超声功率对连杆轴瓦Ni-Al_(2)O_(3)镀层耐磨性能的影响

用超声-喷射电沉积方法研究了超声波功率对连杆轴瓦表面Ni-Al_(2)O_(3)镀层耐磨性的影响。用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、高分辨率电子显微镜(TEM)对Ni-Al_(2)O_(3)镀层的表面形貌、物相组成、组织结构进行分析,用摩擦磨损试验机及纳米显微硬度计对镀层的显微硬度及耐磨性能进行研究。结果表明:超声波功率通过空化效应及微射流作用搅拌镀液,可使Al_(2)O_(3)纳米粒子更好的悬浮在镀液中,从而影响镀层耐磨性。当超声波功率为200 W时,Ni-Al_(2)O_(3)镀层中Ni峰低且宽,镀层晶粒细小,结构致密,显微硬度达到639.2HV,摩擦因数和磨损质量损失分别为0.53和0.27 mg。涂覆Ni-Al_(2)O_(3)镀层的连杆轴瓦磨损量仅为0.31 mg,耐磨性高于未涂覆Ni-Al_(2)O_(3)镀层的连杆轴瓦。

Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物加氢

以γ-Al_(2)O_(3)为原料、碳酸铵为沉淀剂,采用沉积-沉淀法制备了Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,将其应用于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物催化加氢。通过XRD、TEM、XPS、1HNMR和DSC对催化剂和产物进行了表征。考察了载体种类、Ni理论负载量(以载体质量为基准,下同)、反应条件对SIS加氢反应的影响。结果表明,以γ-Al_(2)O_(3)为载体并负载10%的Ni为催化剂、环己烷为溶剂、反应温度为140℃、反应压力为1MPa、反应时间3.0 h的条件下,催化剂具有最优活性,聚异戊二烯嵌段加氢度达到85%,副反应苯环的加氢度<10%。

Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂催化沼气蒸汽重整制氢性能研究

沼气蒸汽重整是重要的制氢方式,开发高效稳定的催化剂是其规模化应用的重要环节。基于此,采用连续浸渍法制备了一系列基于ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体的Ni基催化剂,对其进行了沼气蒸汽重整制氢催化性能测试。利用N_(2)吸/脱附、XRD等表征方法,分析了催化剂的织构性质、晶相组成等。探究了催化剂的物理结构和化学性质对沼气蒸汽重整制氢的影响机制,并探讨了焙烧温度与金属助剂Fe对催化剂催化性能的影响。结果表明,在700°C、空速12000 h^(-1)条件下,焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)表现出突出的催化性能,CH_(4)转化率和H_(2)产率分别稳定在89.94%和81.49%。ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体相比于Al_(2)O_(3)载体增大了催化剂的比表面积,促进了平均粒径较小的Ni在载体表面的高度分散,进而提高了催化剂的催化沼气蒸汽重整制氢性能。焙烧温度可以调控催化剂的比表面积和孔体积,焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)的比表面积和孔体积比焙烧温度为700°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)大。Fe与ZrO_(2)的耦合改性提升了催化剂的还原性能,生成了更多高活性Ni^(0),有利于甲烷干重整制氢反应的发生,调控了气体产物中的n_(H_(2))/n_(CO)。

Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化混合长链α-烯烃加氢

以γ-Al_(2)O_(3)为载体,通过等体积浸渍法(DI)和电荷增强型干浸渍法(CEDI)制备了不同Ni负载量(理论值,以载体质量为基准,下同)的催化剂Ni/γ-Al_(2)O_(3)(DI)和Ni/γ-Al_(2)O_(3)(CEDI)。通过SEM、TEM、BET和XPS对催化剂进行了表征,探究了催化剂孔径和混合烯烃粒径之间的关系对催化活性的影响,并考察了其在加氢反应中的性能。结果表明,Ni/γ-Al_(2)O_(3)(DI)和Ni/γ-Al_(2)O_(3)(CEDI)的平均孔径大于混合烯烃的平均粒径宽度(2.17 nm),减小了内扩散的影响,从而提高了催化活性;在120℃、3 MPa条件下,Ni负载量为15%的15Ni/γ-Al_(2)O_(3)(DI)对十八烯和混合烯烃的催化效率分别为9666.1和6580.9 mol/(g·h);而Ni负载量为20%的20Ni/γ-Al_(2)O_(3)(CEDI)对其催化效率更高,分别达到19591.3和14537.8 mol/(g·h)。这主要归因于CEDI通过调节γ-Al_(2)O_(3)表面酸碱性,利用电荷增强效应调控了Ni和γ-Al_(2)O_(3)间的相互作用,使Ni更均匀地分散在载体上,减小了Ni颗粒粒径的尺寸,并优化了活性组分的分散度和稳定性。

超声波辅助射流电沉积Ni-W-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层工艺参数优化及性能研究

为提高农机部件表面耐磨性能,采用超声波辅助射流电沉积方法制备Ni-W-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层。利用JMP软件中预制的响应曲面刻画器、等高线刻画器及预制刻画器分析不同工艺参数(射流速率、Al_(2)O_(3)纳米粒子含量及超声波功率)间交互作用对纳米复合镀层显微硬度的影响,确定最佳工艺参数组合。为验证制备NiW-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层最优工艺参数组合,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度计及摩擦磨损试验机等设备,测试不同工艺参数组合下制备的纳米复合镀层表面形貌、组织结构及性能。结果表明:射流速率、Al_(2)O_(3)纳米粒子含量、超声波功率、二次交互项及二次幂项均对纳米复合镀层显微硬度影响较为显著。经JMP软件优化后的制备工艺参数组合为:射流速率3.71 m·s^(-1),Al_(2)O_(3)纳米粒子含量15.38 g·L^(-1),超声波功率210 W。最优工艺参数组合制得纳米复合镀层具有表面形貌致密、晶粒细化程度高、显微硬度大(724.9 HV)、摩擦系数及磨损量低等特点。

Al_(2)O_(3)浓度对柔性摩擦辅助电镀Ni-Co复合镀层性能的影响

利用柔性摩擦辅助电沉积在炮钢表面制备n-Al_(2)O_(3)/Ni-Co复合镀层,研究镀液中Al_(2)O_(3)浓度对Ni-Co复合镀层的组织结构和性能影响。结果表明,当Al_(2)O_(3)为5 g·L^(-1)时,镀层平均晶粒尺寸最小(9.6 nm),显微硬度最大(573.28 HV);腐蚀电化学研究表明,此时镀层自腐蚀电位正移至-0.304 V,自腐蚀电流较小(1.313μA·cm^(-2)),耐腐蚀性较好。

占空比对脉冲电镀Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层摩擦学性能的影响

为提高CrNi3MoVA钢的耐磨性能,用脉冲电沉积法在CrNi3MoVA钢表面制备了Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析镀层的表面形貌和物相结构,用纳米压痕仪和往复式摩擦磨损试验机测试镀层的纳米力学性能与摩擦学性能。结果表明:Ni-Co-Al_(2)O_(3)-WS_(2)复合镀层表面呈结节状凸起,随着占空比的增加,镀层表面结节密度减少,(111)晶面择优取向更加明显。占空比为0.1的复合镀层拥有最高的硬度7.24GPa,最低的平均摩擦系数0.38和体积磨损率1.52×10^(-4) mm^(3)·(N·m)^(-1)。镀层中的n-Al_(2)O_(3)颗粒会支撑在摩擦面上减少摩擦副间的接触面积,同时与n-WS_(2)颗粒与在剪切作用下脱落形成润滑膜,发挥协同减磨作用提高镀层摩擦学性能。

镁改性对Ni-Mo/Al_(2)O_(3)体系催化剂烯烃选择性能的影响

为探究助剂改性对催化加氢催化剂烯烃芳烃选择性能的影响,采用超声辅助沉淀法制备出不同镁含量的系列Mg-Al_(2)O_(3)载体,后采用等体积浸渍法制备出Ni-Mo/Mg-Al_(2)O_(3)催化剂,并对催化剂进行了XRD、BET、XPS、NH_(3)-TPD和H_(2)-TPR等表征分析。结果显示,引入的镁助剂与氧化铝载体有效结合改善了催化剂的孔道织构特性,降低了催化剂的酸性,改善了活性组分的分布形态,促进了更多活性更高的NiMoS-Ⅱ型相的生成。在固定床加氢反应器中,使用催化裂解汽油(DCC汽油)作为评价原料,探究催化剂的加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)性能及催化剂对芳烃和烯烃选择性的影响。结果表明,经过镁助剂改性的催化剂,产物加氢脱硫脱氮率能达到99.9%,并且当镁助剂引入量为3%(质量分数)时,烯烃饱和率大于99%,芳烃损失率仅为7.2%。镁助剂的引入有效提高了催化剂的加氢脱硫脱氮能力,通过对Mg助剂含量的控制可以调变催化剂的烯烃芳烃选择性能,对目前催化加氢催化剂选择性能的提升具有较大的研究意义。

不同助剂对Ni/Al_(2)O_(3)催化顺酐液相加氢选择性的影响

采用超声辅助沉淀法分别使用P、Mg、Mo、Cu助剂制备了系列镍基顺酐加氢催化剂。采用N_2物理吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、氢程序升温还原(H_(2)-TPR)、氨程序升温脱附(NH_(3)-TPD)等方法对催化剂进行了表征分析,考察不同助剂对催化剂晶型结构、还原性能、酸强度、BET比表面积和孔结构等的影响。结果表明,助剂高度分散在催化剂体系中,同时助剂的引入使催化剂比表面积和孔容呈现不同程度的减小,此外添加助剂提高了催化剂还原温度,增强了活性金属与载体之间相互作用力,导致催化剂还原程度不同,使Ni^(0)及具有L酸特性的Ni^(δ+)数目不同,进而影响氢气活化及C=C/C=O键吸附能力。使用固定床顺丁烯二酸酐液相连续加氢反应对催化剂进行性能评价,结果发现,Ni-Mo/Al_(2)O_(3)催化剂具有最优的γ-丁内酯选择性,在反应压力为5 MPa、反应温度为150℃、氢酐物质的量比为5∶1、空速为1 h^(-1)的工艺条件下,顺酐转化率为99.48%、γ-丁内酯选择性为54.34%。

水滑石基Ni/Al_(2)O_(3)催化剂催化玉米秸秆加氢裂解制二元醇和芳香族单体性能研究

生物质是化石能源最有前景的可再生替代品之一,由生物质制备高附加值化学品是实现生物质多元化应用的有效途径。采用尿素沉淀法和程序升温还原法制备了水滑石基Ni/Al_(2)O_(3)催化剂,通过X射线衍射(XRD)分析了催化剂及其前驱体的物相组成,并考察了Ni/Al_(2)O_(3)催化剂对玉米秸秆在水-甲醇混合溶剂中加氢裂解反应的催化性能。结果表明,Ni/Al_(2)O_(3)催化剂表现出较好的催化活性,在最优反应条件(V(H_(2)O):V(CH_(3)OH)=7:3、240℃和3.0 MPa H_(2))下,玉米秸秆转化率接近100%,二元醇产率为38.8%,芳香族单体产率为13.6%。V(H_(2)O):V(CH_(3)OH)和反应温度显著影响了玉米秸秆转化率和小分子产物产率,Ni/Al_(2)O_(3)催化剂和反应气氛主要影响了小分子产物产率和分布。对经过一次循环后的催化剂进行循环性测试发现,二元醇产率和芳香族单体产率分别下降至10.8%和5.4%。根据拉曼光谱分析结果推测,催化剂活性下降可能是因为催化剂表面形成了积炭。分析二元醇和芳香族单体的生成路径发现,Ni/Al_(2)O_(3)催化剂对活性中间体的稳定起到了重要作用。

Ni/Mg-Al_(2)O_(3)催化剂制备方法对催化CH_(4)-CO_(2)重整反应性能的影响

分别采用一锅法、改进的沉积沉淀法和真空浸渍法制备了具有不同结构的Ni/Mg-Al_(2)O_(3)催化剂,采用XRD、TEM、XPS、H_(2)-TPR、N_(2)吸附-脱附等手段对催化剂进行表征分析,并探究了其催化CH_(4)-CO_(2)重整反应的性能。结果表明:不同催化剂制备方法影响了催化剂中金属和载体间的相互作用,进而使其表现出不同的CH_(4)-CO_(2)重整反应性能;与改进的沉积沉淀法和真空浸渍法相比,以一锅法制备的催化剂具有更强的金属-载体间相互作用、更大的比表面积和更规整的介孔结构;在反应温度为750℃、压力为0.1 MPa、反应物CH_(4)/CO_(2)摩尔比为1、MHSV为32 L/(g·h)的条件下,CH_(4)转化率为90.16%,且在反应20 h内未发生明显改变,表现出较好的稳定性。

La_(2)O_(3)对精密注塑模具关键零件Ni基涂层耐磨性能的影响

为研发对磨损模具部件精密修复的方法,本文研究La_(2)O_(3)掺杂Ni基沉积涂层的耐磨性能。研究发现,当La_(2)O_(3)添加量为2%、3%时,涂层中、上部硬度分布均匀;当La_(2)O_(3)添加量为3%时,其磨损体积约为未添加La_(2)O_(3)时Ni基涂层的1/18;La_(2)O_(3)对沉积涂层具有较好的细晶强化作用。综上分析,塑料模具磨损部件采用La_(2)O_(3)掺杂Ni基涂层进行修复,可大大提高其耐磨性能;同时,La_(2)O_(3)的净化、细化、造渣功能可使工艺实施时减少涂层缺陷,提高模具的修复质量。

Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化富氢生物质热解气蒸汽重整制氢实验研究

本实验对比研究了富氢生物质热解气和甲烷(CH_(4))蒸汽重整,探讨了富氢生物质热解气组分对CH_(4)等低烃重整反应的影响机理,并揭示了Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂在富氢热解气蒸汽重整反应中的作用机制。H_(2)通过提供还原气氛使得催化剂表面高活性Ni~0维持动态平衡,从而提高其催化活性;同时,生物质热解气对过渡碳向石墨碳的转化产生抑制作用,降低了积炭对Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化活性的影响。其次,考察了反应温度、水碳比(S/C)、空速等操作条件对富氢热解气蒸汽重整反应的影响规律。反应温度和S/C的提高有效促进了CH_(4)蒸汽重整反应,同时抑制了积炭的产生;随着反应空速的提高,CH_(4)蒸汽重整反应的竞争性减弱,水煤气变换反应、CH_(4)干重整反应的竞争性逐渐增加,使得CH_(4)转化受到抑制。本实验为生物质热解气蒸汽重整反应机理研究及高效催化剂开发奠定了基础。

Fe_(3)O_(4)/CS/EDTA对水溶液中Cu^(2+)和Ni^(2+)的吸附研究

分析了自制的Fe_(3)O_(4)/CS/EDTA纳米粒对水溶液中的重金属离子Cu^(2+)和Ni^(2+)的吸附性能和吸附机理。研究了pH值、溶液初始浓度、反应时间等对吸附性能的影响,结合红外、XPS和比表面分析结果确定了参与吸附配位的功能基团及可能发生的络合反应。结果表明:Fe_(3)O_(4)/CS/EDTA对Cu^(2+)和Ni^(2+)的吸附等温线均符合Langmuir模型,对Cu^(2+)的吸附效果要优于Ni^(2+),这可能与Ni^(2+)的离子半径较Cu^(2+)小以及Ni^(2+)与吸附剂形成的金属螯合物的稳定性较Cu^(2+)低有关;Fe_(3)O_(4)/CS/EDTA对Cu^(2+)和Ni^(2+)的吸附机理类似于N·O型螯合剂,并非一般的物理吸附,而是一种以金属离子为中心的吸附螯合。

冷等离子体耦合Mo_(x)C-Ni/Al_(2)O_(3)催化剂用于甲烷水汽重整制氢反应

甲烷水汽重整反应是目前工业制氢的主要过程之一,其中提升Ni基催化剂的抗积炭和抗烧结能力以及降低重整操作温度是该工艺的关键。通过将Mo_(x)C与Ni/Al_(2)O_(3)机械混合制备了Mo_(x)C-Ni/Al_(2)O_(3)双功能催化剂(Mo_(x)C-NiAl),即Ni解离CH_(4),Mo_(x)C活化H_(2)O,同时耦合冷等离子体,系统地研究了Mo_(x)C助剂的加入对催化剂结构、等离子体放电性质(放电功率、有效电容)、催化性能的影响,并通过XRD、Raman、TEM等多种表征方法探究了催化剂的失活机制。研究表明,Mo_(x)C助剂的加入不仅有效促进金属Ni的再分散,提升催化剂的抗烧结能力,还提高了催化剂的有效电容和放电功率,有助于催化剂活性的提高。与传统Ni/Al_(2)O_(3)催化剂相比,无额外热源加热条件下,Mo_(2)C-Ni/Al_(2)O_(3)催化剂在输入电压70 V下可实现CH_(4)解离速率和H_(2)O活化速率的匹配,在反应时间29 h内CH_(4)转化率均保持在80%,展现出优异的催化稳定性。该研究工作实现了在冷等离子体和催化协同作用下CH_(4)、H_(2)O等分子的高效活化及速率匹配,为甲烷水蒸气高效重整制氢过程提供了一种可行途径。

Ni/W-Al_(2)O_(3)催化剂在富氢气体中CO选择性甲烷化的研究

采用等体积浸渍法在Ni基催化剂上添加W助剂制备Ni/W-Al_(2)O_(3)催化剂,探究Ni负载量、W摩尔分数和焙烧温度对催化剂CO选择性甲烷化的影响。利用XRD、N_(2)-物理吸附、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、CO_(2)-TPD、TEM等对催化剂进行表征。结果表明,有W的催化剂在低温下活性很差,不能提高活性。在Ni负载量为20%、W摩尔分数为0.05、焙烧温度为900℃、空速为4800 h^(-1)的条件下,反应温度在207~339℃范围内,20%Ni/0.05W-Al_(2)O_(3)-900℃催化剂能使CO出口体积分数始终小于10μL/L,CH_(4)出口体积分数小于2%。

激光能量密度对Al_(2)O_(3)颗粒增强Ni60A激光熔覆涂层组织及性能的影响

目的 实现钛合金表面强化和正向改性,扩大钛合金应用范围。方法 采用预置粉末法在钛合金表面制备Ni60A-Al_(2)O_(3)激光熔覆层,通过改变激光功率,进而研究激光能量密度对Ni60A-Al_(2)O_(3)熔覆层横截面形貌、微观组织、元素分布、显微硬度以及耐磨性和耐腐蚀性的影响规律。结果 激光能量密度对熔覆层的平整性、成形性有着直接影响。不同激光能量密度下的熔覆层微观组织相似,但在125 J/mm^(2)下,熔覆层形成的陶瓷增强相分布更均匀,且杂质相衍射峰面积较小,元素分布更均匀。此时,熔覆层的力学性能也最好,平均显微硬度值为1132.7HV0.2,较基体硬度提升约3.3倍,摩擦系数最小,且波动较平稳,磨损率也最低,具有较好的减摩性和耐磨性。125J/mm^(2)下熔覆层形成的陶瓷增强相TiC、TiB_(2)既能作为不良导体降低电化学腐蚀速率,又由于分布均匀而避免应力集中引发裂纹,较其他激光能量密度下的熔覆层具有较好的耐腐蚀性。结论 利用控制变量法探究激光能量密度对Ni60A-Al_(2)O_(3)熔覆层组织和性能的影响规律,得出在125 J/mm^(2)下的熔覆层具备优异的力学性能和一定的耐腐蚀性,为进一步扩大钛合金应用提供了帮助。

Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂的2-MF气相加氢合成2-MTHF性能研究

2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)是极具市场潜力的生物燃料、绿色溶剂和化学中间体.采用浸渍法制备Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,在固定床反应器评价其2-甲基呋喃(2-MF)气相加氢合成2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)反应性能.通过XRD、N2等温吸附-脱附、H2-TPR、NH3-TPD、TEM、H2吸附和XPS对催化剂结构和表面性质进行表征,研究Ni负载量、焙烧温度和反应条件对催化剂性能的影响规律.结果表明:Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂的Ni金属面积、晶粒尺寸、反应温度和压力都会影响2-MF的转化率;孔结构、酸量和反应温度是影响2-MTHF选择性的主要原因,平均孔径大、酸量大和适宜的反应温度有利于提高2-MTHF选择性. 400℃焙烧的负载量为15%的Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂, Ni金属面积大、晶粒尺寸小、总酸量多,催化剂表面的金属活性中心与酸性中心协同作用促进了2-MF呋喃环上C=C加氢生成2-MTHF,性能较优.在2 MPa、100℃、WHSV=2.7 h^(-1)、H2/2-MF=6.4的条件下,该催化剂上2-MF转化率为99.8%, 2-MTHF选择性为98.0%,催化剂可以稳定运行40 h.

电镀电流密度对Al_(2)O_(3)-Ni复合镀层的耐蚀性影响

Q345钢材耐蚀性较差,在其表面电镀致密的Al_(2)O_(3)-Ni镀层可有效提高其耐蚀性,研究了电镀的电流密度对Q345钢镀层试样的耐蚀性影响。结果表明:电镀制备的Al_(2)O_(3)掺杂的Ni镀层可显著提高Q345钢的耐蚀性,电镀的电流密度最优值为2.5 A/dm^(2)。基体的腐蚀电流密度为1.845×10-5A/cm^(2)。制备Al_(2)O_(3)-Ni镀层后,试样的腐蚀电流密度均显著下降。电流密度在2.5 A/dm^(2)时,Al_(2)O_(3)-Ni复合镀层试样的腐蚀电流密度最小,为9.747×10^(-8)A/cm^(2)。在盐雾腐蚀实验中,基体腐蚀速率最快,为12.081 g/cm^(2)·h;电流密度为2.5 A/dm^(2)时,Al_(2)O_(3)-Ni复合镀层腐蚀速率最低,为1.562 g/cm^(2)·h.

水热法合成催化氧化高含硫废水的Ni-MnO_(2)/Al_(2)O_(3)制备条件优化

针对油气田高含硫废水快速氧化处理的需求,以Ni为金属助剂,MnO_(2)为活性组分,采用水热法制备了Ni-MnO_(2)/Al_(2)O_(3)催化剂,通过对高含硫废水催化氧化性能的研究优化了Ni-MnO_(2)/Al_(2)O_(3)的制备条件。BET、XPS、SEM表征结果表明,Ni与Mn摩尔比对催化剂的比表面积变化影响最大,摩尔比为2:10时催化剂的比表面积最大为232.5 m^(2)/g,吸附氧和晶格氧的比例高达2.02;水热温度影响催化剂的形貌,低温时以棒状结构为主,110℃时形成有序的片状结构,过高的温度会引起晶粒的团聚;较大的比表面积、丰富的多孔结构及高的吸附氧是催化活性高的主要原因。因此,在Ni与Mn摩尔比为2:10、水热温度为110℃、水热时间为12 h、焙烧温度为400℃的条件下制备的Ni-MnO_(2)/Al_(2)O_(3)催化剂具有最高的催化活性,对于硫离子浓度为3000 mg/L的废水,90 min后的硫离子转化率高达96.6%,对含硫废水的处理效果最好。