Fe—Ce—N—O,Fe—Y—N—S溶液的热力学研究

本文主要研究了在1570～1650℃范围内Fe-Ce-N-O、Fe-Y-N-S溶液的热力学性质,得到主要结果如下:(1)铈、钇增加氮的溶解度,氧轻微地增加氮的溶解度,硫轻微地减少氮的溶解度;(2)铈、钇、氧、硫与氮的相互作用系数与温度的关系。e_N~(Ce)=(-6230/T) 2.670,e_N~Y=(-6640/T) 2.986,e_N~O=(-3497/T) 1.650,e_N~S=264/T-0.128;(3)铈、钇脱氮产物为CeN、YN;(4)铈、钇脱氮常数与温度的关系:1gK_(CeN)-(-20960/T) 7.972,1gK_(YN)=(-20440/T) 7.863。     

铈在低硫16Mn钢中的物理化学行为

研究了铈在低硫([S]<50ppm)16Mn钢中的物理化学行为,并测定了钢中铈的固溶量。少量铈仍有脱氧、脱硫、控制夹杂形态、细化晶粒等作用。钢中加入铈后生成铈夹杂物的顺序为CeAlO_3、Ce_2O_2S、Ce_2O_3、Ce_XS_Y。当Ce/S=1.90时,钢中MnS夹杂完全被铈夹杂物取代,钢呈现出最佳冲击性能。在Cewt％=0.002～0.0065范围内,用ICP光谱直接测定铈固溶量约为4ppm。     

铸铁基体中铈化合物的分析与探讨

本文以铈铸铁为研究对象,通过光学显微镜和扫描电镜观察、X射线衍射、透射电镜选区电子衍射及电子探针分析等手段,鉴别出含铈铸铁基体中除存在有Ce_2O_3、Ce_2O_2S和Ce_2S_3等稀土氧、硫化合物外,尚存在着Ce_2Fe_(17)、CeC_2、CeFe_2二元铈化合物和Fe_4Ce_4C_7三元铈化合物。发现铸铁中的CeFe_2和Ce_2Fe_(17)相中固溶有碳。     

Ce_2O_3-CaO-CaF_2三元渣系中Ce_2O_3的活度研究

实验测得1600℃时CeO_2-CaO-CaF_2及Ce_2O_3-CaO-CaF_2渣系的熔化范围,依据反应(Ce_2O_3)+3C_(石墨)=2[Ce]_(Sn)+3CO↑,测定了Ce_2O_3-CaO-CaF_2渣系Ce_2O_3的活度,绘制了Ce_2O_3与CeO_2的等活度图,并对高温低氧分压情况下CeO_2向Ce_2O_3的转变问题进行了热力学分析。实验表明,当CeO_2配料浓度不变时,渣中Ce_2O_3的活度随CaO含量的增加而增加;当CaO浓度不变时,Ce_2O_3的活度随CeO_2配料的增加而增加。     

尿素研磨燃烧法合成Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化分解的研究

采用尿素研磨燃烧法快速制备Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体催化剂,考察不同焙烧温度下Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体常压下催化分解乙硫醇的活性。利用XRD,TEM,BET,H2-TPR,XPS和Raman等方法对催化剂的物化性质、表面结构进行研究。结果表明:Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化降解有较好活性。在一定范围内升高焙烧温度有利于更多Zr4+进入Ce O2晶格,从而增加氧空位浓度,但过高的温度会使催化剂颗粒团聚,并降低催化剂表面吸附氧的相对含量,导致催化剂比表面积降低。600℃焙烧的Ce0.8Zr0.2O2固溶体表现出对乙硫醇催化分解最佳活性,得益于催化剂表面Ce3+浓度、氧空位浓度与比表面积的协同作用。一方面,这些表面Ce3+浓度与催化剂氧空位浓度,有利于氧迁移,对催化分解反应有促进作用,另一方面催化剂比表面积越大,越有利于反应物吸附、暴露更多活性位点,进而增加催化活性。     

一锅法合成Ce_xZr_(1-x)O_2固溶体催化剂用于热化学循环分解CO_2制CO

采用一锅蒸发诱导自组装法(EISA)制备了一系列不同铈锆物质的量比的铈锆固溶体催化剂,用TGA研究了其热化学循环分解CO_2制CO的催化性能,并采用XRD、Raman光谱、H2-TPR、XPS、SEM和N_2吸附-脱附等手段对催化剂的物相结构、还原性能和表面化学性质进行了表征分析,用热重分析(TGA)研究了铈锆固溶体对热化学循环分解CO_2制CO的催化性能。结果表明,随着Ce/Zr物质的量比增加,铈锆固溶体催化剂的CO_2高温分解活性先增大后减小。Ce/Zr物质的量比为1的Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2催化剂由于具有较多的晶格缺陷和氧空穴,氧迁移能力强,催化活性高,而Ce/Zr物质的量比为3的Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2催化剂具有相对稳定的氧空穴数,循环稳定性好。循环反应后,所有的催化剂均出现了一定程度的烧结,且富锆固溶体发生了相分离,这可能会影响催化剂的性能。     

电位滴定法测定混合稀土中的铈含量

容量法测定混合稀土中铈的含量,通常系采用硫酸亚铁铵法,应用此法,测定条件不易控制,重现性差。本文提出用电位滴定法测定。测定原理为:在pH值为4—5的溶液中,铈(Ⅳ)与钼磷酸能形成稳定的三元杂多酸阴离子[CeL_2]~(10-)(L=PMo_(11)O_(39)~(7-)),导致铈(Ⅳ)氧化还原电位锐降(E_[CeL2]~0~(10-)/[CeL2]~(11-)=0.72伏),因此不必按照硫酸亚铁铵法那样需用Ag~+离子为催化剂即可容易地将铈(Ⅲ)定量地氧化成高价态。但所形     

熔渣中铈扩散系数的测定

在1350～1450℃温度范围,借助放射性同位素~(141)Ce,用瞬时平面源法测定了铈在熔渣中的扩散系数。在CaO—SiO_2—Al_2O_3渣中D=0.136exp(-34800/RT),在CaO—SiO_2—Al_2O_3—CeO_2渣中D=1.68×10~(-2)exp(-32500/RT)。实验表明,毛细管径大于4毫米时,将很难限制对流作用的干扰。铈在渣中的扩散可能以简单阳离子的形态进行。     

Fe—C—Sb—Ce,Fe—C—Sb—Y溶液中热力学性质的研究

用金属溶液与高熔点的金属间化合物平衡方法,研究了1300～1500℃含微量氧、硫的Fe-C-Sb-Ce,Fe-C-Sb-Y溶液的热力学性质。经X射线衍射确定平衡产物分别为化合物CeSb、YSb.研究得到反应式CeSb=[Ce]+[Sb]和YSb=[Y]+[Sb]的平衡常数与温度的关系;铈与锑、钇与锑的相互作用系数与温度的关系;CeSb_(s)和YSb_(s)的标准生成自由能与温度的关系。     

含Ce水滑石基复合氧化物对混合染料的光催化性能

将具有光催化活性的Ce O_2和锌锡水滑石进行复合,经焙烧得到光催化性能较高的Ce O_2/Zn O/Sn O_2复合氧化物。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射图谱(UV-Vis DRS)技术对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行表征,并利用密度泛函理论(DFT)计算样品的态密度,分析其电子能态结构。以甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的混合溶液(C_(MO)∶C_(MB)=1∶1)模拟染料废水,研究Ce O_2含量和焙烧温度对复合氧化物光催化降解混合染料的影响。结果表明:随着Ce O_2含量和焙烧温度的增加,复合氧化物的结晶度及对MO和MB的光催化活性得到增强;同时,复合氧化物对混合染料中MO的降解率优于MB。其中Ce O_2含量为20%,焙烧温度为700℃时的复合氧化物表现出最佳的光催化性能,对混合染料中MO和MB的降解率分别达到96.7%和95.0%。结合实验结果和理论计算,推测了混合染料中MO和MB的降解路径。     

杂原子(Zr,Y)掺杂的铈基催化剂中氧物种与其催化CH_3SH分解的活性/稳定性之间的关系（英文）

铈基催化剂因其优异的储放氧能力被广泛地应用于多种催化反应.铈基材料作为催化剂在CH_3SH(甲硫醇)分解反应中的应用也因其产物简单、易处理而受到越来越多的关注.本课题组在前期研究中发现,纳米二氧化铈在CH_3SH催化分解反应中表现出较高的催化活性,然而催化剂却在很短时间内快速失活.为进一步提高铈基氧化物的稳定性,我们通过引入稀土元素对氧化铈催化剂进行改性,结果发现其稳定性明显提高;同时催化剂稳定性与氧空位数量有关,氧空位数量越多,催化剂越稳定.然而,目前关于氧空位对催化CH_3SH分解反应的具体作用,CH_3SH在铈基材料上的失活机理以及氧物种与催化行为之间的相互关系尚不清楚.因此,有必要进一步研究氧空位对提高催化稳定性的贡献并揭示催化行为与氧物种之间的相互关系.本文通过微波辅助柠檬酸络合法制备一系列杂原子(Zr,Y)掺杂的铈基催化剂CeO_2,Ce_(1-x)Z_rxO_2,Ce_(1-x)Y_xO_2-δ(x=0.25,0.50,0.75,1.00),通过考察锆、钇杂原子价态和离子半径对CH_3SH催化分解活性和稳定性的影响来探索铈基催化剂中氧空位的作用及氧物种与催化行为之间的关系.其中,氧物种与催化行为之间的关系可包括两类:(1)表面晶格氧与催化活性之间的关系;(2)体相晶格氧迁移与催化稳定性之间的关系.催化性能和表征结果表明,铈基氧化物中表面晶格氧对CH_3SH催化转化起着至关重要的作用.Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2在CH_3SH的催化分解中表现出更高的催化活性,这是由于Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2有更多的表面晶格氧、活性氧物种及良好的氧化还原性能.Ce_(0.75)Y_(0.25)O_2-δ也表现出更好的催化稳定性,这是由于催化剂中有更多的氧空位,它们会促进体相晶格氧迁移到催化剂表面以补充表面晶格氧.此外,Ce与杂原子之间化学价差极大地影响着表面晶格氧含量以及催化剂中体相氧的迁移率,进而影响铈基催化剂的活性和稳定性.     

金属镧在碳饱和铁水中脱硫的热力学研究

用直接法对1300～1500.℃碳饱和铁水中[La]-[S]平衡关系进行了研究。镧的脱硫常数与温度的关系为:lgK_(Las)=-23257T~(-1)+7、39,碳饱和铁水中镧的表观脱硫常数与温度的关系为:lgK″_(LaS)=-2897T~(-1)-3、49;硫化镧在碳饱和铁水中标准生成自由能与温度的关系为:△G°_(LaS)=-10640O+33、81T(cal/mol)=-445180+141、46T(J/mol);镧在碳饱和铁水中的溶解自由能与温度的关系为 △G°_(La)(1)-[La]=15430—14、11T(cal/mol)=64560-54、04T(J/mol);相互作用系数e_S~(La)与温度的关系为:e_S~(La)=63684T-1+14、99。碳对镧和硫的相互作用系数值的影响正负相反,随温度升高该影响渐小,在1600?℃时这正负影响接近抵消。     

Pt—Re—Sn—K／Al2O3系催化剂的穆斯堡尔谱研究

应用~(119m)Sn穆斯堡尔谱考察了Pt-Re-Sn-K/Al_2O_3系脱氢催化剂,获得了组成相同制法不同的Pt-Re-Sn-K/Al_2O_3系催化剂上各种锡物类的信息,以及Pt、Re、Sn之间的相互作用对生成锡物类的影响。实验表明,Pt-Sn/Al_2O_3催化剂中由于Pt、Sn的相互作用,生成了一定构型的Pt_xSn_y原子簇,其生成的难易与Pt、Sn间相互作用的强弱有关,而Re-Sn/Al_2O_3催化剂中由于Re、Sn间的相互作用较弱,因此该类催化剂上仅有四价(SnO_2)和二价锡(SnO)物类,在Pt-Re-Sn-Al_2O_3催化剂上,由于Re的存在对Pt、Sn间的相互作用有一定影响,故影响着生成的Pt_xSn_y原子簇的结构与性能。     

[2-(2-羟基苯基)亚氨甲基苯硫酚根(2-)-N,O,S](2-甲氧羰基乙基-C,O)氯化锡的合成及性质

利用 2 -甲氧羰基乙基三氯化锡与硫代水杨醛缩邻氨基苯酚 (H2 L)进行反应合成了标题配合物 [2 -(2 -羟基苯基 )亚氨甲基苯硫酚根 (2 -) -N,O,S](2 -甲氧羰基乙基 -C,O)氯化锡 CH3OCOCH2 CH2 Sn Cl L(L=2 -SC6 H4 CH NC6 H4 O-2 ) ,该配合物与二甲基亚砜 (DMSO)、六甲基磷酰胺 (HMPA)等单齿配体反应生成混配配合物 CH3OCOCH2 CH2 Sn Cl LL′(L′=DMSO,HMPA) ,与醇 (ROH)反应生成相应的 2 -烷氧羰基乙基锡配合物 ROCOCH2 CH2 Sn Cl L.通过元素分析、红外光谱、核磁共振谱等对配合物的结构进行了表征 .用 X射线单晶衍射测定了标题配合物的晶体结构 ,晶体属三斜晶系 ,P1空间群 ,Z=2 ,晶胞参数 a=0 .870 4(2 )nm,b=0 .93 93 (3 ) nm,c=1 .45 1 1 (3 ) nm,α=98.0 5 (3 )°,β=1 0 3 .0 3 (3 )°,γ=96.99(3 )°.该配合物具有分子内羰基氧原子和配体 L的硫、氮、氧原子对锡原子配位的畸变八面体结构 .     

稀土双氧配合物的电子结构研究

用INDO方法(间略微分重叠法)研究了[Ce(CO_3)_3O_2]_2~(8-)上的电子结构和化学健。研究结果表明,[Ce(CO_3)_3O_2]_2~(8-)的HOMO主要由双氧离子(O_2~(2-))的反键π~*轨道组成,LUMO主要由四价铈的4f轨道组成。双氧离子通过σ配键和π配键与2个铈离子配位,配位后O—O键增强。与三价铈配合物比较,四价铈配合物中4f轨道对成键的贡献增大。     

钇与氧在铁、镍熔体中的平衡研究

重稀土元素钇在铁、镍液中的脱氧热力学的研究甚少;Bek Z.曾采用间接法测得1600℃铁液中K_(Y_2O_2)=9.5×10~(-20),等由热力学计算出1600℃镍液中K_(Y_2O_2)=2.4×10~(-11)。本文采用浓差定氧和低温无水分离稀土夹杂物电解技术分别研究了1575～1625℃铁液及1500～1600℃镍液中[Y]—[O]平衡,测得钇的脱氧常数和钇与氧相互作用系数与温度的关系。试验用0号纯镍成分(wt％)如下:Ni 99.99、S 0.0005、     

有机杂化锡硫化合物[Ni(tepa)]2 (μ2 -Sn2 S6 )的溶剂热合成及晶体结构

利用溶剂热法合成了有机杂化锡硫化合物[Ni(tepa)]2(μ2-Sn2S6)(1,tepa=四乙烯五胺),其结构和光吸收特性经IR,元素分析和UV表征,晶体结构由X-射线单晶衍射仪测定。1属于四方晶系,空间群为I41/a,晶胞参数:a=0.909 0(17)nm,b=1.305 1(2)nm,c=1.299 2(2)nm,β=92.918(4)°,V=1.539 3(5)nm3,Z=4,Mr=462.89 g.mol-1,Dc=1.997 g.cm-3,μ=3.243 mm-1,F(000)=928,R1=0.070 2,wR2=0.151 2[I>2σ(I)],S=1.075。1中Ni2 离子与tepa配体的5个N原子和[Sn2S6]4-阴离子的一个端基S原子配位,形成了畸变八面体几何构型。[Sn2S6]4-阴离子作为桥连配体,通过端基S原子与[Ni(tepa)]2 配阳离子连接形成了中性的中心对称化合物[Ni(tepa)]2(μ2-Sn2S6)。     

Fe-RE-O系热力学常数的测定

本文应用放射性同位素,通过测定电解液内的稀土含量(排除了夹杂状态的稀土),用固体电解质氧测头测定了氧活度和铁液中Ce-o、Nd-O平衡的平衡常数及相互作用系数。在1600℃时,K_(CeO_2)=7.94·10~(-10),e_O~(Ce)=-12.1,K_(Nd_2O_3)=5.01·10~(-16),e_O~(Nd)=-10.5。     

含铈钒基SCR催化剂脱硝性能及SO_2失活机理研究

掺杂Ce到V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂中,并研究其NH_3-SCR脱硝性能及SO_2失活机理。结果表明,V_1W_5Ce_6 Ti表现出更好的脱硝活性。采用XRD、BET、FT-IR、TG-DSC、XPS等手段表征分析Ce对催化剂性能的影响,并提出V_1W_5Ce_6Ti硫失活机理。结果表明,Ce、V、W都能在催化剂中很好的分散,当Ce的掺杂量达到8%时,有明显的CeO_2特征峰出现。在250℃时,V_1W_5Ti(U)表面会有NH4HSO4和(NH_4)_2SO_4生成。掺杂Ce后,V1W5Ce6Ti催化剂的Brnste酸位和表面化学吸附氧都增加。Ce与烟气中的SO_2和H_2O结合生成硫酸铈盐,从而抑制硫酸铵盐的生成。同时也阻断了Ce~(3+)与Ce~(4+)氧化还原循环,破坏V-O-Ce结构,造成催化剂活性下降。     

复合电解质Ce0.8Gd0.2O2-α-(Li/K)2CO3的中温燃料电池性能

用溶胶凝胶法低温(900℃,通常高温烧结温度为1400℃)制备了Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-α),并与(Li/K)_2CO_3共熔体进行复合。XRD结果表明(Li/K)_2CO_3与Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-α)复合后没有发生化学反应,SEM结果表明复合电解质致密无孔洞。考察了复合电解质在400~600℃下干燥氮气气氛中的电导率,结果表明,温度为600℃时,复合电解质的电导率达到最大值6.4×10~(-2)S·cm~(-1),高于单一CeO_2材料在相同条件下的电导率。氧分压与电导率关系曲线表明复合电解质具有良好的氧离子导电性。H_2/O_2燃料电池性能测试表明,复合电解质GDC-SG-LK在600℃开路条件下的电解质阻抗、极化阻抗分别为2.7和0.8Ω,最大输出功率密度为267mW·cm~(-2)。