改性316L不锈钢表面聚苯胺的制备及电化学性能

采用原位氧化技术调整316L不锈钢(SS316L)基体元素Cr和Ni在界面的浓度和分布, 形成了Ni和Cr富集改性界面. 应用计时电位技术, 通过Cr和Ni改性层催化草酸溶液中的苯胺单体在其表面吸附并聚合, 在SS316L表面沉积了附着力良好的聚苯胺(PANI)膜. 与SS316L相比, 表面富Ni-Cr的SS316L在涂覆PANI膜后, 在80 ℃ 0.5 mol/L H₂SO₄+5 mg/L F^-溶液中阳极和阴极的腐蚀电位分别提高470和500 mV, 维钝电流均下降2~3个数量级; 在模拟质子交换膜燃料电池运行环境中, 经36000 s恒电位极化, 其阳极和阴极的腐蚀电流分别下降约1和2个数量级, 腐蚀速度分别约为6~9 和< 5 μA/cm²; 在1.4 MPa压力下, 聚苯胺膜层与Toray 060碳纸间接触电阻下降约250 mΩ·cm². SS316L表面形成富Ni-Cr改性层并涂覆聚苯胺膜后, 其耐蚀性和导电性均明显优于原始SS316L, 这主要取决于富Ni-Cr改性层的结构、 组成和聚苯胺膜的厚度.     

碳膜包覆的氧化铁纳米颗粒:一种高效的芳硝基化合物加氢催化剂

铁是地球上最丰富的元素之一,它在生命反应中起到至关重要的作用.目前,铁基催化剂广泛应用于合成氨、费托合成、NOx的选择性催化还原等.最近,铁因其含量丰富、价格低廉、无毒等优势而在多相催化方面引起了重点关注.最新研究发现,铁基催化剂在甲烷直接偶联制乙烯、氧还原以及芳硝基化合物的选择性加氢等领域具有突出表现,其中芳硝基化合物选择性加氢是一类具有重要应用前景的反应,这是因为苯胺(AN)是一种重要的精细化学品和有机中间体,广泛用于医药、染料、农药等行业,苯胺的年产量超过了400万吨,目前使用的催化剂主要有Raney Ni、负载镍、Ru/SnO2及少量铂碳、钯碳催化剂.但是,在Ni基催化剂上,硝基苯加氢主要经过间接缩合途径,同时会伴有氧化偶氮苯(AOB)、偶氮苯(AB)和氢化偶氮苯(HAB)等副产物生成,这些高沸点的副产物会带来一系列问题,如产物分离困难、产品纯度较低以及催化剂失活等.在这种情况下,为了加速苯胺生成,工业上一般采用过量的Raney Ni催化剂.贵金属(如Pt,Pd和Ru等)对催化芳硝基化合物加氢具有极高的活性,且苯胺的生成主要经过直接加氢途径.然而,由于成本过高,贵金属催化剂的大规模应用还存在一定的困难.本文采用简易的方法制备了一种铁基催化剂,在这个催化剂中氧化铁纳米颗粒被碳膜包覆并嵌入至平板碳中(Fe2O3@G-C).该催化剂由活性炭、苯胺及醋酸亚铁热解所得.通过扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)及X射线衍射(XRD)分析,我们证实在原始碳颗粒上形成了新的碳膜.同时高倍透射电镜图也清楚地揭示了氧化铁纳米颗粒被碳膜包覆的结构.实验发现,Fe2O3@G-C-900催化剂(900oC热解所得)在芳硝基化合物选择性加氢反应中具有很高的活性.在2 MPa H2,70oC条件下反应2 h,硝基苯(NB)转化率达到95.4%,苯胺选择性达到99.1%,远远高于其他载体(活性炭、SiO2、Al2O3和MgO)负载的铁基催化剂.表征结果发现,Fe2O3@G-C-900催化剂的高活性可能与其具有较大的比表面积(573.7 m2/g)、孔体积(0.22 cm3/g,孔径小于2 nm)、高度分散的氧化铁纳米颗粒以及氧化铁纳米颗粒和其表面碳膜的协同作用密切相关.此外,催化剂中引入的氮原子不仅可以在包覆的碳膜上形成缺陷,也能进一步增强包覆在氧化铁纳米颗粒表面的碳膜的催化活性.通过对Fe2O3@G-C-900催化剂在硝基苯加氢反应中的循环使用活性的考察,发现该催化剂在循环使用5次后,仍具有良好的活性.更重要的是,在Fe2O3@G-C-900催化剂上硝基苯的加氢主要是直接途径,反应中没有高沸点AOB,AB和HAB等副产物生成.鉴于Fe2O3@G-C-900催化剂对NB加氢具有优异的活性,我们还进行了一系列含有不同取代基团的芳硝基化合物的加氢实验,发现对位取代的底物相对于间位及邻位的底物更容易发生加氢还原反应,这应归因于该催化剂的孔径较小(0.52 nm).这些研究方法可以扩展至其他金属催化剂的制备,以促进高效益和可持续的工业生产的发展.     

镀银-石墨涂层316L不锈钢双极板的电化学性能测试及表征

316L不锈钢以其质轻,价廉,易加工成型以及良好的导电导热性能而成为极具潜力的质子交换膜燃料电池双极板材料,但其在电池运行环境中仍有一定缺陷.在阴极条件下不锈钢板易钝化,增加了与碳纸扩散层间的界面接触电阻;而在阳极条件下,则由于金属离子的溶解,污染了膜电极,引起催化剂中毒,从而降低电池输出功率,影响电池性能.本文采用喷涂技术在316L不锈钢表面制备导电石墨涂层,测得其与Toray060碳纸的接触电阻为80.6mΩ·cm2.如果在制备石墨涂层前预镀薄层银,则可使其接触电阻降至19.8mΩ·cm2.因此,本文利用Tafel曲线、恒电位氧化等电化学方法,对该镀银-石墨涂层316L不锈钢与原316L不锈钢和镀银316L不锈钢在模拟质子交换膜燃料电池阴、阳极工作环境条件下的耐腐蚀性能进行了研究.结果表明,镀银不锈钢和镀银-石墨涂层不锈钢较原不锈钢的腐蚀电位分别提高了0.49和0.35V,腐蚀电流密度下降1-2个数量级,维持在10-6-10-7A·cm-2.而镀薄银钢板则因为银层较薄存在微孔,使得部分不锈钢基体外露,形成腐蚀电池而更易于腐蚀.     

镍基催化剂上苯酐选择性加氢合成苯酞

分别以SiO2,TiO2,γ-Al2O3,TiO2-SiO2和TiO2-Al2O3为载体,以硝酸镍为镍源,采用等体积浸渍法制备了一系列镍基催化剂,并将其用于苯酐选择性加氢合成苯酞反应.结果表明,以TiO2-SiO2为载体制备的镍催化剂上Ni0活性组分分散度较高,催化剂表现出较高的活性和苯酞选择性.在此基础上,采用溶胶-凝胶法制备出了一系列Ni/TiO2-SiO2催化剂,考察了催化剂制备中各因素(包括溶剂、焙烧温度、还原温度和镍前驱体类型等)对其催化苯酐加氢反应性能的影响.结果表明,将镍前驱体溶于不同溶剂制备的催化剂性能差异很大,其中以水为溶剂制备的催化剂活性较高,且性能优于等体积浸渍法制备的相应催化剂.焙烧温度和还原温度过高会导致活性组分镍晶粒度变大,致使催化剂活性明显降低.镍源对Ni/TiO2-SiO2催化剂的性能影响较大,以硫酸镍为镍源制备的催化剂几乎无活性,而以氯化镍和硝酸镍为镍源制备的催化剂表现出较高的催化活性和选择性,其中以氯化镍制备的催化剂性能略高于硝酸镍,苯酐转化率为100%,苯酞选择性为88.5%.     

有机过氧化物与N,N-二(2-羟烷基)对甲苯胺体系引发烯类聚合及其机理的研究

 研究了有机过氧化物BPO,LPO分别与N,N-二(2-羟烷基)对甲苯胺DHET,DHPT组成的体系引发MMA的聚合。测定其聚合速度R_p,聚合表观活化能,聚合速度方程,聚合放热过程的温度与时间的关系。用自旋捕捉和ESR波谱技术,测定了上述体系反应产生的自由基中间体,同时通过聚合物端基分析证实DHET,DHPT组份产生的自由基能引发单体聚合。依据实验结果提出了这类体系的引发机理。     

STUDIES ON ORGANIC PEROXIDE/N, NDI (2-α-METHYL-ACRYLOYLOXY PROPYL)-PARA-TOLUIDINE BINARY SYSTEMS

The polymerization of methyl methacrylate (MMA) initiated by organic peroxide and polymerizable aromatic tertiary amine such as N, N-di (2-α-methylacryloyloxy propyl)-p-toluidine (MP)_2PT binary system has been studied. It was found that the (MP)_2PT promotes MMA polymerization, and the kinetics of MMA polymerization fits the radical polymerization rate equation. Based on the ESR studies and the end-group analysis the initiation mechanism is proposed.     

有机过氧化物与N,N-二(2-羟烷基)对甲苯胺体系引发烯类聚合及其机理的研究

研究了有机过氧化物BPO,LPO分别与N,N-二(2-羟烷基)对甲苯胺DHET,DHPT组成的体系引发MMA的聚合。测定其聚合速度R_p,聚合表观活化能,聚合速度方程,聚合放热过程的温度与时间的关系。用自旋捕捉和ESR波谱技术,测定了上述体系反应产生的自由基中间体,同时通过聚合物端基分析证实DHET,DHPT组份产生的自由基能引发单体聚合。依据实验结果提出了这类体系的引发机理。     

紫外光固化聚多氟烷氧丙基甲基硅氧烷的研究

本文报道几种紫外光敏有机硅单体:(γ-甲基丙烯酰氧)丙基甲基二甲氧基硅烷,1,3,5,7-四(γ-甲基丙烯酰氧丙基)四甲基环四硅氧烷和1,3-双(甲基丙烯酰氧甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的合成,以及它们与αH,αH,ωH-全氟烷氧丙基甲基环四硅氧烷的开环共聚反应,制备了一系列新型光敏聚多氟烷氧丙基甲基硅氧烷.并初步研究了在紫外光辐照下,这类光敏聚多氟烷氧丙基甲基硅氧烷的化学结构对固化速度的影响.     

聚酯酸酐的合成及其药物释放性能研究

将对羟乙氧基苯甲酸分别与已二酰氯、癸二酰氯和对苯二甲酰氯反应,制备了含酯键的二羧酸.经熔融缩聚,合成了主链含酯键的新型聚酯酸酐.通过¹H NMR、IR及元素分析对单体及聚酯酸酐的结构进行了表征.研究了聚酯酸酐的体外降解和药物释放性能,其降解速率和释药速率次序为:聚4,4'-(已二酰氧二乙氧基)双对苯二甲酸＞聚4,4'-(癸二酰氧二乙氧基)双对苯二甲酸＞聚4,4'-(对苯二甲酰氧二乙氧基)双对苯二甲酸.