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)。

旋翼轴用Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层的制备与摩擦学性能

针对国内航空传动系统翻修间隔时间短的不足,以硬质颗粒Al_(2)O_(3)和润滑材料PTFE作为微粒,采用电刷镀技术在旋翼轴常用过渡层金属材料T2紫铜片表面,制备Ni−Al_(2)O_(3),Ni−PTFE,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层,采用扫描电镜、显微硬度仪表征分析镀层微观形貌、元素含量分布及硬度;采用自制的销盘式摩擦磨损试验机对镀层试样进行摩擦磨损试验,探究镀层摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:随Al_(2)O_(3)颗粒含量的提高,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层表面微晶单元尺寸减小,硬度提高,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(3∶1)显微硬度最大为236 HV,相比于Ni−PTFE复合镀层提升约66%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层结合了Al_(2)O_(3)和PTFE两者的优势,在具有减摩的同时,还具有良好的耐磨性能,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(1∶1)复合镀层的减摩性能最优,相比于Ni−Al_(2)O_(3)其摩擦系数降低约52%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(3∶1)复合镀层的耐磨性能最优,相比于Ni−PTFE其磨损率降低约85%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层的磨损形式主要是机械磨损,存在轻微的氧化磨损和黏着磨损,复合镀层表面微凸体的塑性变形可为摩擦表面提供润滑膜,其中PTFE是自润滑颗粒,Al_(2)O_(3)颗粒起到支撑与强化的作用,保护镀层免受磨损。

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。

纳米Al_(2)O_(3)颗粒掺杂对化学镀Ni-Cu-P镀层耐蚀性的影响

为提高镀锌铁片表面化学镀层Ni-Cu-P的耐蚀性,在镀液中添加纳米Al_(2)O_(3)颗粒制备了Ni-Cu-P-Al_(2)O_(3)复合镀层。采用贴滤纸法、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)、电化学工作站对镀层孔隙率、表面形貌、元素含量及耐蚀性进行测试分析。结果表明,掺杂纳米Al_(2)O_(3)颗粒得到的Ni-Cu-P-Al_(2)O_(3)复合镀层相较于Ni-Cu-P镀层孔隙率降低了0.02 N/cm^(2)、腐蚀电流降低了2.01×10^(-8)A/cm^(2)、腐蚀电位正移了0.015 V。

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.

复合镀液中Al_(2)O_(3)掺杂量对Ni-P-Al_(2)O_(3)-PTFE复合镀层性能的影响

在复合镀液中添加不同含量的Al_(2)O_(3),采用化学镀方法制备Ni-P-Al_(2)O_(3)-PTFE(聚四氟乙烯)复合镀层,研究了复合镀液中Al_(2)O_(3)质量浓度(0~3.0 g·L^(-1))对复合镀层显微组织、硬度、耐磨性能的影响。结果表明:随着复合镀液中Al_(2)O_(3)掺杂量的增加,化学镀Ni-P-Al_(2)O_(3)-PTFE复合镀层中Al_(2)O_(3)含量先升高后降低,Ni-P基质的结晶性先增强后减弱,硬度先升高后降低,磨损质量损失先减小后增加;当Al_(2)O_(3)质量浓度为2.0 g·L^(-1)时,Ni-P基质结晶性优良,Ni-P-Al_(2)O_(3)-PTFE层与Ni-P过渡层结合良好,复合镀层中Al_(2)O_(3)的含量最高,PTFE、Al_(2)O_(3)粒子均匀弥散地镶嵌在Ni-P基质中,复合镀层的硬度最高,为7.6 GPa,磨损质量损失最低,复合镀层具有优异的耐磨性能。

Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层的组织及摩擦性能研究

以40Cr钢为基体,用磁场-脉冲电沉积法制得Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层。用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)观察镀层表面形貌和微观结构并分析元素组成,用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机对镀层进行纳米压痕硬度和摩擦磨损性能研究。结果表明:无磁场时制得镀层间隙较大、晶粒团簇生长,Al_(2)O_(3)纳米颗粒呈不规则的几何形状散落在镀层中。0.2 A/m时制得镀层形貌光滑平整、组织致密,Al_(2)O_(3)纳米颗粒呈球形紧密吸附在Ni离子周围,此时镀层纳米压痕硬度最高,为6.26 GPa,磨损量最低,为0.3 mg。晶粒生长优选取向为(111)、(220)和(200)平面。磁流体动力学效应可消除自然对流影响,并增强离子传质速率,提高镀层的硬度和耐磨性能。磁化能可加快位错向摩擦表面运动,促进摩擦表面氧化,使磨屑细化和氧化,利于增强摩擦副的摩擦学性能。Ni-Al_(2)O_(3)复合镀层的磨损机理为黏着磨损。

Fe_(3)O_(4)@Mg(OH)_(2)磁性复合材料吸附去除水中Ni^(2+)的研究

为了优化Mg(OH)_(2)材料的吸附去除效果,采用溶剂热-种子沉淀法制备出2种Fe_(3)O_(4)@Mg(OH)_(2)磁性复合材料,将其用作水溶液中Ni^(2+)的吸附去除剂。采用单因素实验考察水溶液pH、吸附温度、吸附时间、共存阳离子等因素对其吸附效果的影响。结果表明:当水溶液pH为7.4,吸附温度为30℃,吸附时间分别为30 min和120 min时,2种Fe_(3)O_(4)@Mg(OH)_(2)磁性复合材料对Ni^(2+)的移除率分别达到99.3%和99.7%,吸附量分别达到124.1 mg/g和332.0 mg/g。K^(+)的加入对吸附过程几乎没有影响,而Cu^(2+)的加入大大降低了2种磁性复合材料对Ni^(2+)的吸附效果。吸附动力学模拟结果得出,2种磁性复合材料吸附水溶液中的Ni^(2+)都更符合准二级动力学方程,表明吸附过程以化学吸附为主。本研究结果证明Fe_(3)O_(4)@Mg(OH)_(2)磁性复合材料可以有效吸附去除水中的Ni^(2+)。

镍基SrAl_(2)O_(4):Yb^(2+)、Re^(3+)稀土光致储能复合镀层的制备及表征

为了自敏监测镀层在耐腐蚀或耐磨等使用工况下的完整性,在低应力氨基磺酸盐镀镍液中添加SrAl_(2)O_(4):Yb^(2+)、Re^(3+)稀土光致储能粉颗粒,电沉积制备了低应力光致储能复合镀层。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、图像亮度计、荧光测厚仪、热震法等对镀层形貌结构、成分及分布、体积分数、厚度、结合力及光学性能进行表征。结果表明:添加1.6 g/L光致储能粉,在1 A/dm^(2)低电流密度等条件下,可获得光致储能粉体积分数为76%的复合镀层。镀层表面为无光的亮灰色、较粗糙,光致储能粉颗粒较均匀密集地镶嵌在镍镀层中,局部出现节瘤状。激发后表面发出点状黄绿色光,主波长为587.1 nm,余辉亮度为0.0382 cd/m^(2)、余辉时间为30 min,具有一定的余辉特性。

镍包覆氧化铝增强铁基复合材料的界面行为及其耐磨性(英文)

采用化学沉积法在Al_(2)O_(3)表面制备了Ni镀层,将所制得的Ni包覆Al_(2)O_(3)颗粒(Al_(2)O_(3)p@Ni)作为铁基体的增强颗粒,采用SPS法制备了镀镍氧化铝增强铁基复合材料(Al_(2)O_(3)p@Ni/Fe)。通过优化化学镀工艺,使得Al_(2)O_(3)表面被Ni层均匀覆盖。Ni镀层呈典型的花椰菜状结构,尺寸为1~4μm,施镀过程中镍首先沉积在Al_(2)O_(3)表面的凹坑和孔洞中,然后逐渐长大向外扩展。Ni镀层与Al_(2)O_(3)紧密结合,厚度可达100μm。在烧结过程中,Ni镀层不仅提高了Al_(2)O_(3)与铁基体之间的润湿性,而且促进了Al_(2)O_(3)与铁基体在界面处的扩散和反应。最终,通过机械结合、扩散反应和冶金反应形成了Al_(2)O_(3)/Ni A1_(2)0_(4)/(Al_(0.8)Cr_(0.2))_(2)O_(3)/Ni Fe_(2)O_(4)/Ni/铁基体界面,大大提高了界面结合强度。同时,对Al_(2)O_(3)p@Ni/Fe复合材料和无表面处理的Al_(2)O_(3)p/Fe复合材料进行了磨损试验,结果表明,与Al_(2)O_(3)p/Fe复合材料相比,Al_(2)O_(3)p@Ni/Fe复合材料的磨损质量损失降低了50%,摩擦系数降低了12.5%。Al_(2)O_(3)p@Ni/Fe复合材料的耐磨性明显提高。