CeO2纳米层对多层载体x-CeO2/3DOM Al2O3负载纳米Au催化剂催化柴油炭烟燃烧活性的影响

与汽油车相比,柴油车具有CO2排放低、寿命长和经济性好等优点,所以近年来受到广泛关注并被大量使用.但是,柴油车在使用过程中会产生大量炭烟颗粒物(PM),对大气环境和人类健康造成很大威胁.因此,开展这方面的基础研究具有重要的科学意义及环境保护意义.催化柴油炭烟燃烧反应是一个气-固-固多相深度氧化反应,由于PM的粒径远大于传统催化剂,导致PM不能进入催化剂孔道内部,造成催化剂活性比表面积利用率较低.设计并制备大孔径的三维有序大孔结构(3DOM)的催化剂,能够减小反应扩散阻力,增加催化剂与炭烟颗粒物的有效接触,加快反应进行.另外,可以通过在3DOM氧化物表面担载其它活性组分,提高催化剂的氧化还原性能,进而提高其活性.CeO2有很好的储放氧性能,在柴油车尾气净化催化剂中较为常见,但是单一的CeO2热稳定性较差,高温下容易烧结,使得比表面积减小,并且失去储氧能力,造成催化剂失活.文献中较常见的解决办法是在CeO2中掺杂其它阳离子,如Zr4+,Pr3+,Al3+,La3+及Y3+等离子,以提高CeO2的抗高温烧结能力.此外,研究报道的催化剂对催化柴油炭烟颗粒物燃烧的峰值温度已经远低于炭烟颗粒物的自燃温度,但是对颗粒物的起燃温度仍普遍较高.我们前期研究结果表明,担载纳米Au颗粒催化剂能够显著降低炭烟燃烧的起燃温度.本文采用胶体晶体模板法制备了3DOM Al2O3载体,利用微孔膜-氨沉淀法担载不同量的活性组分CeO2,制备出一种负载型x-CeO2/3DOM Al2O3催化剂,它既可减少稀土元素用量,降低成本,又因为Al2O3的机械强度较高,还能保证催化剂的机械强度足够好.为了进一步降低催化剂催化炭烟燃烧的起燃温度,利用还原沉积法在多层载体x-CeO2/3DOM Al2O3上负载纳米Au催化剂,制备出不同厚度的CeO2纳米层负载Au催化剂(Au/x-CeO2/3DOM Al2O3).利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、H2程序升温还原和O2程序升温脱附等方法研究了催化剂的结构及物化性质与催化剂活性之间的关系,提出了消除PM反应的可能机理.结果表明,Al3+离子能够部分进入到CeO2中,形成Al-Ce固溶体.由于Al离子半径小于Ce离子,Al3+掺杂后能引起CeO2晶格发生畸变,产生大量缺陷,形成大量氧空位,促进晶格氧的移动,从而使催化剂具有更大的储放氧能力.在Au/x-CeO2/3DOM Al2O3催化剂中,CeO2担载量过高时,氧化铈纳米层较厚,活性组分容易烧结,不利于催化剂活性提高;而CeO2担载量过低,则CeO2纳米层较稀薄,催化剂的氧化还原性能受限,催化剂活性也不高.因此,CeO2的担载量应适当.此外,Au和CeO2之间的强相互作用能够增加Au纳米颗粒表面活性氧物种的数量,从而促进柴油炭烟燃烧反应.活性测试结果表明,担载纳米Au颗粒后,催化剂催化柴油炭烟燃烧的起燃温度均明显降低,在所制备的系列催化剂中Au/20％CeO2/3DOM Al2O3催化剂展示了最高的催化活性,T10,T50和T90分别为267,372和426 oC.     

钾掺杂三维有序大孔结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂合成及其催化燃烧炭烟性能

柴油发动机是一种高效耐用的发动机,具有广阔的应用前景.但柴油车尾气中的炭烟颗粒吸附了许多有毒有害物质,也是城市PM2.5的主要来源之一,对人类生命安全造成极大威胁.因此,降低和消除柴油车尾气中的炭烟颗粒是柴油车尾气净化的重要任务.尾气后处理是炭烟颗粒进入大气环境前的最后一道程序,可有效控制柴油车尾气中炭烟颗粒排放.其中,催化净化催化剂是尾气后处理技术的核心.研究表明,炭烟颗粒催化燃烧是一个气-固-固三相深度氧化反应,因此开发新型催化剂体系,改善催化剂与炭烟颗粒的接触,提高催化剂的本征活性,对于研制高活性炭烟燃烧催化剂具有重要的实际意义. 对于三维有序大孔(3DOM)结构催化剂,大孔有利于炭烟颗粒进入催化剂内部并与活性位点接触,而有序的孔道结构可以促进炭烟颗粒在催化剂孔道内传输.因此,将催化炭烟颗粒燃烧催化剂设计成3DOM结构,可促进炭烟颗粒催化燃烧,提高催化剂活性.研究表明,锰铈复合氧化物材料在炭烟颗粒催化燃烧中表现出比单一的锰氧化物和铈氧化物更好的性能.而将K与Ce和Mn形成复合氧化物,利用三者之间的协同作用,将可使K掺杂3DOM结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂具有更高的催化活性.本文利用胶体晶体模板法成功制备了3DOM结构的Mn0.5Ce0.5Oδ复合氧化物,并采用简单的等体积浸渍方法成功制备了不同K担载量的K掺杂3DOM结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂(K-MCO).表征结果表明, K-MCO催化剂具有贯通有序的大孔结构,但焙烧温度和焙烧时间会对大孔结构的规整性有一定影响;催化剂中K含量、焙烧温度和焙烧时间对K-MCO的晶型影响较大,催化剂中出现了一个新的晶相K2Mn4O8.另外, K含量、焙烧温度和焙烧时间对催化剂的氧化还原性能也有较大影响.评价结果表明,所制催化剂对炭烟催化燃烧均具有较高活性,其中20% K-MCO-4h催化剂活性最高,催化燃烧炭烟的T50(炭烟的最大燃烧峰值)为331oC, CO2选择性为95.3%.催化剂的大孔结构效应以及K, Mn和Ce三者间的协同作用有利于提高催化剂催化燃烧炭烟的活性.另外,由于柴油车尾气排气口温度范围为175–400 oC,而本文所制催化剂催化燃烧炭烟的温度低于400 oC,因此该催化剂可以在柴油车尾气排气口温度范围内进行炭烟催化燃烧.由于具有合成步骤简单、活性高以及成本低等优点,该催化剂在实际应用方面具有广阔前景.     

异型头部弹体增强侵彻性能机理研究

为了了解理想刚性弹丸的高速/超高速动能侵彻中弹体头部形状对侵彻能力的影响,在空腔膨胀理论基础上,基于双卵形异型头部设计,分析了头部形状系数与双卵形特征参数的依赖关系,得到了不同异型头部弹体对侵彻性能的影响规律,提出了具有较小侵彻阻力的异型头部侵彻体设计方案。与不同头部侵彻实验结果对比表明,本文的分析方法合理可行,可为高速侵彻体头部形状设计提供参考。     

基于边缘方向投影的棋盘格角点亚像素细化

随着视觉测量技术在工程中的推广,越来越多的视觉标定和测量需在车间现场由非专业人员执行,这会造成拍摄的棋盘格图像中包含较多的噪声。为了实现噪声下棋盘格角点稳健、精确的亚像素细化,提出一种基于边缘方向投影的棋盘格角点亚像素细化方法。首先基于非极大值抑制算法计算初始边缘方向,然后基于最小加权二乘拟合法细化边缘方向,最后基于边缘方向最大投影细化棋盘格角点的亚像素坐标。结果表明：在高质量的棋盘格图像中,所提方法的棋盘格边长测量偏差的最大值均小于0.021 mm,棋盘格边长测量偏差的均值均小于0.006 mm;在高斯噪声和角点污染的棋盘格图像中,所提方法的棋盘格边长测量偏差的最大值均小于0.05 mm,棋盘格边长测量偏差的均值均小于0.02 mm。     

高分散隔离活性位催化剂中过渡金属离子结构对丙烷选择氧化反应性能的影响

考察了碱金属K修饰的SiO2负载极低含量过渡金属的高分散隔离活性位系列催化剂(K-M/SiO2(n(K)∶n(M)∶n(Si)=10∶1∶1000),M=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)的丙烷选择氧化催化性能,并运用UV-Raman和CO2-TPD等方法,对该系列催化剂进行了结构和物化性能表征,探讨了催化剂的表面离子结构与催化反应性能之间的关系。 发现钾修饰的SiO2负载过渡金属高分散隔离活性位催化剂上过渡金属离子的组态结构,对丙烷选择氧化反应性能有重要影响。相对稳定的全充满或无d电子的表面离子结构有利于选择氧化反应进行,而存在多种价态的相对不稳定的离子结构有利于深度氧化的进行。 这一离子结构与丙烷选择氧化催化性能的关系与前期乙烷选择氧化规律相似,进一步说明在高分散隔离活性位催化剂中,过渡金属离子的电子组态结构是影响低碳烷烃选择氧化反应性能的最重要因素。     

先驱体聚合物粘结法制备SiC纳米多孔陶瓷

采用SiC纳米粉体与聚碳硅烷(PCS)为原料低压成型低温烧结制备SiC纳米多孔陶瓷,研究了PCS含量对烧成纳米多孔陶瓷性能的影响。SEM和AFM微观形貌分析表明,PCS裂解产物将SiC纳米颗粒粘结起来,烧成陶瓷内部有大量的纳米孔存在。烧成SiC纳米多孔陶瓷孔径分布呈单峰分布、孔径分布范围窄,随着PCS含量的增大烧成多孔陶瓷强度增大,但孔隙率降低、烧结过程中坯体尺寸线收缩率增大。PCS含量为20wt%时三点弯折强度为36.8MPa,孔隙率为39.5%,平均孔径为49.3 nm。     

鞍形膜结构在冲击载荷作用下的振动特性

以鞍形膜结构为研究对象,研究了冲击载荷作用下鞍形膜结构的振动问题。首先推导了冲击载荷作用下的结构振动非线性微分方程,该方程中考虑了膜材的正交异性,空气阻尼以及膜材变形的几何非线性。然后假设一小球以某确定的冲击速度差冲击膜面,模拟冲击荷载。最后利用随机摄动法求解方程,得到鞍形膜结构振动响应的位移函数,通过该函数分别对膜面预张力、拱跨比以及小球速度差进行参数分析。同时,对鞍形膜结构的振动进行数值模拟,并与解析理论作对比分析。结果表明鞍形膜结构振动位移会随着膜面预张力或拱跨比的增大而减小,同时也会随着速度差的增大而增大。由此可知该理论模型研究鞍形膜结构在冲击载荷作用下的振动特性是可行的,得到的结果能够准确地预测膜结构响应规律。     

含三芳胺基的单环金属铂配合物的合成及其光物理与电化学性质

通过Ullmann反应和环金属化反应合成了两种新型含三芳胺基的单环金属铂配合物: [N,N-二(4-叔丁基苯基)-4-(2'-吡啶基)苯胺-C3, N1](二苯甲酰基甲烷)合铂(Ⅱ)[(BuPhNPPy)Pt(DBM)]和[N,N-二苯基-4-(2'-吡啶基)苯胺-C3, N1](二苯甲酰基甲烷)合铂(Ⅱ) [(PhNPPy)Pt(DBM)], 探讨了分子结构和反应条件对合成反应的影响, 环金属化反应的产率达到87.0%. 研究了单环铂配合物的紫外-可见光谱、光致发光和电化学性质. 研究结果表明, (PhNPPy)Pt(DBM)和(BuPhNPPy)Pt(DBM)的氧化-还原电位分别为0.80, -1.63 V和0.93, -1.45 V; 它们都具有很强的紫外吸收和光致发光性能, 其中(PhNPPy)Pt(DBM)的最大紫外吸收峰为346 nm, 最大荧光波长为537 nm, (BuPhNPPy) Pt(DBM)的最大紫外吸收和荧光波长相应红移7~13 nm.     

核壳结构分子筛基催化剂设计及柴油机尾气脱硝反应机制研究进展

柴油机尾气排放的氮氧化物(NO_x)是造成环境污染的主要污染源之一。氨选择性催化还原(NH₃-SCR)技术是目前最有效的NO_x控制技术,而NH₃-SCR催化剂的催化活性是该技术的核心。如今,分子筛基NH₃-SCR催化剂已在该领域工业化并被广泛应用。但是,随着环保法规日益严苛及柴油机尾气“零排放”要求实施,开发具有更加优异催化活性以及抗中毒性能的分子筛基催化剂,特别是核壳结构催化剂显得尤为重要。本综述着重介绍了三种常用的Beta、ZSM-5、SSZ-13分子筛为内核的核壳结构分子筛基催化剂在NH₃-SCR反应中最新的研究进展。还总结了抗高温水热老化,抗硫中毒,抗碳氢中毒以及抗碱金属中毒的反应机理,并解释了核与壳之间的界面效应在该反应中所起的重要作用。最后,对核壳结构分子筛基催化剂未来的发展和应用前景进行了展望。     

Green-Yellow Electrophosphorescence from di [2,5-diphenyl- 1,3,4-oxadiazole C2′ , N^3] Platinum（Ⅱ） Doped PVK Devices

Employing a blend of poly (N-vinylcarbazole) (PVK) and 5-biphenyl-2-(4-tert-butyl)phenyl-1,3,4-oxadiazole) (PBD) as host matrix and a novel bicyclometalated Pt-complex containing 1,3,4-oxadiazole moiety as guest matrix with 2 wt. % doping concentration, we have demonstrated efficient phosphorescence-based polymer lightemitting devices (PLEDs). The devices emitted intense green yellow electrophosphorescence. No emission from either PVK or PBD was observed for the devices. The electroluminescence spectrum exhibited three primary peaks at 525nm, 568nm and 608nm. A maximum external quantum efficiency of 2.3% ph/el and a luminous efficiency of 3.Scd/A were achieved at a current density of 3.4mA/cm^2. The results demonstrate that highly efficient electrophosphorescence can be achieved from platinum complex-based polymer light-emitting devices.