稀土氧化物改性MoS_2基复合涂层的制备及其摩擦学特性研究

以La_2O_3和CeO_2对关节轴承用MoS_2基复合涂层进行改性处理,并通过摩擦学性能和粘接性能试验优化出La_2O_3的最佳含量为4%,CeO_2的最佳含量为2%。用空气喷涂法将优化后的涂层喷涂在自润滑关节轴承内圈表面制备自润滑关节轴承,并在自制的摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对涂层表面形貌和化学成分进行了表征和分析。结果表明,改性前的MoS_2基涂层对关节轴承起到一定的减摩润滑效果,但摩擦对偶面磨损严重,出现微裂纹,MoS_2发生氧化反应,降低了涂层质量,发生了严重的磨粒磨损和粘着磨损;经稀土改性后,关节轴承摩擦学性能得到明显改善,稀土有效抑制了MoS_2的氧化,对偶面有良好的转移膜生成,发生轻微的磨粒磨损。由于CeO_2对涂层的强化作用较弱,磨损过程中有部分CeO_2脱落,因而改性效果次于La_2O_3。     

Nd_2O_3陶瓷介质的介电性质

Nd_2O_3是一种用途非常广泛的稀土原料,在电子工业、激光技术、冶金工业、农业和轻工业等多个领域中都有应用。如电子工业中,它作为一种添加剂来改善电子陶瓷的性能;在磁性材料中,钕铁硼磁体被称为当代“磁王”;在激光晶体中,通过Nd_2O_3原料改性晶体性能也已被广泛地采用。过去人们对稀土氧化物的研究,一般是从化学或化学物理的角度出发,而对于它们的物理性能,特别是介电性质的研究尚少。我们曾对CeO_2陶瓷介质     

三价稀土碳酸盐的制备及热分解产物在冰晶石-氧化铝熔体中的溶解度

不同价态的稀土氧化物,在熔盐中的溶解度差异很大。用碳酸盐沉淀工艺可方便地使稀土碳酸盐中的稀土呈三价状态。在1000℃的冰晶石熔体中,Ce_2O_3的溶解度为13.6Wt％,约为CeO_2溶解度的10倍。由碳酸盐工艺制得的三价轻稀土氧化物因其结构疏松,活性大,溶解速度较快,在冰晶石熔体中的溶解度为14.9Wt％。同样条件下,经灼烧而得的其他轻稀土氧化物(RE_xO_y),在熔体中溶解很慢,且其中的CeO_2在渣中被富集。     

助催化剂Sm2O3对甲烷化镍催化剂的作用

金属镍催化剂广泛地应用于石油、化肥等工业.八十代初,人们发现稀土氧化物能有效地提高甲烷化镍催化剂性能,并加强了对其添加效应以及作用机理的研究.但此类报道主要集中于La_2O_3、CeO_2等,而对其它稀土氧化物报道甚少.本文采用XRD、TEM、XPS和TPSR等手段,探讨了添加Sm_2O_3对甲烷化镍催化剂的作用,并比较了2种浸渍法所产生的结果.     

稀土氧化物对甲烷蒸汽转化反应NiO／α—Al2O3催化剂的影响

用微型反应器和XRD等技术研究了稀土氧化物(RE_xO_y)对甲烷水蒸汽转化反应NiO/α-Al_2O_3催化剂性能的影响。结果表明,制备方法(如浸渍顺序)和稀土氧化物的种类均影响催化剂组份镍的分散度。稀土氧化物是通过抑制镍的晶粒长大、金属镍的氧化以及NiO-Al_2O_3间的相互作用,改善了催化剂的活性、稳定性和抗高温水蒸汽作用的能力。稀土氧化物对镍系催化剂的稳定效应与金属和添加剂间的相互作用有关。     

氧化铈对M80S20喷涂层和喷焊层显微组织及耐磨性的影响

通过光学金相和扫描电镜观察、X射线能谱和X射线衍射分析及干滑动磨擦磨损试验,探讨了稀土氧化物(CeO_2)对M_(80)S_(20)合金喷涂层和喷焊层的显微组织及耐磨性的影响。试验结果表明,加入8％CeO_2可以明显改善喷涂层和喷焊层的显微组织,提高显微硬度和耐磨性。     

TPR法研究轻油转化制氢催化剂还原性能——CeO_2促进还原的研究

用TPR法研究了烃类蒸气转化制氢催化剂还原性能。发现这类催化剂的还原符合核化模型。镍与催化剂中其它组分相互作用影响催化剂的还原,MgO和水泥的加入均提高了NiO的还原温度,稀土氧化物的加入可降低NiO-MgO体系的还原温度。由TPR曲线峰形分析求得了RKN,TDRE-3和ICI-46-1以及其它含CeO_2催化剂还原动力学参数。发现CeO_2的加入减少了催化剂的还原活化能,且还原活化能与镍的分散度之间有较好的对应关系,即镍铈比(Ni/Ce)分散得越均匀,则还原活化能越低。提出了CeO_2促进还原的机理。     

TPR法研究轻油转化制氢催化剂还原性能——CeO2促进还原的研究

用TPR法研究了烃类蒸气转化制氢催化剂还原性能。发现这类催化剂的还原符合核化模型。镍与催化剂中其它组分相互作用影响催化剂的还原, MgO和水泥的加入均提高了NiO的还原温度,稀土氧化物的加入可降低NiO-MgO体系的还原温度。由TPR曲线峰形分析求得了RKN,TDRE-3和ICI-46-1以及其它含CeO_2催化剂还原动力学参数。发现CeO_2的加入减少了催化剂的还原活化能, 且还原活化能与镍的分散度之间有较好的对应关系, 即镍铈比(Ni/Ce)分散得越均匀, 则还原活化能越低。提出了CeO_2促进还原的机理。     

CeO_2对Ni-Cu/HZSM-5催化剂在生物油加氢脱氧反应中抗积炭性能的影响

将CeO_2氧化物添加到Ni-Cu基催化剂中,研究了CeO_2加入量对生物油加氢脱氧过程中催化剂表面积炭行为的影响。采用热重分析、X射线光电子能谱和拉曼光谱等对CeO_2加入前后催化剂表面的积炭量、微结构、积炭动力学和不同类型炭(软积炭、硬积炭和石墨炭)的转变行为等进行了研究。结果表明,CeO_2的添加量及反应温度对催化剂的抗积炭能力及积炭的类型均具有显著的影响;在反应温度为270℃、CeO_2的添加量为15%时,Ni-Cu基催化剂抗积炭性能最好。     

镍基甲烷化催化剂中的助剂作用：Ⅰ.稀土氧化物添加剂的电子效应

本文应用BET、气相色谱,红外光谱,竞争加氢反应和XPS等方法,分别考察了镧,铈、谱、钕的氧化物作为添加剂,对镍在γ-Al_2O_3表面的分散度、甲烷化活性、CO在镍上的吸附态以及表面镍原子的电子状态的影响。结果表明:稀土氧化物添加剂不仅明显地提高金属镍的分散度和甲烷化活性,还可直按影响表面镍原子的电子状态。对不同稀土氧化物,这些效应各异。作者认为利用稀土氧化物添加剂调节表面镍原子的电子状态可能成为改进甲烷化催化剂活性的一个有效途经。     

VO_3/CeO_2(111)催化剂上丙烷氧化脱氢反应活性和选择性的密度泛函理论研究（英文）

低碳烯烃一直以来都是化工行业非常重要的基础原料,一般采用烷烃直接热裂解制得,但该方法耗能很大,经济价值有限.近年来,人们开始尝试利用氧化脱氢反应(ODH)方法制备低碳烯烃,并取得了巨大的研究进展,其中稀土氧化物负载钒氧化物催化剂具有良好的低碳烷烃氧化脱氢性能.本文分析了前人对于钒氧化物负载在CeO_2表面的计算研究结果,并选取了最具代表性的VO_3/CeO_2(111)作为烷烃ODH制烯烃的模型催化剂,详细研究了丙烷在该催化剂体系中发生ODH反应机理.通过使用密度泛函理论,对丙烷在VO_3/CeO_2(111)催化剂上断裂第一根和第二根碳氢键的反应过程进行了理论模拟,并对比了丙烷制丙烯中碳氢键断裂先后的活化能及VO_3/CeO_2(111)催化剂材料自身的电子性质.结果表明该催化剂的电子结构在丙烷氧化脱氢反应中扮演关键角色.在丙烷分子断裂第一根碳氢键的反应过程中,会产生两个自由电子,对其电子结构分析发现,其中的一个自由电子会局域在由VO_3/CeO_2(111)催化剂中五个相关氧原子的2p轨道所形成的新发生局域空轨道(NELS)上,这个独特的新发生局域空轨道只能接受一个电子,另一个电子则会通过丙基在CeO_2表面发生吸附将电子传递到CeO_2表面的Ce原子上;当丙烷分子进一步发生第二根碳氢键断裂反应时,同样会产生两个新的局域电子,其中一个电子局域在Ce的4f轨道上,此时CeO_2表面存在两个局域电子,相互排斥,导致该催化剂上丙烷断裂第二根碳氢键所需的活化能远高于第一根碳氢键.综上,本文对VO_3/CeO_2(111)催化剂上低碳烷烃ODH反应独特的催化活性和选择性给出了较为细致的分析和解释.     

高温镍氢动力电池用镍电极的研究

镍电极在高温充电过程中由于析氧而使充电效率不高,添加稀土化合物可以提高析氧过电位从而抑制氧气的析出,可以显著提高活性物质高温性能.本文选用稀土氧化物Y2O3、Yb2O3、Lu2O3作为添加剂,研究其对镍电极高温性能的影响,并将添加Y2O3与未添加稀土添加剂的电池进行高温性能作比较.研究发现:稀土添加剂可以抑制镍电极充电过程中氧气的析出,提高高温充电效率;同时减少活化周期,降低电池制造成本;另外,添加Lu2O3的正极高温活性物质比容量最高,添加氧化钇的正极高温充电效率最高,且成本最低,最具市场潜力.     

稀土氧化物上SO2和NO的催化还原Ⅰ.催化剂的活化特性和机理

以稀土系列氧化物作为CO还原SO2和NO的催化剂,考察了催化剂的活化过程以及催化剂体相结构的变化.发现稀土系列氧化物的活化与其水合性能密切相关,而活化之后活性相为相应的稀土氧硫化物.探讨了稀土系列氧化物的活化机理.     

高温镍氢动力电池用镍电极的研究

镍电极在高温充电过程中由于析氧而使充电效率不高，添加稀土化合物可以提高析氧过电位从而抑制氧气的析出，可以显著提高活性物质高温性能。本文选用稀土氧化物Y2O3、Yb2O3、Lu2O3作为添加剂，研究其对镍电极高温性能的影响，并将添加Y2O3与未添加稀土添加剂的电池进行高温性能作比较。研究发现：稀土添加剂可以抑制镍电极充电过程中氧气的析出，提高高温充电效率；同时减少活化周期，降低电池制造成本；另外，添加Lu2O3的正极高温活性物质比容量最高，添加氧化钇的正极高温充电效率最高，且成本最低，最具市场潜力。     

高温析氯电催化剂用稀土氧化物的性能

采用热分解工艺制备稀土氧化物电极 ,研究了涂液组分、热分解温度及涂刷次数等对涂层电极性能的影响。对多种稀土化合物电极在70 0℃高温NaCl KCl( 1∶1 ,摩尔比 )熔体中的阳极析氯极化曲线测定结果表明 ,0 6A·cm- 2 的电流密度下 ,一些稀土氧化物可降低析氯过电位50～ 1 1 0mV。多次重复试验的误差小于 3 0mV。另外还从稀土氧化物能带结构的角度对其高温析氯电催化活性进行了解释。     

稀土对钼碲系催化剂的影响

测定了添加轻稀土氧化物的Mo-Te-Fe-Ni催化剂的表面组成、结构及酸度。添加稀土的Mo-Te系催化剂,生成甲基丙烯醛(MAL)的选择性明显增高,收率随稀土的原子序数的增加呈周期性变化,以添加铈为最佳。添加CeO_2的9组份Mo-Te催化剂,不仅其活性增加,而且热稳定性显著增加。     

稀土氧化物在Fe1-xO基氨合成催化剂中的作用规律

 系统考察了稀土氧化物La2O3,Nd2O3,Sm2O3,Dy2O3,Sc2O3和CeO2作为助催化剂对Fe1－xO基催化剂性能的影响．结果表明,稀土氧化物与Fe1－xO作用生成了一种作为隔离体的复合氧化物REFeO3,从而促进了催化剂的还原,这种促进作用随稀土离子半径不同呈规律性变化．添加不同稀土氧化物的Fe1－xO催化剂的还原都存在补偿效应,各系列催化剂还原反应的转效温度与所添加稀土元素的离子半径呈正比关系（CeO2除外）．稀土氧化物可以有效地提高催化剂的低温活性,其添加量的变化对催化剂活性的促进作用规律与对催化剂还原性能的促进作用规律一致．     

非晶态ZrO_2镶嵌的超细CeO_2催化HCl氧化

采用不同方法制备了铈锆复合氧化物催化剂用于催化HCl氧化反应。自发沉积策略制备的CeO_2@ZrO_2催化剂中,超细CeO_2纳米粒子均匀的镶嵌于非晶态ZrO_2中。CeO_2粒子显著的"尺寸效应"使得该催化剂具有更高的Ce~(3+)和氧空位浓度,而较高的Ce~(3+)和氧空位浓度使得催化剂具有优异的低温氧化还原性能和储释氧能力。催化性能测试表明,CeO_2@ZrO_2催化剂展现出最好的催化活性(1.90 gCl2·gcat~(-1)·h~(-1)),同时CeO_2粒子周围非晶态的ZrO_2阻碍CeO_2的高温烧结,提高了该催化剂的稳定性。     

高效CeO_2-MnO_x-Al_2O_3催化剂的制备、表征及催化消除NO性能（英文）

机动车在给人类生活带来便利的同时,也造成了严重的大气污染.其尾气净化成为人们关注的焦点.一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HCs)是机动车尾气中的三大典型污染物,主要通过三效催化(TWC)技术进行脱除.TWC技术涉及几个重要的催化反应,其中CO催化还原NO由于能够同时消除CO和NO两种污染物而引起研究者的极大关注.研究表明,负载型贵金属催化剂在该反应中显示出优异的催化性能,但存在资源匮乏、价格昂贵以及热稳定性欠佳等不足.因此,低价、高效的过渡金属氧化物催化剂成为近年研究重点.稀土金属氧化物CeO_2由于具有良好的氧化还原性能、较高的储释氧容量以及丰富的表面氧空位而被广泛用于CO催化还原NO反应.研究表明,对CeO_2进行离子掺杂可进一步增大其比表面积,改善其氧化还原性能和储释氧容量.并且,我们在先前的研究中还发现,将具有多种可变价态的钛离子或锡离子掺入CeO_2晶格由于掺杂离子能与Ce4+/Ce~(3+)发生电子转移而更有利于改善CeO_2的理化性质.此外,锰氧化物(MnO_x)在氧化还原气氛中容易实现不同价态之间的切换,从而在一些重要的氧化还原反应中表现出优异的催化性能.近年来,有研究者将CeO_2与MnO_x相结合制备了CeO_2-MnO_x催化剂用于NO消除、碳烟燃烧和挥发性有机物(VOCs)氧化等反应,并取得一些有意义的结果.然而,对于实际应用来说,CeO_2-MnO_x催化剂存在比表面积偏小等不足.众所周知,γ-Al_2O_3是一种常用的具有高比表面积和高热稳定性的催化剂载体材料,可有效增大催化剂比表面积.我们前期研究结果表明,通过共沉淀法将Al~(3+)掺入铈基复合氧化物的晶格相比于以γ-Al_2O_3为载体更有利于改善铈基复合氧化物的理化性质和催化性能.因此,我们通过简单的氨水反滴加共沉淀法制备了一系列CeO_2-MnO_x-Al_2O_3(Ce:Mn:Al摩尔比=6:4:x,x=0.25,0.5,1,2)复合氧化物催化剂用于CO催化还原NO反应.并运用X射线衍射、拉曼光谱、氮气物理吸附、氢气程序升温还原、X射线光电子能谱以及原位漫反射红外光谱等表征技术对上述催化剂进行了系统分析.重点考察了Al~(3+)掺杂量对CeO_2-MnO_x-Al_2O_3复合氧化物催化剂理化性质和催化性能的影响.结果表明,在CeO_2-MnO_x复合氧化物中掺入少量Al~(3+)会导致其晶粒尺寸减小,从而增大其比表面积和孔体积,并增加Ce~(3+)和Mn~(4+)的含量.比表面积和孔体积增大有助于催化剂与反应物分子之间充分接触;Ce~(3+)和Mn~(4+)含量增加能分别促进CO物种吸附以及吸附态NO物种脱附、转化和解离.这些变化有利于提高CeO_2-MnO_x复合氧化物在CO催化还原NO反应中的催化性能.最后,基于催化剂的理化性质表征及其催化性能评价,我们尝试提出了一个可能的催化反应机理,以进一步理解CeO_2-MnO_x-Al_2O_3复合氧化物催化剂在CO催化还原NO反应中的优异性能.     

稀土掺杂氨合成球形催化剂的X射线衍射研究

本文用X射线衍射法考察了几种铈、钐氧化物掺杂的氨合成球形催化剂的氧化态结构,并与磁铁矿及未掺杂的A_(110)-5Q型催化剂作了比较。结果表明:不同掺杂催化剂均含有(Fe_3O_4)_(56)F相,但随稀土量增加,(Fe_3O_4)56F相衍射峰强度逐渐减弱,维氏体(Wustite)含量降低。双掺CeO_2和Sm_2O_3的催化剂(831102 SmCe)的这种现象更为明显。据此进一步探讨了铁比(Fe~(2+)/Fe~(3+))、稀土氧化物(CeO_2,Sm_2O_3)和氧化铝对氨合成催化剂结构影响的机制,提出了一些看法。