三功能策略设计制备具有优异低温抗积碳性能的Ni-CeO2@SiO2催化剂催化甲烷干重整反应

随着全球人为温室气体排放量(主要是甲烷和二氧化碳)的增加,全球变暖的趋势逐渐增加,因此,迫切需要通过各种技术来捕获和利用这些温室气体.甲烷干气重整反应(DRM)可以有效地将甲烷和二氧化碳这两种资源丰富、价格低廉的温室气体转化为高附加值化学品,减少它们向大气排放.尽管DRM工艺的应用具有许多优势,但是反应期间碳沉积和活性组分的烧结是阻碍其工业应用的两个主要原因.这些碳沉积物可能覆盖活性中心或阻塞催化剂的孔道,从而导致催化剂活性降低.镍基催化剂因其价格低廉、初始活性高和资源丰富而得到广泛的应用.但应用于DRM反应的Ni基催化剂在反应中容易烧结和积碳,导致催化剂迅速失活.为解决上述问题,本文从三功能策略角度出发,即SiO2壳层的限域作用和Ni-Ce之间的协同作用以及CeO2的消除积碳作用,采用原位一锅法设计合成了一种限域型Ni-CeO2核壳结构催化剂(Ni-CeO2@SiO2).通过X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线光谱、N2吸附/脱附、氢气程序升温还原和脱附、氧气程序升温脱附、拉曼光谱、热重分析和原位漫反射红外傅里叶变换光谱测试对催化剂进行了系统的表征,来揭示催化剂的理化性质和反应机理.催化剂应用于甲烷干气重整反应结果表明,在温度区间为550～800℃时,与传统浸渍法合成的催化剂相比,Ni-CeO2@SiO2催化剂具有更高的活性.高温800℃下的稳定性测试结果显示,传统浸渍法合成的催化剂在反应20 h后就出现了大量的积碳且活性下降明显;而Ni-CeO2@SiO2催化剂在800℃下反应100 h后未检测到积碳,并且催化剂中的Ni纳米颗粒的平均粒径从5.01 nm仅增长到5.77 nm,表现出很好的高温抗积碳和耐烧结性能.值得注意的是,Ni-CeO2@SiO2催化剂在低温600℃(形成碳沉积的最可能温度区域)下反应20h后也未检测到积碳的形成,表现出催化剂良好的低温稳定性和抗积碳性能.这可能归因于对Ni-CeO2@SiO2催化剂的三功能作用,即多孔二氧化硅壳层的限域作用、Ni与CeO2之间强的金属-金属氧化物相互作用以及具有丰富活性氧物种CeO2的消除积碳的作用.通过原位漫反射红外傅里叶变换光谱测试来探究反应机理.结果 表明,DRM反应在Ni-CeO2@SiO2催化剂上遵循L-H机理,添加CeO2可以消除碳沉积并促进CO2活化.该三功能策略为设计其他应用于DRM的高性能催化剂提供了指导,有望加快该工艺的工业化.     

K_2CdSnS_4的溶剂热合成与晶体结构(英文)

利用溶剂热法合成了层状硫代锡(Ⅲ)酸镉(Ⅱ)化合物K2CdSnS4。单晶X-射线衍射分析结果表明,化合物属单斜晶系,C2/c空间群,a=1.102 1(5)nm,b=1.103 0(5)nm,c=1.515 1(10)nm,α=90°,β=100.416(12)°,γ=90°,V=1.811 4(17)nm3,Z=8,Dc=3.209 g·cm-3,Mr=437.60,μ=6.853 mm-1,F(000)=1 600,λ=0.071 073 nm,R=0.104 2,wR=0.200 8。该化合物由类金刚烷[Cd2Sn2S10]8-结构单元互相连接形成层状结构。紫外-可见漫反射光谱研究表明,化合物为半导体,带隙为2.2 eV。     

BiPO4/石墨烯光电极的制备及其光电催化性能（英文）

光电催化(PEC)氧化法是一种使用半导体电极材料在光和电的共同作用下处理水中有机污染的有效方法.在PEC工艺中,施加偏压不仅可以利用电催化对有机污染物进行降解,而且在偏压作用下,光生电子-空穴对能够得到有效的分离和传输,从而大大提高了机物污染物的去除速率.尽管PEC技术已经取得了许多重要的突破,但是能量转换效率仍然无法满足实际应用.因此,开发具有优异性能,良好稳定性和低成本的光电极材料是一项具有挑战性的研究工作.本文采用两步电沉积法制备了BiPO4纳米棒/还原氧化石墨烯/FTO复合光电极(BiPO4/r GO/FTO).电镜结果表明,电沉积制得的纳米棒状磷酸铋均匀负载在石墨烯纳米片层表面.采用甲基橙为模型体系,考察了复合光电极的光电催化活性.BiPO4/r GO/FTO复合电极的光电催化降解速率是BiPO4/FTO光电极的2.8倍,显示出优良的光电催化活性.实验进一步研究了工作电压和BiPO4沉积时间对甲基橙光电降解性能的影响.最佳的BiPO4沉积时间为45 min,最佳工作电压为1.2 V.捕获实验和ESR实验表明羟基自由基(·OH)和超氧化物自由基(·O2-)是该电极的主要活性物种.BiPO4/r GO/FTO复合电极经过四次循环实验后其降解甲基橙效率保持不变,显示出高稳定性,采用光电流,交流阻抗及其荧光测试对其光催化机理进行推测.结果表明该复合光电极具有高PEC活性的主要原因是:石墨烯的引入加快了BiPO4的电子空穴的分离,拓宽了石墨烯的可见光吸收范围;同时,石墨烯诱导产生的BiPO4混合相也进一步促进了光生电子空穴的分离,提高了光电降解活性.     

镉汞四元硒化物K8Cd2.79Hg9.21Se16和Rb4Hg3.04Cd2.96Se8的溶剂热合成及表征

利用溶剂热法合成了2种含镉汞的二维(2D)四元硒化物K8Cd2.79Hg9.21Se16(1)和Rb4Hg3.04Cd2.96Se8 (2)。单晶X射线衍射分析表明,化合物1为正交晶系,空间群为Pbcn,a=1.082 71(17) nm,b=0.678 73(10) nm,c=1.415 0(2) nm,Z=1;化合物2为正交晶系,空间群为Ibam,a=0.640 72(10) nm,b=1.160 25(16) nm,c=1.452 0(2) nm,Z=2。化合物1中含有八元环Cd2Hg2Se4和六元环CdHg2Se3阴离子层(Cd2.79Hg9.21Se16)n8n-;化合物2中含有八元环Cd2(Cd/Hg)2Se4及四元环CdHgSe2和(Cd/Hg)2Se2阴离子层(Hg3.04Cd2.96Se8)n4n-。对这2种化合物进行了扫描电镜和能谱分析、粉末X射线衍射、差示扫描量热分析、固体-可见漫反射光谱和荧光性质等表征。     

绝缘体上硅动态阈值nMOSFETs特性研究

基于绝缘体上硅技术,提出并研制动态阈值nMOSFETs结构.阐述了动态阈值nMOSFETs的工作原理.动态阈值nMOSFETs的阈值电压从VBS=0 V时的580 mV动态变化到VBS=0.6 V时的220 mV,但是这种优势并没有以增加漏电流为代价.因此动态阈值nMOSFETs的驱动能力较之浮体nMOSFETs在低压情况下,更具有优势.工作电压为0.6 V时,动态阈值nMOSFETs的驱动能力是浮体的25.5倍,0.7 V时为12倍.而且浮体nMOSFETs中的浮体效应,诸如Kink效应,反常亚阈值斜率和击穿电压降低等,均被动态阈值nMOSFETs结构有效抑制.     

PDSOI 静态随机存储器的总剂量辐照加固

对PDSOI CMOS 器件及电路进行总剂量辐照的加固势必会引起其性能下降,这就需要在器件及电路加固和其性能之间进行折中.从工艺集成的角度,对PDSOI CMOS器件和电路的总剂量辐照敏感区域:正栅氧化层、场区氧化层及埋氧层提出了折中的方法.采用此种方法研制了抗总剂量辐照PDSOI SRAM ,进行总剂量为2×105 rad(Si)的辐照后SRAM的各项功能测试均通过,静态电流的变化满足设计要求,取数时间:辐照前为26.3 ns;辐照后仅为26.7 ns.     

PDSOI CMOS SRAM单元临界电荷的确定

PDSOI CMOS SRAM单元的临界电荷(Critical Charge)是判断SRAM单元发生单粒子翻转效应的依据.利用针对1.2μm抗辐照工艺提取的PDSOI MOSFET模型参数,通过HSPICE对SRAM 6T存储单元的临界电荷进行了模拟,指出了电源电压及SOI MOEFET寄生三极管静态增益β对存储单元临界电荷的影响,并提出了在对PDSOI CMOS SRAM进行单粒子辐照实验中,电源电压的最恶劣偏置状态应为电路的最高工作电压.     

A2和B3型单体缩聚合成超支化偶氮聚氨酯研究

通过双官能度异氰酸酯基单体MDI(A2)与三官能度羟基偶氮单体(B3)的缩聚反应,得到了超支化偶氮聚氨酯,利用核磁共振、热分析、紫外-可见光谱、红外光谱、GPC等方法对其结构和性能等进行了详细表征.该聚合物在干涉的p偏振Ar+激光照射下,可得到周期性规则的正弦波形表面起伏光栅.