原位负载Pt-Co高指数晶面催化剂的制备及其电催化性能

直接乙醇燃料电池(DEFC)具有燃料易得、绿色高效的优点,得到了广泛的研究,但是DEFC催化剂存在催化效率低、稳定性差的问题,制约了其快速发展。本研究采用液相水热合成法,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP k-25)为分散剂和还原剂、甘氨酸为表面控制剂和共还原剂,通过调控Pt-Co金属前驱体的摩尔比,一步制备了XC-72R炭黑负载的Pt1Cox/C高指数晶面纳米催化剂,实现了催化剂晶粒在碳载体上的原位生长。Pt_(1)Co_(1/3)/C纳米催化剂暴露的高指数晶面主要包括(410)、(510)和(610)晶面。在晶体生长过程中,Pt_(1)Co_(1/3)/C纳米催化剂晶粒由“类球体”转变立方块,最终得到具有高指数晶面取向的内凹形貌。Pt_(1)Co_(1/3)/C高指数晶面纳米催化剂的电催化活性最高,其电化学活性表面积为18.46 m^(2)/g,对乙醇氧化峰电流密度为48.70 mA/cm^(2),稳态电流密度为8.29 mA/cm^(2),CO氧化峰的电位为0.610 V。这说明具有高指数晶面的催化剂表面存在的台阶、扭结等缺陷原子,可增加活性位点,进而显示出优异的电催化性能。本研究可为高指数晶面催化剂材料的开发及工业化应用提供理论依据。

包钢高炉渣微晶玻璃的析晶动力学及显微结构分析

以包钢高炉渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,分别研究了添加Cr2O3和Fe2O3作为晶核剂时基础玻璃的析晶动力学,采用差热分析方法(DTA)对玻璃的稳定性进行了分析,采用扫描电镜(SEM)对热处理后试样的微观形貌进行了观察分析,借助Ozawa和Kissinger方程计算了玻璃的析晶活化能E,借助Augis-Bennett方程计算了晶体生长指数n,对比了添加Cr2O3和Fe2O3为晶核剂时玻璃体系的析晶活化能和晶化指数,并确定了各自的晶化机理。结果表明:添加Cr2O3为晶核剂时,玻璃稳定性较差,析晶活化能较低,晶体生长指数较高,更容易促进玻璃的析晶;添加Cr2O3为晶核剂时,析晶机制为体积析晶;而添加Fe2O3为晶核剂时,析晶机制为表面析晶。研究结果为包钢高炉渣制备微晶玻璃适当种类的晶核剂的选择提供了理论依据。

Cr_2O_3、TiO_2对高炉渣制备微晶玻璃晶化方式的影响

以包钢高炉渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3系微晶玻璃,主要通过差热分析方法,并借助于Augis-Bennett方程和Ozawa方程研究了分别添加2%Cr_2O_3和8%TiO_2作晶核剂时基础玻璃的晶化方式。研究结果表明:添加2%Cr_2O_3作晶核剂时,晶体生长指数均可实现大于3,晶化方式为整体晶化;而添加8%TiO_2作晶核剂时,晶体生长指数均不可能大于3,晶化方式为表面晶化。因此,Cr_2O_3是高炉渣制备透辉石类微晶玻璃适宜的晶核剂成分,可单独用作晶核剂,而TiO_2无法使基础玻璃整体晶化,不能单独用作晶核剂。研究结果为利用高炉渣成功研制开发透辉石类微晶玻璃在晶核剂种类选择确定方面提供了理论指导。

调质高炉渣非等温析晶动力学研究

采用Factsage热力学软件模拟了调质高炉渣矿物的析出过程.结合高温综合热分析(DSC)、场发射扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了调质高炉渣的析晶过程,并根据DSC曲线用Kissinger,Ozawa和Augis-Bennett方程计算出了析晶反应的活化能.借助Augis-Bennett方程计算了晶体生长指数n,确定了晶化机理.结果表明:随着升温速率的增加,调质高炉渣由三维体积析晶逐渐向表面析晶转变,酸度系数为1.3和1.4的调质高炉渣在高温下的主要析出相均为镁黄长石和钙铝黄长石,析晶活化能分别为469 kJ/mol;471 kJ/mol(T_(p1)),393 kJ/mol(T_(p2)).

Ozawa方程处理PET非等温结晶动力学过程研究

采用Monte Carlo法计算机模拟在预先成核条件和不同降温速率下PET非等温结晶曲线，将模拟的结果用Ozawa方程及改进的Ozawa方程进行处理。结果表明，用Ozawa方程解析的Avrami指数与理论值相近，用改进的Ozawa方程可直接得到结晶速率常数，求出的线生长速率与理论值基本吻合。

碘酸锂晶体生长过程的实时原位观察研究

应用ＭａｃｈＺｅｈｎｄｅｒ干涉法原位实时观察了ａＬｉＩＯ３的晶体生长过程。以ＨｅＮｅ激光为光源，用阿贝折射仪测定了碘酸锂过饱和溶液的折射率。ＭａｃｈＺｅｈｎｄｅｒ干涉条纹的图像数据处理表明：在静态条件下，ａＬｉＩＯ３晶体生长过程中固液界面边界层厚度约为０．３ｍｍ，其边界层厚度随溶液对流强度而减弱。折射率测定揭示出碘酸锂晶体饱和溶液的折射率随浓度和温度的变化呈现线性关系。

KDP晶体折射率不均匀性对三倍频转换效率的影响

采用正交偏振干涉测量法获得了典型的快速(RG)和传统(CG)生长的KDP晶体折射率空间分布,数值模拟了倍频晶体固定失谐角分别为0和220μrad时晶体折射率不均匀性对高功率三倍频光转换效率的影响。结果表明:快速生长晶体的折射率不均匀性的均方根约为传统生长晶体的6倍;三倍频转换效率在低功率密度下对折射率不均匀性不敏感,在高功率密度下尤其是转换效率较高时很敏感;当混频过程中的二倍频光不过剩时,在晶体折射率变化对三倍频效率的影响方面,倍频晶体比混频晶体严重;目前国产的传统生长晶体可以满足高功率三倍频实验要求。

ZrO_2对CaO-SiO_2系玻璃析晶的影响

通过DSC曲线研究了不同含量的ZrO2对CaO-SiO2系玻璃析晶的影响,根据JMA方程计算动力学参数(如析晶活化能E、频率因子ν、晶化指数n)。从计算结果可以看出,随着ZrO2含量的增加,析晶活化能E减少,而频率因子ν和晶化指数n增加。当ZrO2含量为7%时,E值最小:235.58kJ/mol;n值最大:4.70。说明ZrO2在CaO-SiO2玻璃体系是有效的晶核剂。

新型钨青铜型晶体Ca_(0.28)Ba_(0.72)Nb_2O_6的生长研究

研究了Ca0.28Ba0.72Nb2O6(CBN-28)多晶料的制备和单晶的生长,用提拉法成功生长出CBN-28单晶。从X射线粉末衍射数据计算了CBN-28晶体的晶胞参数,并对其粉末衍射图各衍射峰进行了指标化。CBN晶体属四方晶系4mm点群。晶胞参数为a=1.2432(±2)nm,c=0.3957(±1)nm。采用浮力法测得其平均密度为5.372g／cm3,测得其莫式硬度为7,并通过测量CBN-28的介电性质,确定其居里点为260℃。

冷却速率对硅渣微晶玻璃析晶动力学的影响

以R2O-Ca O-Si O2-F系硅渣微晶玻璃为研究对象,考察冷却速率对微晶玻璃析晶动力学的影响。研究表明:对于同一化学组成的基础玻璃,析晶峰峰位发生明显迁移,析晶峰峰值温度发生非常大的变化,在升温速率α=10℃/min时,样品析晶峰峰值温度相差近40℃;基础玻璃呈现两种不同的析晶方式,即表面析晶和整体析晶。通过晶化实验发现,冷却速率对析出晶相的种类和相对比例都有显著影响,由析出晶相不同而引起的样品微观形貌也呈现巨大的差异性。

玄武岩玻璃析晶性能的研究

以玄武岩纤维生产企业常用的河北玄武岩作为实验材料,用偏光显微镜和X射线衍射(XRD)分析得到其主要矿物组成是斜长石和辉石,伴有铁质及玻璃质、少许石英和绿泥石。通过1450℃高温熔制快速冷却制成玄武岩玻璃,用差示扫描量热法(DSC)研究其析晶动力学。得到玄武岩玻璃在890℃、1 100℃和1 190℃的析晶活化能(E)分别是165.23kJ/mol、352.21 kJ/mol和3 415.34 kJ/mol,主要晶化方式在890℃和1 100℃是体积晶化、1 190℃是表面晶化。对玄武岩玻璃分别在890℃、1100℃和1190℃进行晶化热处理,用XRD和扫描电镜(SEM)及能谱进行分析获得的主要析晶相有镁铁尖晶石相、斜长石相和辉石相,其形态有发育较好的板状微晶,球粒状雏晶、大小不等的粒状雏晶和骸晶及链状的串雏晶。研究结果可以为工业生产玄武岩纤维工艺条件的控制提供理论依据。

高炉渣微晶玻璃体系中的析晶行为

本文以CaO、MgO、Al_2O_3和SiO_2四种氧化物为主要原料,辅以Cr_2O_3、CaF_2和Fe_2O_3为复合晶核剂,B_2O_3为助熔剂,通过高温熔融工艺制备微晶玻璃.系统地研究了四种主要原料的配比对微晶玻璃析晶行为、微观结构、晶相组成及理化性能的影响.通过DTA对基础玻璃的析晶动力学进行分析;通过SEM和XRD对微晶玻璃的微观结构和晶相组成进行分析;通过测定抗折强度、密度及抗酸碱性腐蚀对微晶玻璃的理化性能进行评价.本文创新性地以晶体平均生长指数作为正交试验的研究指标,研究表明:最优的原料配比质量分数为CaO:32%,MgO:13%,Al_2O_3:8%,SiO_2:47%,按此比例混合原料制得的试样经XRD分析得知其结晶相为单一的铝透辉石,衍射峰相比较于其他试样较强,结晶度较高;以此配比制得微晶玻璃制品其晶体平均生长指数高达2.91;最优配比制得的试样抗折强度为147.4MPa,体积密度为3.03g/cm^3,耐酸碱性腐蚀的质量损失率分别为0.37%和0.047%,各项理化性能在各组试样的比较中均处于最优水平.

Yb^(3+):GdTaO_4的提拉法晶体生长和光谱特性

用提拉法生长了新型激光晶体Yb^(3+):GdTaO_4,测量了它的吸收和光致发光光谱,计算了它的光谱特性参数。Yb^(3+):GdTaO_4的吸收半峰全宽(FWHM)为56 nm,约为Yb^(3+):YAG的2.4倍;吸收峰为930,957,974 nm,吸收截面分别为0.81×10^(-20),0.91×10^(-20),1.2×10^(-20)cm^2;光致发光发射主峰为1016,1035 nm的FWHM分别为42,57 nm,为Yb^(3+):YAG的4～6倍,发射截面约为2.29×10^(-20),1.36×10^(-20)cm^2,与Yb^(3+):YAG相当。它的宽吸收带有利于降低抽运激光二极管(LD)的温度调控依赖,宽的发射带则有利于实现超短脉冲和可调谐激光输出。结果表明Yb^(3+):GdTaO_4是非常有希望的全固态超短脉冲激光、可调谐激光的工作物质。

折射率周期变化的LiNbO_3晶体的制备及其布喇格效应

提拉法生长掺有溶质的ＬｉＮｂＯ３晶体时，有意识地引入周期性生长层，制备了折射率沿生长方向周期变化的ＬｉＮｂＯ３晶体。测量和研究了晶体的双折射率和布喇格衍射。实验结果证实晶体中折射率变化周期与生长层周期相一致。