中温金属有机化学气相沉积制备TiO_2涂层及其抑焦性能研究

本文以异丙醇钛为原料,采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在310S不锈钢表面制备不同厚度TiO_2涂层,并采用扫描电镜、能量散射X射线光谱表征了涂层的表面形貌和元素组成。结果表明:沉积所得涂层平整、均匀,临界厚度约2μm;涂层厚度随沉积时间增加而增加,基体元素Cr、Fe、Ni含量逐渐降低,涂层基本完全覆盖基体表面。采用X射线衍射仪表征了涂层结焦评价前后的晶型变化,结果表明:在沉积温度为250℃时,涂层呈无定型结构;经过环己烷常压800℃高温裂解结焦评价后,涂层表面出现锐钛矿晶型,且表面结焦引起的FexCy谱峰消失,结焦抑制率最大可达到64%。因此,具有一定厚度的TiO_2涂层能够有效阻断结焦前驱体与金属基体中Fe、Ni元素的接触,从而有效抑制金属催化结焦。     

316L不锈钢表面预氧化处理的抑焦效果研究

为了抑制金属表面的催化结焦,本文系统研究了预氧化处理对316L不锈钢表面元素迁移、相组成和微观结构的影响,并通过环己烷常压高温裂解实验探讨了预氧化处理对表面结焦的影响。实验结果表明,随着氧化温度的升高,金属基体中元素迁移加剧,金属表面Mn、Cr元素含量逐渐增加,Fe、Ni元素含量逐渐减少,金属表面的颗粒逐渐长大,氧化温度为900℃时,金属表面形成一层厚度约为2.5μm的致密氧化膜;随着氧化温度的升高,金属表面结焦量逐渐降低,丝状焦炭逐渐减少,900℃氧化后的试样表面几乎没有丝状焦碳生成,焦炭的石墨化程度较低,结焦抑制率达到78%。     

Bi_2O_3改性SiO_2涂层对环己烷超临界裂解结焦和燃烧性能的影响

为抑制碳氢燃料在微通道油道中的表面结焦并提高高温裂解产物的燃烧性能,采用负压抽涂的方法,在微通道不锈钢的内壁分别涂覆了Si O2涂层和以Si O2为载体,掺杂不同添加量Bi2O3助剂的Bi2O3-Si O2系列涂层。选用环己烷,在超临界条件下进行裂解实验,分别评价涂层的抑焦效果和对燃烧性能的影响。结果表明,Si O2涂层能够有效的抑制金属催化结焦,从而提升运行温度和时间;Bi2O3-Si O2系列涂层可以有效提高高温段时对环己烷的裂解活性和选择性,当Bi2O3添加量为10%时,涂层对烯烃的选择性最好,有利于提升裂解产物的高温燃烧性能。     

TiN和TiC涂层对碳氢燃料裂解结焦的影响

采用化学气相沉积(CVD)法,在304型不锈钢管道内壁分别沉积了TiN和TiC涂层,并采用SEM、EDS、金相显微镜和热冲击等方法对其进行了性能表征和测试。结果表明,两种涂层均匀致密,TiN涂层厚度为7.24μm,TiC涂层为11.52μm,且均具有良好的结合强度。为评价涂层抑制结焦效果,选用某碳氢燃料A,采取程序升温法进行超临界裂解实验,当反应管前后压差超过1 MPa时停止实验,结果表明,304空白管由于严重结焦,在650℃只运行了180 s;而TiC和TiN涂层管分别在780℃运行了275和1560 s。通过压差、产气组成和积炭微观形貌的综合分析表明,TiN、TiC涂层均呈现出优良的抑焦效果,且TiN涂层抑焦效果更优。     

焦炭与重质油共气化联产烯烃技术研究

针对中国乙烯、丙烯等低碳烯烃生产原料供需日益尖锐的矛盾和重质油利用技术的不足，提出焦炭与重质油共气化联产烯烃技术。阐述了焦炭与重质油共气化联产烯烃的技术原理及过程设计，并以固定床为反应器，焦炭和常压渣油为原料进行实验模拟。结果表明，当裂解温度为750℃~800℃，停留时间τ＜0.5s时，渣油在焦炭介质中裂解，其低碳烯烃含量最高；渣油在模拟气化裂解区、750℃下裂解时，得到出口气体中低碳烯烃（C2H4＋C3H6）、烷烃（CH4＋C2H6）及合成气（H2＋CO）的体积分数分别为20%、28%及46%。应用扫描电镜观察了焦炭介质表面上结焦生成物的形貌，发现通氧气后结焦生成物残留量较少。实验模拟结果证明，焦炭与重质油共气化技术可以制备低碳烯烃并联产合成气，且能有效地解决重质油裂解造成的结焦问题。     

泡沫镍基底的超疏水表面制备及其油水分离特性的探究

采用两步水热法在以泡沫镍为基材上构筑具有枝杈状多重粗糙度的表面,该表面经低表面能的全氟硅烷偶联剂疏水化处理后呈现超疏水性质.另外通过改变催化剂的种类,可以实现表面微结构由枝杈状向花状及片层状结构的调控,具有上述微结构的表面经疏水化处理后均呈现很好的超疏水性质,制备表面与水的接触角可达160°,滚动角小于10°;通过该方法制备的超疏水表面可以用于简单的油水分离.实验中针对表面进行了XRD、SEM电镜进行了分析,并针对结构表面的构效关系进行了相关的分析.     

经由[Ni(en)_3](SeO_3)配合物电镀制备的硒化镍高效电催化水分解反应（英文）

电催化水分解是一种高效制备清洁氢气能源的有效方法.开发高效、稳定、廉价、双功能的电催化剂用于水的氧化与还原反应一直以来都是具有挑战的课题.在这篇论文中,作者报道了一种生长在碳布上高活性的硒化镍微球.该催化剂通过对同时包含镍和硒元素的亚硒酸镍配合物进行电解制备.由于前驱分子同时含有两种有效元素,制备得到的硒化镍具有很好的形貌和元素分步均一性.制备得到的NiS e-EA/CC电极能够双功能催化水的氧化与还原.在154 mV析氢过电势下能达到10 mA·cm~(-2)的催化电流.同时,在250 mV析氧过电势下能达到20mA·cm~(-2)电催化电流.用该电极材料同时作为阴极和阳极制备的全电解水电解池能在1.53 V的电压下实现10mA·cm~(-2)的稳定电解电流.     

海藻糖改性聚乙烯醇及其防雾/防霜涂层

以聚乙烯醇和羧基化海藻糖为原料合成了聚乙烯醇-g-海藻糖(PVA-g-Tre), 将接枝物与少量乙二醇二甲基丙烯酸酯混合, 通过光引发聚合制备了亲水性半互穿网络防雾/防霜涂层. 通过核磁共振氢谱和傅里叶变换红外光谱对PVA-g-Tre的化学结构进行了表征, 利用原子力显微镜、 水接触角测试仪、 拉曼光谱等分析了涂层表面的粗糙度、 润湿性及水与大分子之间的氢键作用, 并考察了涂层的透光性和防雾及防霜性能. 结果表明, 含有不同海藻糖接枝率PVA-g-Tre的涂层表面粗糙度较低且透光率好, 与含有PVA的涂层相比, 引入海藻糖提高了PVA-g-Tre涂层的亲水性和润湿性, 使其同时具有良好的防雾和防霜性能.     

多弧离子镀TiN与不同金属基材间的接触界面与表面特性

用多弧离子镀技术在不同金属基材上进行TiN镀膜实验,制备了TiN/Fe、 TiN/Cu和TiN/Cr/Cu复合膜.借助扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)和光电子能谱(XPS),研究了TiN与Fe、 Cu和Cr/Cu三种不同衬底接触界面的形貌、结构及其表面特性.SEM观察发现,在一定离子镀膜条件下, TiN涂层可与Fe、 Cu和Cr/Cu金属基材形成均匀平整的接触界面,在铜基上TiN界面清晰,在Fe与Cr/Cu界面有明显的层状晶界微结晶分布.XRD分析显示, Fe、 Cu和Cr/Cu表面生成的薄膜都包含TiN、 Ti2N等多晶相,在Cr/Cu界面还包含Ti-Cr的金属间化合物.XPS结果表明,表面除了TiN膜外,还生成TiO2和TiOxNy等氧化膜.Ar+刻蚀5 min后, TiO2消失, TiOxNy减少, TiN则呈增加趋势.TiN与Cr/Cu界面形成明显的Ti-Cr和Cr-Ni互扩散层,这有助于增强薄膜附着力,形成较牢固的TiN涂层.     

基于纳米TiO2和TiN为工作电极的循环伏安法测定过氧化氢的含量

制备了纳米TiO₂、TiN材料,将其作为工作电极,建立了循环伏安法测定过氧化氢含量的方法。将钛片置于含10.0 g氟化铵、0.6 g脲、24 mL 30%（质量分数）过氧化氢溶液、24 mL硝酸组成的抛光液中进行下表面抛光处理,再加入15 mL丙酮、15 mL无水乙醇、15 mL水,超声处理15 min后,得到光亮钛片。以光亮钛片为阳极,普通钛片为阴极,在不同电解质[TiO₂粗糙膜对应的电解质为1.0 mol·L^-1硫酸溶液;TiO₂纳米管为50 mL丙三醇、50 mL水、0.2 mol·L^-1硫酸溶液、0.5%（质量分数）氟化钠溶液;TiO₂纳米孔为100 mL乙二醇、1 mL水、0.38%（质量分数）氟化铵溶液]中,采用阳极氧化法,得到不同形貌大小的TiO₂粗糙膜、TiO₂纳米管、TiO₂纳米孔;再通过氨气热还原,得到TiN粗糙膜、TiN纳米管、TiN纳米孔。以TiO₂     

TiN纳米管的制备及其作为SERS基底的应用（英文）

采用阳极氧化法在钛片表面制备TiO_2纳米管阵列,并经氨气氮化得到TiN纳米管阵列,通过XRD、SEM、XPS、UV-Vis对基底的组成、形貌和光学性能进行了表征,并以罗丹明6G(R6G)为探针分子,对TiN基底的SERS活性进行检测。结果显示,TiO_2纳米管经800℃以上高温可转化为TiN纳米管,纳米管直径在100~200 nm,排列规整有序。氮化后的样品在500~600 nm处出现TiN的等离子体共振吸收峰,该基底显示出较高的SERS活性,对R6G分子的检测极限可达~10~(-7) mol·L~(-1),增强因子达~105。     

光/潮气双重固化聚氨酯涂层的制备及性能研究

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和二乙醇胺(DEOA)为原料一步法合成了超支化聚氨酯,对其改性制备了光固化超支化聚氨酯丙烯酸酯(HPUA)和一系列双重固化(UV/潮气)超支化聚氨酯丙烯酸酯(DHPUA),使用傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和碳谱(13C-NMR)以及凝胶色谱(GPC)对其分子结构进行了表征.并以其为预聚物制备光固化涂层,通过对双重固化涂层的表面形貌、热性能和物理性能的研究,结果表明,超支化双重固化涂层经过潮气固化后,涂层表面的粗糙度随着树脂中硅氧烷端基的含量的增加先下降后上升;超支化双重固化涂层的物理性能和热稳定性都随着树脂中硅氧烷端基的含量的增加而提升.     

超音速火焰喷涂含铝或锌中间层的YSZ热障涂层

在镁合金基底表面直接制备热障涂层,涂层的耐蚀性较差。采用超音速火焰喷涂法在镁合金基底和热障涂层之间分别制备了Al涂层和Zn涂层。通过XRD,SEM和EDS对涂层进行物相、微观结构和点扫描元素分析,采用电化学工作站对Al涂层试样和Zn涂层试样进行耐腐蚀性分析,同时研究了含Al中间层和含Zn中间层的热障涂层的抗热震性能。结果表明:Al涂层表面粗糙度(10.237±0.527μm)大于Zn涂层表面粗糙度(7.171±0.488μm),且喷涂过程中仅有轻微氧化。Al涂层试样的耐腐蚀性优于Zn涂层试样。含Zn中间层的热障涂层具有更好的抗热震性能。     

铝化与白金铝化涂层对MAR-M247镍基超合金之抗热腐蚀性质影响研究

本文研究MAR-M247镍基超合金表面经铝化涂层或白金铝化涂层处理后,其热腐蚀效应对腐蚀速率与显微组织之影响,并藉试片质量增加量的变化评估抗热腐蚀的能力.铝化涂层之主要组成为-βN iA l相,而白金铝化涂层表面的主要组成为PtA l2相,利用盐喷覆法将Na2SO4被覆在试片表面,置于热处理炉中观测其热腐蚀性.实验得知,铝化涂层和白金铝化涂层均可明显抑制MAR-M247的热腐蚀,且后者之效果更明显,此两种涂层在910℃之Na2SO4环境中的抗蚀性均较MAR-M247合金为佳.     

催化裂化装置沉降器内结焦的微观结构及其生长过程的分析

对催化裂化装置（FCCU）沉降器内结焦的微观结构进行分析，结果表明，结焦形态主要有4种，丝状焦、滴状焦、块状焦和颗粒状焦。各种结焦形态的成因机理不同，微观结构及生长过程也不同。丝状焦是由铁、镍金属元素催化烃类气体，以及易生焦物发生脱氢缩合反应，以催化剂颗粒形成结焦中心并逐渐长大形成细丝状焦炭；滴状焦是由稠环芳烃脱氢缩合反应而生成，高沸点未汽化油滴黏附在催化剂颗粒或器壁表面形成“焦核”，即由重芳烃、胶质、沥青质脱氢缩合反应和二烯烃聚合环化反应而生成的；块状焦是高沸点未汽化油滴相互溶解后，再脱氢缩合反应或聚合环化反应而形成的结焦；颗粒状焦是油气在气相中脱氢缩合反应或聚合环化反应形成的微小结焦颗粒相互团聚形成的颗粒簇。催化裂化装置沉降器内的结焦一般是上述几种结焦过程的组合，是催化结焦和非催化结焦过程共同作用的结果。     

澳大利亚烟煤热解的拉曼光谱研究

采用拉曼光谱考察了澳大利亚烟煤在常压、温度为298~1 473 K条件下,不同热解气氛(Ar和N2)下的热解性能。结合AD/Aall、AG/Aall、WG以及PG-PD等表征参数分析发现,澳大利亚烟煤的热解可以分为三个阶段:298~873 K为固有小分子和大分子键能较弱处断裂分解产生的小分子化合物的析出沉积和挥发;873~1 273 K为大分子化合物裂解挥发和炭化;1 273~1 473 K为焦炭的石墨化。在N2和Ar气氛经1 473 K热处理后,焦炭的不同杂化结构的碳相对含量呈现明显差异。不同保温时间下,其煤焦碳结构演变趋势相似,但保温时间越长,越有利于小分子挥发分在较低温度的挥发。     

316L不锈钢基体上磁控溅射Er2O3／Er涂层的后处理研究

采用磁控溅射的方法在316L不锈钢表面制备了氧化铒涂层.选用金属铒作为过渡层,研究了不同热处理温度对涂层相组成、表面形貌以及涂层与基底结合情况的影响.XRD,SEM及膜基结合力分析结果表明,带有过渡层的氧化铒涂层表面致密、均匀,退火处理使氧化铒结晶性能提高,经过800℃热处理,生成了金属间化合物ErFe3提高了涂层与基底的结合强度.绝缘电阻率测试结果表明.Er2O3涂层绝缘电阻率在1×1013～1×1015Ω·cm,绝缘性能良好.     

聚苯硫醚超疏水复合涂层的制备与性能

利用工业原料聚苯硫醚微粉和疏水性二氧化硅纳米粉末,采用喷涂法在瓷砖表面制备了疏水复合涂层.研究了热处理温度、组分配比对涂层表面形貌、粗糙度和接触角的影响,发现随着热处理温度升高,涂层表面粗糙度增大,随着疏水性二氧化硅含量的增加,由于表面聚集的疏水性二氧化硅增多,涂层疏水性增强,在热处理温度为280℃、疏水性二氧化硅与聚苯硫醚质量比为1∶1时,可获得超疏水涂层,涂层的接触角大于150°,滚落角小于4°,pH值为1～14的水溶液在其表面都具有很高的接触角.超疏水涂层具有良好的自清洁效果,并且经落沙法实验测定,超疏水涂层耐刮伤性能良好.     

肼溶胶-凝胶法制备高比表面积纳米氮化钛粉体的研究

以无水肼作氮源, 采用肼溶胶-凝胶技术(HSG)成功地制备了TiN粉体, 研究了不同钛源、处理气氛及焙烧温度对TiN粉体晶化过程的影响, 并对其形成机理进行了讨论. 与氨气氮化法相比, 该方法所需温度低、TiN的粒径小、比表面积大, 并且分散均匀.     

化学气相反应法制备不同碳基体表面SiC涂层组织结构分析

采用化学气相反应法, 以同种工艺分别在石墨和C/C复合材料表面制备了SiC涂层, 借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析等手段分析了涂层的微观结构, 研究了不同碳基体对SiC涂层结构和表面形貌的影响, 并初步对比考察了涂层的高温抗氧化性能. 结果表明: 制备的SiC涂层整体致密, 与基体结合良好, 但存在明显的结构差异. 石墨表面制得的SiC涂层呈梯度分布, 涂层主要由致密外层及过渡内层组成, 而C/C复合材料表面制得的SiC涂层仅由致密外层组成; 在1823 K的空气氧化氛围中, 与C/C复合材料SiC涂层试样相比, 石墨SiC涂层试样表现出更好的高温抗氧化性能, 经30 h氧化及7次循环热震实验后, 涂层试样的氧化失重率仅为0.182%.