水热法一锅合成Ni/ZrO2加氢催化剂

采用水热法一锅合成了一系列四方相ZrO2负载Ni的加氢催化剂,以苯加氢生成环己烷为探针反应,对比研究了其同其它方法合成的Ni/ZrO2催化剂的催化加氢性能。通过XRD、H2-TPR、H2-TPD、TEM及N2物理吸附等表征及催化评估显示,相较于浸渍法得到的Ni/ZrO2催化剂,水热法一锅合成的Ni/ZrO2催化剂具有比表面积更大、纳米颗粒更小,Ni分布更均匀等特点,催化效果更佳。其中15%的Ni负载量为最佳负载量,表现出最佳的催化活性,在120℃左右即可转化率达到100%。     

DFT Study of Oxygenated Organic Pollutants Catalyzed by Molybdenum Oxides: Comparison of Reaction Mechanisms of MoO_x + HCHO(x = 1, 2, 3)

The reaction mechanisms between formaldehyde and MoO_x(x = 1, 2, 3) have been studied thoroughly in this paper. Five reaction pathways were found in three reactions(reactions Ⅰ to Ⅲ) through studying the mechanisms of MoO_x(x = 1, 2, 3) catalyzing formaldehyde. Different products were obtained from three reactions. Of all three reactions, the barrier energy of Route ⅡA is the lowest(4.70 kcal/mol), which means in MoO_x(x = 1, 2, 3), MoO_2 has the best catalytic effect. Compared with other similar non-toxic treatments of formaldehyde, our barrier energy is the lowest. In this research, there was no good leaving group of the compound, so the mechanisms are addition reaction. We speculate that there must be an addition reaction to the more complex reactions to molybdenum oxides and aldehydes. As a chemical reagent for removing formaldehyde, it only absorbs formaldehyde and does not emit other toxic substances outward. Molybdenum oxides retain its original structures of the final products, which means it has excellent stability in the reaction of MoO_x(x = 1, 2, 3) + HCHO. The mechanisms of all three reactions are addition reactions, but they are entirely different. As the number of oxygen atoms increases, the reaction mechanisms become simpler.     

NiSb纳米颗粒的热液路线制备及电催化析氢性能研究（英文）

本文发展了一种简单经济的过渡金属锑化物热液合成路线,在160℃的温和条件下,由商业易得的乙酰丙酮基镍和三苯基铋在汕胺介质中还原制备出NiSb纳米颗粒.反应中,还原剂甲硼烷-叔丁基胺络合物的使用能够有效促进金属源的快速还原,用以促进NiSb纳米颗粒的生成.结构表征显示,所制备的NiSb产物为六方相(空间群P6_3/mmc)颗粒状纳米晶,共粒径约为10 nm.该合成方法可拓展用于CoSb和Ag_3Sb等纳米颗粒的温和制备.电催化析氢性能研究显示,NiSb纳米颗粒具有良好的电化学析氢反应性能.结果显示,当阴极电流密度达到50 mA/cm~2和10 m A/cm~2时所需要的过电位分别为531和437 mV.同时,NiSb纳米颗粒还具有较小的电荷转移阻抗和优良的循环稳定性能.     

富含吡啶氮-钴活性位点的三维多级大/介孔石墨烯作为高效可逆氧电催化剂用于可充电锌-空气电池

随着能源危机的日益严峻,能源的储存和转换越来越受到人们的重视.目前人们加以开发和利用的清洁能源主要包括太阳能、风能、氢能、地热能以及电化学能等.其中,燃料电池和金属-空气电池等作为电化学器件为电化学能的开发及可持续利用提供了条件.特别是金属-空气电池以电极电位较负的金属如镁、铝、锌、铁等作负极,以空气中的氧或纯氧作正极,具有比能量高、性能稳定、价格便宜的特点.氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)是可再生电化学能量转换和储存过程中的两个关键电化学过程.贵金属(Pt/C,Ir/C,IrO₂等)虽然具有高催化活性,但价格昂贵、资源匮乏限制了其大规模的使用和发展.此外,它们的催化性能单一,难以同时实现多反应的高效催化.目前,大量研究工作集中在开发低成本、高效的ORR和OER催化剂,用来代替昂贵的铂类贵金属催化剂.在能源器件设计中,由于OER和ORR反应发生在同一个电极上,若能制备出具有ORR和OER双功能催化性能的电催化剂,将在很大程度上降低能源器件的设计难度.最近,我们的研究工作揭示了吡啶-氮-钴(pyri-N-Co)配位结构在协同作用中的重要性,协同作用大幅度提升了NiCo2O4/N掺杂石墨烯的本征催化活性.虽然金属粒子与掺氮石墨烯的结合有利于催化活性和稳定性的提高,但二维石墨烯片之间由于π-π键相互作用,容易聚集和堆叠.在实际应用中,石墨烯片之间的堆叠会导致可达表面的损失,从而使复合催化剂利用率降低,结构稳定性变差.因此,制备富含充分暴露且高效的ORR/OER活性中心的电催化剂仍然是一个巨大挑战.本文采用激光辐照法和水热法制备了具有层间大孔和片内介孔相互交联结构且负载铁酸钴纳米颗粒的三维多级孔石墨烯复合电催化剂(CoFe/3D-NLG),研究了其微观结构与ORR/OER电催化性能的关系.比表面积和X射线光电子能谱测试结果表明,CoFe/3D-NLG具有大的比表面积(322.6 m² g^-1)和孔体积(0.715 cm³ g^-1),并且富含吡啶氮-钴活性中心.电化学测试表明,对于OER电催化,CoFe/3D-NLG复合催化剂在10 mA cm_-2处的过电势为304 mV,优于商用RuO₂催化剂的322 mV;对于ORR电催化,CoFe/3D-NLG的半波电位达到872 mV,非常接近商用Pt/C催化剂(876 mV).此外,作为可充电锌空气电池的空气电极催化剂,CoFe/3D-NLG展现出了超高的开路电压(1.56 V)、高功率密度(213 mW cm_-2)以及超低充放电电压(0.63 V),并且具有良好的充放电循环稳定性.CoFe/3D-NLG优异的ORR/OER电催化性能主要归因于以下两点:1)大量的吡啶氮-钴活性位点极大地加快了缓慢的氧电催化动力学,提高了每个活性位点的ORR/OER本征催化活性;2)丰富的层间大孔和面内介孔多级孔结构促进了整个石墨烯结构中的高效传质,因而在电催化过程中吡啶氮-钴活性位点得以充分暴露于电解液中.     

BEPCII直线加速器数字延时触发器的设计与实现

针对北京正负电子对撞机II期(BEPC II)直线加速器升级改造过程中束流位置探测器(BPM)电子学对外部触发信号的需求,设计了一台高精度延时控制、上升时间短和参数灵活调节的数字延时触发器。采用FPGA(现场可编程门阵列)作为主控制器展开设计,重点介绍了基于FPGA的边沿检测模块和多通道延时处理模块的设计与仿真,描述了FPGA和驱动电路的设计方案以及在直线加速器上的应用。经测试,延时可调范围4 ns^4μs,最小步进4 ns,步进误差0.125%;上升时间2 ns,延时抖动135.4 ps。     

原子层沉积氧化铝薄膜摩擦学性能研究

不同温度条件下,采用原子层沉积(ALD)技术在单晶硅基底表面制备了Al2O3薄膜.利用原子力显微镜观察了Al2O3薄膜的表面形貌和粗糙度,利用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度,并通过UMT-2型往复摩擦磨损试验机(球-盘接触方式)考察了制备温度、载荷和对偶球对Al2O3薄膜的摩擦学性能的影响.结果表明:不同温度条件下制备得到的Al2O3薄膜的粗糙度不同；制备温度为100和200℃的Al2O3薄膜的摩擦性能较优；在所用载荷范围内,摩擦系数存在最低值；与不同对偶球对摩时,由于对偶球硬度不同,Al2O3薄膜呈现不同的摩擦磨损现象.     

广义扩展有限元法及其在裂纹扩展分析中的应用

结合广义有限元法(GFEM)和扩展有限元法(XFEM)的特点,提出了一种新的数值方法——广义扩展有限元法(GXFEM)。阐述了广义扩展有限元法的基本原理,对相关公式进行推导,探讨数值实施中需注意的重要问题,给出利用广义扩展有限元法进行断裂分析时应力强度因子的计算方法,编写了广义扩展有限元法程序。通过算例进行了应力强度因子的计算,模拟了结构裂纹的扩展过程。算例结果表明,利用广义扩展有限元法计算裂纹扩展问题,不需要进行过密的网格划分,且网格在裂纹扩展后无需重新剖分,具有相当高的计算精度。     

某复杂铝土矿中高岭石与一水硬铝石的分离方法问题研究

研究了某低品位复杂铝土矿中高岭石与一水硬铝石矿物相分离的传统选择性溶剂(HF溶液)的不适应性问题。物质组成分析指出,由于此类物料中伴生有含钠(钠长石)和含镁(铁质角闪石)等脉石类矿物,所以在用HF溶液浸取高岭石的反应过程中,与Al 3+同步进入浸出液中的Na+和Mg2+等,又与F-反应,形成NaMgAlF6·xH2O次生沉淀,且其与一水硬铝石矿物相一并留于余渣中,而直接干扰测定。因此,对H2SO4溶液作为选择性溶剂的可替代性问题进行了验证。结果表明:试样于500℃预焙烧后,用H2SO4(12mol/L)溶液沸水浴浸取分离高岭石,于余渣中测定一水硬铝石,可获得比较满意的结果。同时,对钠长石等其它含铝矿物干扰测定的校正方法问题,也进行了探讨。     

金属醇盐法制备Ta2O5气凝胶

 以乙醇钽为前驱物,采用金属醇盐溶胶-凝胶技术,获得了Ta₂O₅湿凝胶,分析了不同条件下的溶胶-凝胶过程,并初步探讨了凝胶过程机理。Ta₂O₅的溶胶-凝胶过程主要受到水量、催化剂用量及钽源浓度等因素的影响：体系在强酸性条件下凝胶,且随着酸性的增强,体系凝胶时间明显缩短;当水量较少时,凝胶时间随水量的增加而增加,但当水量增加到一定程度时,体系凝胶时间基本不变;实验证明,通过增大溶剂用量,体系凝胶时间延长,气凝胶理论密度降低。通过对溶胶-凝胶过程的控制,结合超临界干燥技术,获得了密度低至44 mg/cm³的Ta₂O₅气凝胶样品。