二维TiC层表面H2的化学吸附与物理吸附

第一性原理计算研究发现由于二维TiC单原子层具有高的比表面积与大量的暴露在表面的Ti原子,其是一种非常有潜力的储氢材料.计算结果显示H2可以在二维TiC单原子层表面进行物理吸附与化学吸附.其中化学吸附能为每个氢分子0.36 eV,物理吸附能是每个氢分子0.09 eV.覆盖度为1和1/4层(ML)时,H2分子在二维TiC单原子层表面的离解势垒分别为1.12和0.33 eV.因此,除了物理吸附与化学吸附,TiC表面还存在H单原子吸附.最大的H2储存率可以达到7.69％(质量分数).其中,离解的H原子、化学吸附的H2、物理吸附的H2的储存率分别为1.54％、3.07％、3.07％.符合Kubas吸附特征的储存率为3.07％.化学吸附能随覆盖度的变化非常小,这有利于H2分子的吸附与释放.     

中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC_2纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC_2/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)及N2物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀(20~30 nm),碳化物主要以TaTiC_2晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO_2与Ta2O5通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。nTi∶nTa=2.5∶1.5时,相应的中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

XPS study of potassium-promoted molybdenum carbides for mixed alcohols synthesis via CO hydrogenation

The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to investigate the surface characteristic of potassium-promoted or un-promoted both β-Mo_2C and α-MoC_(1-x) pretreated by syngas at different temperatures, and the promotional effect of potassium on the catalytic performance was also studied. XPS results revealed that the content of surface Mo and its valence distribution between β-Mo_2C and α-MoC_(1-x) were quite different. Promoted by potassium, the remarkable changes were observed for surface composition and valence of Mo distribution over β-Mo_2C. Potassium had strong electronic effect on β-Mo_2C, which led to a higher Mo~(4+) content. On the contrary, potassium had little electronic effect on α-MoC_(1-x), and K-Mo interaction was weak. Therefore, Mo~0 and Mo~(2+) became the dominant species on the catalyst surface, and the Mo~(4+) content showed almost no increase as the pretreatment temperature enhanced. In terms of catalytic performance of molybdenum carbides, the increase in Mo~0 most likely explained the increase in hydrocarbon selectivity, yet Mo~(4+) might be responsible for the alcohols synthesis.     

碳化物衍生碳与石墨的摩擦磨损性能比较

通过高温氯化处理工艺在SiC表面制备碳化物衍生碳涂层(CDC),考察并比较了SiC、石墨和CDC在空气中的摩擦磨损性能.结果表明:在本文试验条件下,CDC的摩擦磨损性能优于石墨,CDC的摩擦系数低于0.15;CDC在载荷5 N下的磨损率在10-15 m3/N量级,当载荷等于或低于30 N时磨损率在10-14 m3/N量级,远低于相同条件下石墨的磨损率,即使在40 N或 50 N下其磨损率仅与20 N下SiC和石墨的磨损率相当.CDC的纳米结构及涂层与基体界面组成和性能的变化是影响其摩擦磨损性能的主要因素.     

关于影响,钐与铕测定灵敏度原因的探讨

实验证明，在石墨表面上原子化时，镧、钐或铕与炽热的石墨反应生成难解离的碳化物是导致镧、钐和铕测定灵敏度低与严重记忆效应的原因。     

Magnetic Properties of Melted ThMn12-Type Carbides and Their Nitrides

The carbides of NdDy0.2Fe12-yMoyC0.6 （y = 1.5, 2） crystallized in the ThMn12-type structure have been successfully synthesized by arc melting method, followed by a heat treatment. The magnetic properties are strongly enhanced with the addition of carbon. Upon the carbonation the saturation magnetization Ms is increased by about 20emu/g and the Curie temperature Tc is enhanced by 40-70K. The spin reorientation （SR） temperature decreases from 125 K for NdDy0.2Fe10Mo2 to 55 K for NdDy0.2Fe10MO2C0.6 indicating the change of magnetocrystalline anisotropy in the Nd sublattice. It is found that the intrinsic magnetic properties of the carbides can be improved by further nitrogenation, The composite carbon-nitrogen compounds show a Tc - 560K, M8 - 105 emu/g and Ha （anisotropy field） - 86kOe for NdDy0.2Fe10Mo2Co.6Nz and a Tc- 628K, M8 - 119 emu/g and Ha - 115kOe for NdDy0.2Fe10.5Mo1.5C0.6Nz. These magnetic properties are even better than those of simple nitrides, suggesting that these compounds can be considered as a good candidate for permanent magnet applications.     

硫掺杂二氧化钛/碳化钛复合材料的制备及储锂性能

通过二维层状Ti_3C_2的原位水热氧化和气相硫化反应,制备了硫掺杂二氧化钛/碳化钛(S-TiO_2/Ti_3C_2)复合材料,并用于电化学储锂。结果表明,二氧化钛纳米颗粒原位生长在碳化钛片层上,且硫成功掺杂到二氧化钛中。这种S-TiO_2/Ti_3C_2复合结构作为锂离子电池的负极材料,表现出较好的电化学性能。在0.2 A/g的电流密度下循环100圈后,放电比容量稳定在288 m A·h/g,远高于纯Ti_3C_2和TiO_2/Ti_3C_2电极的放电比容量。S-TiO_2/Ti_3C_2复合材料表现出的较高比容量和良好的循环性能,主要归因于复合材料的特殊纳米结构优势:二氧化钛原位生长在碳化钛上,使复合材料具有稳定良好的接触界面,能够促进电子的快速转移,同时可以有效避免循环过程中两种组分的分离;硫在二氧化钛中的掺杂可以提高二氧化钛的导电性,并引入缺陷,提高反应活性。此研究工作为二维材料的原位转化及复合提供了新的思路和研究方法。     

CO分子在TiC(001)表面上的吸附构型与电子结构

采用第一性原理方法和平板模型对CO分子在TiC(001)表面的吸附构型和电子结构进行了详细研究. 结果表明, CO分子倾向于采用C端吸附在表层Ti原子上方. 对于该吸附方式, 计算得到的吸附能、CO各电子态所处能级位置以及C—O键伸缩振动频率的红移值均与实验观测结果相吻合. 由能带结构和Mvlliken布居分析结果可知, 当采用C端吸附时, CO的5σ和2π鄢态受到底物影响最为显著, 尤其是C端的桥位吸附方式. 此外, 还进一步对底物表面态在CO吸附过程中的作用进行了探讨.     

Ti对铸造镍基高温合金中碳化物和拓扑密排相影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等测试技术,研究了经过标准热处理和时效处理后的不同Ti含量合金的微观组织。 研究发现,标准热处理后不同Ti含量合金的相组成相同,主要由γ、γ′、MC和M23C6型碳化物组成;随着Ti含量增加,合金组织中的碳化物数量逐渐增加。 不含Ti的合金中的MC碳化物的组成主要是TaC,而含Ti合金中MC型碳化物组成为(Ta,Ti)C,并且随着Ti含量增加,MC碳化物中M组成元素Ta和Ti的比值（Ta/Ti）逐渐减小。 通过研究900 ℃不同时间时效处理后合金微观组织发现,随着Ti含量增加,合金中拓扑密排相(TCP)析出趋势逐渐增加。 含质量分数2.7%Ti的合金经900 ℃/500 h时效处理后,组织中析出了针状富含Cr、W和Mo的σ相。 这表明要保证合金具有良好的组织稳定性,需要控制合金中Ti的加入量。