制备非晶薄带较容易.Co73Si10B17非晶态合金具有较高的热稳定性,DTA曲线上有一个明显的吸热峰和两个明显的放热峰,合金的玻璃转变温度(Tg)为715K,合金的初始晶化温度(Tx1)为753K,第二个晶化温度(Tx2)为823K,因而合金的过冷液相区ΔT=Tx1-Tg=38K.Co73Si10B17非晶合金具有优异的软磁性能,饱和磁感应强度(Bs)为1.04T.功率损耗(W)、剩磁(Br)与矫顽力(Hc)为零.

Co基自熔合金+WC送粉激光熔覆层再加热冷却过程中的显微组织变化特征

采用Co基自熔合金+块状WC混合粉末进行送粉激光熔覆并获得熔覆层,对熔覆层在不同温度下加热后空冷至室温,观察相应熔覆层的显微组织变化。结果表明:熔覆层850℃再加热处理,可以实现去应力退火的目的。Co基自熔合金基体的显微组织在850℃以上开始不稳定,当受到高于此温度冲击时,发生形态和显微组织结构的变化。对熔覆层中的块状WC进行再加热,当加热温度达到1000℃以上时,块状WC会发生离散,分化成细小的WC颗粒。产生这种现象的根本原因是块状WC具有先天的超细纤维、颗粒混合结构。

Co基金刚石串珠胎体中W添加剂的作用

主要研究在高钴基金刚石串珠胎体中添加W时串珠性能的变化.金刚石表面成分分析证明,W与金刚石表面形成了化学健合.通过比较不同试样的硬度、抗弯强度、磨耗比、并结合扫描电子显微镜(SEM)分析,表明添加适量的W能提高胎体对金刚石的包镶能力、金刚石的出刃值,增加胎体的耐磨性,从而大大提高串珠绳锯的使用性能.

激光重熔扫描速度对Co基合金堆焊层组织及耐磨性的影响

采用表面堆焊方法在Q345钢基体上堆焊Co基合金层 ,对其进行表面激光重熔。研究两种不同激光重熔扫描速度对堆焊层组织及耐磨性的影响。结果表明 ,堆焊层经表面激光重熔后组织明显细化 ,随着激光扫描速度的提高 ,重熔堆焊层组织不仅更加细化、均匀致密 ,而且硬度更高。

Zr对Co基合金铸态组织和玻璃形成能力的影响

采用单辊旋淬法制备Co-Fe-Zr-Nb-B多元合金非晶薄带。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对样品的微观组织、物相组成及热稳定性进行检测分析,以研究Zr元素含量对其铸态组织和玻璃形成能力的影响。结果表明:在合金中适量添加Zr元素有利于提高铸态组织的细小均匀化程度,同时,合金具有较强玻璃形成能力和较高热稳定性。Zr元素含量为4%(原子分数)时铸态组织最均匀细小,具有很好的非晶形成能力及热稳定性,其玻璃转变温度Tg,初始晶化温度Tx和过冷液相区(SLR)宽度ΔTx或(Tx?Tg)分别为870.32、936.28和65.96 K。

Co基金属纤维不对称巨磁阻抗效应

以直径32μm的熔体抽拉Co基非晶金属纤维为研究对象,分析了该纤维不同激励条件下的巨磁阻抗(giant magneto impedance,GMI)效应.实验结果表明:这类纤维的GMI效应具有不对称性特点,即AGMI(asymmetric GMI)效应.同时,发现AGMI效应随激励条件不同而变化,随交流频率或者激励幅值升高而逐渐增强;当存在一定偏置电压时,AGMI效应大幅增强.通过研究纤维的磁化过程,分析了Co基金属纤维的AGMI效应.由于Co基熔体抽拉纤维具有螺旋各向异性以及磁滞的存在使得GMI效应具有不对称性,频率升高或者激励电流幅值增加有利于壳层畴环向磁化,AGMI增强.当在纤维两端施加偏置电压时,偏置电流诱发环向磁场增强了环向磁化,AGMI效应提高;偏置电压较低时磁场响应灵敏度提高,同时磁化翻转向高场移动,阻抗线性变化对应的直流磁场区间增大.这一方面拓宽了GMI传感器工作区间及灵敏度,另一方面不利于获得更大的磁场响应灵敏度.10 MHz(5 m A)激励时,施加1 V强度的偏置电压后,对应的磁场灵敏度从616 V/T提高至5687 V/T;偏置电压为2 V时,灵敏度降低到4525 V/T.因此,可以通过适当提高环向磁场的方法获得大的磁场响应灵敏度及阻抗变化线性区域.