负载于SiO_(2)表面的NiO/MgO催化剂用于CO_(2)甲烷化反应

CO_(2)甲烷化反应被认为是解决CO_(2)利用难题的重要手段之一,其中NiO/MgO催化剂具有广阔的应用前景,如何提高NiO/MgO催化剂的比表面积成为其实际应用的关键.本文通过沉积-沉淀法在高比表面积的SiO_(2)载体上负载NiO/MgO催化剂,制备出了NiO/MgO/SiO_(2)催化剂.研究了MgO含量、催化剂煅烧温度和还原温度对催化剂结构和甲烷化性能的影响.采用X射线衍射、程序升温还原、N2吸附-脱附等温线、程序升温脱附、X射线光电子能谱和场发射透射电子显微镜等技术手段对催化剂进行了表征.结果表明,合适的MgO含量既能够对SiO_(2)形成较好的阻隔以避免NiO与SiO_(2)的反应,又可与NiO形成对甲烷化有利的Ni_(1-x)Mg_(x)O固溶体.适当的煅烧温度能够在形成Ni_(1-x)Mg_(x)O固溶体的同时避免对反应不利的NiMgSiO4的形成.此外,通过调控还原温度还能够调变Ni^(0)和Ni_(1-x)Mg_(x)O的比例,从而使二者在催化体系中起到协同作用,促进CO_(2)甲烷化反应.30%MgO含量、550℃煅烧、550℃还原后的Ni30MgSi-550-550R催化剂在CO_(2)甲烷化反应催化剂性能测试中表现出最佳的催化活性,且在350℃、30000mL/(g·h)空速的测试条件下展现出200 h的稳定性,这是由于在催化剂表面具有适当的Ni^(0)/Ni_(1-x)Mg_(x)O比例和对应的充足的H2和CO_(2)活化位点.在高比表面积的SiO_(2)上负载NiO/MgO催化剂、在SiO_(2)表面进行固相反应和通过还原温度调控Ni^(0)-Ni_(1-x)Mg_(x)O活性对的策略为用于CO_(2)甲烷化反应的催化剂设计提供了一种新思路.

Ni-Sn/MoO_(2)复合电极的制备及析氢性能研究

在焦磷酸盐体系中,通过复合电沉积技术制备了Ni-Sn/MoO_(2)复合镀层,探究了MoO_(2)质量浓度对Ni-Sn/MoO_(2)复合镀层析氢性能和稳定性的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱仪(EDS)对复合镀层进行了物理表征。结果表明,MnO_(2)颗粒成功沉积到复合镀层中,并改变了Ni-Sn合金电极的组成和微观形貌。通过线性极化曲线(LSV)、塔菲尔曲线(Tafel)、电化学阻抗谱(EIS)、计时电位法(CP)对复合镀层的析氢性能和稳定性进行了测试,与Ni-Sn合金电极相比,MoO_(2)的加入有效地提高了Ni-Sn/MoO_(2)复合镀层的性能,在10 mA/cm^(2)极化电流密度下,MoO_(2)浓度为0.75 g/L时制备的复合镀层表现出最低的析氢过电位(296.91 mV),具有更高的析氢性能和稳定性。

纳米颗粒状MoO_(2)@碳纳米管复合纤维电极的制备及其电性能

设计了一种纳米颗粒状MoO_(2)@碳纳米管(CNT)复合纤维电极结构。通过简单的电化学沉积方法和一系列表征技术,将直径为10~50 nm MoO_(2)纳米颗粒均匀分散于CNT纤维束的表面及内部,获得了柔韧性、稳定性优异的纤维电极材料。研究了其作为水系锌离子电池正极材料的电性能和电化学行为。研究结果表明该纤维电极材料在900 mA/cm^(3)(4.7 A/g)电流密度下,常温循环1700周后,容量保持率为109%,-30℃低温下循环1000周后,容量保持率为103%,具有优异的常温和低温循环稳定性;1800 mA/cm^(3)(9.4 A/g)电流密度下,放电容量仍有17.5 mA·h/cm^(3)(91.5 mA·h/g),表现出优异的倍率性能。此外,研究得出Zn^(2+)嵌入/脱出过程主要发生在Mo—O—C键上,且整个充放电过程中主要在Mo^(6+)、Mo^(5+)和Mo^(4+)间发生了氧化还原反应,为开发新型纤维电极材料提供了新思路。

Z型异质结Cu_(2)O/Bi_(2)MoO_(6)的构建及光催化降解性能

通过水热法制备出一系列Z型异质结Cu_(2)O/Bi_(2)MoO_(6)新型光催化剂。采用扫描电子显微镜、粉末X射线衍射、红外光谱、紫外可见吸收光谱等表征手段研究了催化剂的形貌、结构性质和光电化学性质,并以四环素(TC)为降解目标污染物,进一步探究了其催化效率。实验结果表明,Cu_(2)O的加入提高了复合催化剂的光催化性能,其中20%Cu_(2)O/Bi_(2)MoO_(6)复合催化剂(Cu_(2)O和Bi_(2)MoO_(6)的质量比为20%)降解效果最好,100 min内可降解95%的TC。Cu_(2)O与Bi_(2)MoO_(6)之间的协同作用使其可以吸收更多的可见光,所构建的Z型异质结改变了电子转移途径,提高了电子与空穴的分离效率,光催化活性显著提高。通过自由基捕获实验和能带结构,分析了Z型异质结Cu_(2)O/Bi_(2)MoO_(6)复合催化剂光催化降解TC可能的机理。

MoO_(2)/ZnS复合材料改性隔膜实现锂硫电池稳定的高倍率性能

锂硫电池由于其高能量密度、低成本效益被认为是最有前途的下一代电池体系之一.然而多硫化物的穿梭效应大幅降低了锂硫电池的循环稳定性和寿命,严重阻碍其实际应用.无机金属化合物材料改性的隔膜不仅能抑制多硫化锂(LiPS)的穿梭效应,其部分特殊的晶面还能加速多硫化物的氧化还原反应动力学.本文在罗盘状ZnS表面原位生长球状的MoO_(2),制备MoO_(2)/ZnS复合材料.MoO_(2)对多硫化物有着较强的吸附作用,ZnS有着良好的电导率,两者的复合可加速电子传导效率和氧化还原速率.以所制备的MoO_(2)/ZnS作为隔膜改性材料,锂硫电池在5 C的大电流密度下,经过1000次循环后仍可以保持690 mAh g^(-1)的放电比容量,平均每圈的容量衰减率仅为0.014%,表现出优异的循环性能和倍率性能.

Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂的制备及其催化甲烷与CO_(2)制乙酸性能

以Zr(NO_(3))4·5H_(2)O和Ni(NO_(3))2·6H_(2)O为原料、(NH4)2CO_(3)为沉淀剂,采用溶胶凝胶-硫酸酸化两步法制备了Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂,采用XRD,FTIR,SEM,N_(2)吸附-脱附,H_(2)-TPR,NH3-TPD等方法对Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂进行表征,考察了Ni的引入方式对催化剂的结构和性能的影响。实验结果表明,与共沉淀方式引入Ni制备的Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂相比,采用溶胶凝胶方式引入Ni制备的催化剂的四方相ZrO_(2)占比更高,表面酸量更多,且具有良好的热稳定性和较强的L酸性;采用溶胶凝胶方式引入Ni制备的Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂的乙酸生成量明显优于共沉淀方式引入Ni制备的Ni/ZrO_(2)-SO_(4)^(2-)催化剂。四方相ZrO_(2)、酸性位点和过渡金属Ni之间的协同作用促进了甲烷与CO_(2)直接反应合成乙酸。

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。

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。

MoO_(x)状态调控及其对VO_(x)/MoO_(x)-TiO_(2)催化剂脱硝性能和热稳定性的影响

将七钼酸铵分别用水和草酸溶液溶解后与TiO_(2)复合制备MoO_(x)-TiO_(2)载体,通过浸渍法负载钒获得VO_(x)/MoO_(x)-TiO_(2)催化剂;采用XRD、SEM、BET、XPS、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD表征手段研究催化剂的结构和性质,并考察了其脱硝活性和高温老化性能。结果表明,草酸助溶七钼酸铵制得的VMoTiO-F在210~510℃的脱硝效率大于80.0%,优于用水溶解制备的VMoTiH-F;VMoTiO-F表面存在较多的MoO_(x),可增强与VO_(x)的相互作用,促进催化剂表面产生更多的低价态VO_(x)和表面化学吸附氧(Oα)活性物种;VMoTiO-F中的VO_(x)和MoO_(x)相互作用还能提高低温氧化还原性能,有利于催化过程中的电子传递;VMoTiH-F相比VMoTiO-F有更多的MoO_(x)进入TiO_(2)晶格,提高TiO_(2)的热稳定性,而VMoTiO-A中的锐钛矿TiO_(2)在高温老化中被严重烧结甚至部分转变为惰性金红石晶型,导致表面酸性位损失和氧化还原性能降低,因此VMoTiH-A催化剂的脱硝性能明显优于VMoTiO-A。

Ni^(2+)-Al^(3+)-MoO_4^(2-)-LDHs防腐缓蚀剂的制备及其表征

以镍铝摩尔比为3∶1,尿素作为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备了Ni^(2+)-Al^(3+)-CO_3(2-)-LDHs层状材料。以Ni^(2+)-Al^(3+)-CO_3_(2-)-LDHs作为前驱体,分别与NaCl、钼酸钠(Na_2MoO_4·2H_2O)进行离子交换反应,成功构建了Ni^(2+)-Al^(3+)-MoO_4(2-)-LDHs防腐缓蚀剂。通过XRD、SEM、FT-IR、TG-DTG、ICP对样品进行了分析表征,研究结果表明MoO_4^(2-)插入LDHs层间,其层间距由0.769 nm增加到0.982 nm,样品晶相完整,并保持了良好的层状结构。

探究超薄Bi_(2)MoO_(6)纳米片高效光催化CO_(2)还原活性

铋系层状半导体材料凭借其独特的表面特性在光催化领域得到广泛的研究及应用,然而在光催化反应过程中光生电荷迁移及其表界面动态变化却鲜见报道.我们利用准原位X射线光电子能谱仪(QIS-XPS)系统研究超薄Bi_(2)MoO_(6)纳米片光催化CO_(2)还原过程中光生电荷迁移及其表界面演变过程.研究结果表明:在暗态条件下CO_(2)分子吸附于(010)暴露面Bi活性位,由于CO_(2)分子强的拉电子能力,导致内层出现高价态Mo^((6+x)+).当光照射至样品表面上时,*CO_(2)特征峰强度显著降低,*CO特征峰强度明显升高,表明CO_(2)分子在Bi活性位发生活化断键,并与光生电子反应形成*CO,使得高价态Mo^((6+x)+)含量增大.活性测试表明超薄Bi2MoO6纳米片的CO产量活性为41.8μmol·g^(-1)·h^(-1),其比块体Bi_(2)MoO_(6)活性高4.2倍,并且展现出优异的光催化稳定性.该工作为二维层状材料高效光催化CO_(2)还原机理研究提供了一种全新的研究思路.

MoO_3对Ni-La/r-Al_2O_3催化剂上CO和CO_2甲烷化性能的影响

用浸渍法制备了一系列的镍基甲烷化催化剂，测定了其ＣＯ和ＣＯ２的甲烷化活性实验结果表明，ＭｏＯ３的加入能增加Ｎｉ－Ｌａ／ｒ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的活性用ＴＥＭ，ＸＰＳ及ＴＰＲ等手段对催化剂的表面性质进行了研究，发现ＭｏＯ３的加入能提高催化剂表面镍原子浓度，增加催化剂中镍的分散度。

NiO－MoO_3／γ－Al_2O_3型低变催化剂磁性与活性的关系

本文对不同配方及制备方法的ＮｉＯ－ＭｏＯ_３／γ－Ａｌ_２Ｏ_３型催化剂进行了磁性测定，讨论了各种情况下Ｎｉ￣（２＋）的存在状态，并与催化剂的低变活性相对照。证实了Ｎｉ￣（２＋）的存在位置与其本身的含量及ＭｏＯ_３含量，浸Ｎｉ前是否焙烧，Ｋ_２ＣＯ_３的浸渍等均有关，且对活性有明显的影响。

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%。

超高速激光熔覆Ni基Ti_(2)AlC陶瓷涂层性能

矿用液压支架立柱在井下苛刻工况下长期服役时易发生磨损、腐蚀、变形等问题,进而导致性能退化,严重时引发安全事故。为延长液压支架立柱的使用寿命,利用超高速激光熔覆技术在27SiMn钢表面上制备Ni基Ti_(2)AlC陶瓷涂层,对其微观组织结构、物相、微观硬度等进行表征,并研究其摩擦磨损性能。实验结果表明:制备的涂层与基材冶金结合强度大,涂层致密;涂层的中上部主要由黑色细胞枝晶、灰白色细胞晶体以及浅灰色连续基质组成;涂层的物相以硬质相TiC、Al_(2)O_(3),润滑相Ti_(2)AlC、微量Ti_(3)AlC_(2),金属间化合物Ni_(3)Ti、Ni_(3)Al及γ-Ni固溶体为主;涂层的平均显微硬度为5495HV_(0.2),约为基体的3倍,涂层的摩擦磨损性能相比基体显著提高。

20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜断裂行为的数值研究

基于试验数据,利用扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)和内聚力模型(cohesive zone model,CZM),对20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜的断裂行为进行了数值分析,研究了氧化膜受力方向和孔洞对裂纹生长行为的影响。结果表明:氧化膜受力方向影响裂纹扩展路径,外层氧化膜裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I随着θ角(受力方向与氧化膜的夹角)的增大而减小,当θ角增大到90°时裂纹停止生长;外层氧化膜上孔洞使得裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I减小。同时,孔洞的存在使得外力传递到内层氧化膜时产生应力集中和偏移,导致内层裂纹受力不均,减小了受力方向对内层裂纹生长的影响。

Cr_(3)C_(2)掺杂Ni-P-PTFE化学复合镀层制备及性能

为提高以铁素体不锈钢为基体的医疗器械零部件表面的耐蚀性和硬度,本研究采用化学复合镀的方法在铁素体不锈钢表面制备xCr_(3)C_(2)/Ni-P-PTFE(聚四氟乙烯,polytetrafluoroethylene)镀层,研究Cr_(3)C_(2)质量浓度(10、15、20g/L)对化学复合镀Ni-P-PTFE镀层热处理前后硬度、表面形貌、物相以及耐蚀性的影响。结果表明:在一定质量浓度下,Cr_(3)C_(2)颗粒的掺杂使Ni-P-PTFE镀层表面更加平整光滑,降低表面粗糙度的同时提高硬度和耐蚀性。Cr_(3)C_(2)质量浓度为15 g/L时,Ni-P-PTFE-Cr_(3)C_(2)镀层表面均匀平整,粗糙度最小,硬度(HV_(0.1))为354;表面腐蚀电流密度从0.05μA/cm^(2)下降到0.02μA/cm^(2),降低了60%,表现出较好的耐蚀性;热处理(300℃、2 h)后,由于Ni3P硬相和Ni相的析出,镀层硬度(HV_(0.1))达到527,提高了约49%。Ni-P-PTFE-Cr_(3)C_(2)镀层能有效改善医疗器械零件用钢基体的性能。

Ⅱ/Z型Bi_(2)MoO_(6)/Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)异质结可见光催化降解四环素

构建异质结能够有效抑制光催化剂中光生电子和空穴的快速复合。本研究采用水热法、煅烧法以及溶剂热法合成了Ⅱ/Z型Bi_(2)MoO_(6)/Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)异质结光催化剂,利用不同研究手段分析材料的组成、形貌以及光电化学性能。结果发现,复合材料的最佳组成为25%ABOBM(Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)和Bi_(2)MoO_(6)的质量比为1:4)。在可见光照射下25%ABOBM对四环素(TC)的降解效率可达85.6%,明显高于Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)和Bi_(2)MoO_(6),而且三次循环实验后仍具有良好的稳定性。25%ABOBM光催化性能的提高可归因于Ag_(2)O、Bi_(2)O_(3)以及Bi_(2)MoO_(6)之间异质结的构建和特殊形貌的形成。自由基捕获实验和电子顺磁共振谱(EPR)结果表明,h+和·O2-在TC的降解过程中发挥着主要作用,而·OH和1O2发挥着次要作用。实验还探索了相关光催化机理,并利用液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)对TC可能的降解路径进行了分析。本研究为双异质结光催化剂的制备及其在有机污染物降解应用方面提供了新的思路。

Ni/Ti_(3)C_(2)(MXene)催化剂制备及催化肉桂醛选择加氢性能

以氢氟酸为蚀刻剂,Ti_(3)AlC_(2)为原料制备的多层Ti_(3)C_(2)(MXene)为载体,采用KBH4还原法制备了Ni负载量(即Ni的理论质量分数,下同)5%~20%的Ni/Ti_(3)C_(2)催化剂,通过XRD、FTIR、SEM、N_(2)吸附-脱附、NH_(3)-TPD、CO_(2)-TPD对Ni/Ti_(3)C_(2)进行了表征,考察了其催化肉桂醛选择加氢的性能。结果表明,Ni负载量为10%的Ni/Ti_(3)C_(2)催化剂(记为10Ni/Ti_(3)C_(2))具有最佳的性能,其Ni金属颗粒均匀负载在Ti_(3)C_(2)表面上,层状结构清晰,比表面积为9.6 m^(2)/g,具有最小的金属Ni平均粒径(43.59 nm)和最高的分散度(0.21%)。随着Ni负载量的增加,Ni/Ti_(3)C_(2)的比表面积和酸位点强度逐渐增加,表面酸性位点种类变化不大,10Ni/Ti_(3)C_(2)具有强Lewis酸位点(NH_(3)脱附峰在511℃左右),热稳定性较好。在H_(2)压力2.0 MPa、30 mL异丙醇为溶剂、反应温度120℃的条件下,0.5000 g 10Ni/Ti_(3)C_(2)催化1.0000 g肉桂醛选择加氢反应3.0 h,肉桂醛转化率和苯丙醇选择性分别为100%和99.29%;在4次循环中,10Ni/Ti_(3)C_(2)表现较高的催化稳定性,肉桂醛转化率100%,苯丙醇选择性99.29%~92.07%。

S型CeO_(2)/Bi_(2)MoO_(6)微球异质结的理性设计及其高效光催化CO_(2)还原

人工半导体光催化CO_(2)转化被广泛认为是模拟自然碳循环的最有前途的策略之一。其中,Bi_(2)MoO_(6)具有光催化CO_(2)转化的潜力。然而,由于其光生电荷载体的快速复合,其催化性能仍然不足。因此,改善Bi_(2)MoO_(6)的催化效率是一个紧迫的问题。在这项研究中,我们通过水热法合成了Bi_(2)MoO_(6)纳米片,并在其表面同时生长了CeO_(2)纳米颗粒,形成了Ce^(3+)/Ce^(4+)离子桥接修饰的S型异质结。时间分辨光致发光光谱和光电化学测试揭示了这种异质结的增强电荷分离效应。此外,原位X射线光电子能谱分析和理论计算进一步证实,光生电子转移路径遵循S型机制,从氧化型半导体Bi_(2)MoO_(6)的导带转移到还原型半导体CeO_(2)的价带。实验结果表明,CeO_(2)/Bi_(2)MoO_(6)、Bi_(2)MoO_(6)和CeO_(2)的光催化CO_(2)还原为CO的效率分别为65.3、14.8和1.2μmol·g^(-1)·h^(-1)。与纯Bi_(2)MoO_(6)相比,CeO_(2)/Bi_(2)MoO_(6)复合催化剂将CO_(2)光催化还原为CO的催化效率提高了3.12倍。这项工作为设计和构建新型S型异质结光催化剂提供了独特的见解。