催化反应制备碳化硅纳米粉体的密度泛函理论计算及实验研究

以Si_(55),Si_(43)M_(12)和Si_(37)M_(18)(M=Fe,Co或Ni)团簇为模型,采用密度泛函理论(DFT)研究了Fe,Co及Ni纳米团簇催化硅粉转化为SiC的机理.计算结果表明,Fe,Co及Ni纳米催化剂先与Si形成合金,拉长并弱化Si—Si键的强度,起到活化Si粉的作用;合金的形成有利于C原子的吸附及Si原子和C原子间的反应;Fe的催化能力强于Co和Ni.在此基础上,以Si粉和酚醛树脂为原料,以Fe,Co及Ni硝酸盐为催化剂前驱体,通过微波加热反应制备了3C-SiC纳米粉体.研究了催化剂种类、反应温度、催化剂用量和反应时间等对制备3C-SiC纳米粉体的影响.结果表明,催化剂Fe,Co和Ni的加入均可显著降低3C-SiC的合成温度.当以2.0%(质量分数)的Fe为催化剂时,Si粉在1100℃下反应30 min后即可全部转化为3C-SiC纳米粉体;而在相同条件下,无催化剂时Si粉的完全转化温度为1250℃;Fe的催化效果优于Co和Ni,与DFT计算结果吻合.     

锶掺杂对氧化镧催化甲烷氧化偶联反应的影响

甲烷氧化偶联反应(OCM)是天然气直接转化利用的重要途径之一.该反应通过甲烷和氧气在催化剂作用下一步将甲烷直接转化为乙烯等具有高附加值的产品,避免了涉及高能耗过程的合成气间接路径,不仅有可能减少中间副产物的生成,还有可能大大提升整个过程的能源利用效率.因此,研究OCM反应具有十分重要的实际意义.目前氧化镧基催化剂具有良好的催化活性、产物选择性和热稳定性,但在OCM反应中产品收率仍未能达到工业应用的要求,因而近几十年来高效OCM催化剂的研发一直是研究热点.实验发现,锶掺杂氧化镧催化剂具有更为优异的催化性能,主要表现在具有比纯氧化镧催化剂更高的催化活性和产物选择性,但对于锶掺杂的影响机制仍然缺乏系统的理论研究.目前普遍认为,甲烷活化是OCM反应的第一步,也是决速步,这主要是由于C?H键活化需要越过很高的能垒,因此往往需要很高的温度.本文主要采用团簇模型,通过密度泛函理论计算来研究OCM反应中锶掺杂对氧化镧催化剂上甲烷活化性能的影响及其作用原理.本文构建了八种锶掺杂的氧化镧团簇作为该催化剂模型,可分为没有自由基性质的团簇(LaSrO2(OH),La2SrO4,La3SrO5(OH),La5SrO8(OH))和具有自由基性质的团簇(LaSrO3,La2SrO4(OH),La3SrO6,La5SrO9).我们计算了甲烷在这些锶掺杂氧化镧团簇上Sr?O和La?O酸碱对位点以及氧自由基活性位点上的活化机制,以研究锶掺杂对OCM反应活性的影响,并与我们前期计算的纯氧化镧团簇上甲烷活化性能进行了对比.通过计算甲烷在不同锶掺杂氧化镧团簇上的物理和化学吸附能、活化能垒以及甲基自由基的脱附能,发现锶掺杂氧化镧团簇上的甲烷活化在热力学和动力学上都要比纯氧化镧团簇上更为有利.对于具有相同金属原子数目的团簇,甲烷在La?O上活化的能垒大小为:化学计量比的La?Sr?O团簇<非化学计量比的La?Sr?O团簇<化学计量比的La?O团簇;而甲烷在Sr?O上活化的能垒大小依次是:化学计量比的La?Sr?O团簇<非化学计量比的La?Sr?O团簇.给定一个锶掺杂氧化镧团簇,甲烷在不同活化位点上的活化能垒大小通常是:O·<相似文献   

一种改进的变结构控制器在转台中的应用

针对变结构控制的抖振问题,本提出了一种新的解决方案,采用多切换面的改进变结构控制,在保证了理想滑动模态的抗干扰能力强、鲁棒性好的优点的同时,很好的削弱了系统抖振。仿真结果表明,这种控制规律应用在转台上取得了良好的控制效果。     

控制爆破拆除大型球磨机基础

在选矿车间的狭小范围内,用控爆技术拆除大型构筑物的基础是一大难题。本文针对大型设备基础的爆破实践,简述了复杂环境下控爆拆除方案及使用不同爆破参数和装药结构的设计,并对预裂切割爆破的特点及爆破效果进行了评述。     

用C8051F120单片机实现激光陀螺小抖动稳频

介绍了C8051F120单片机的主要性能特点及其在激光陀螺稳频控制器中的应用.利用单片机定时器2的输出功能实现了激光陀螺的小抖动稳频.给出了该控制器的硬件结构和软件结构,并对实验数据和结果进行了分析.结果表明:该控制器在有效减小系统体积的情况下基本达到了预期的要求.     

SMA纤维复合材料梁振动半主动控制

分析了一类形状记忆合金(SMA)纤维混杂层合粱用于振动控制的动力学模型和作用机理．采用多胞模型、形状记忆合金一维本构关系分析方法，同时考虑横向剪切的影响，建立了层合梁的数学模型．半主动控制是通过改变受控结构的参数来减小结构振动的响应．根据开关控制原理确定可变刚度系统的控制律，进行SMA纤维混杂层合粱的半主动控制的数值仿真．结果表明，将半主动控制应用于梁的振动控制是一种有效的方法．     

非线性动力系统中的分形,混沌及其应用

本文讨论了非线性动力系统和应用的有关问题。首先涉及到的是分形、多重分形理论的创立和它们的特征以及它们研究对象。定量刻划分形形的参数是分维。系统的浊尾为来自于系统中的非线性。分形几何是描述混沌现象的数学工具之一。在应用方面，时间序徇分析和处理是一个典型问题。在拓扑几何学的支持下，利用非线性系统的几何吸引子在一维时间轴上的测量值，可重构与原系统拓扑等价的非线性动力系统。最后，在自动控制中。利用混沌系统     

建筑结构摩阻式控制装置的力学与耗能分析

摩阻式控制装置是一种新型的建筑结构控制装置。本文通过设和不设摩阻层控制装置的受力和工作机理分析，分别建立了控制装置的力学分析和耗能计算方法。     

研究岩石破裂等弱化行为的力－位移组合控制方法

本文介绍了一种用力和位移的线性组合控制岩石试验的新方法。该方法已在一台自制的伺服实验系统上和一台MTS实验系统上得到了实现。用这种方法能够简便地求出通常难以求出的具有Ⅱ类特性岩石的全应力-应变曲线,而且能够变化出如广义应力松驰等其它实验类型,从而能够对时间依赖性进行深入的研究。由于其易于采用的特点,它在研究岩石破裂乃至摩擦等弱化过程方面有着广泛的应用前景。     

用有限元自适网格控制结构应力分析的精度

本文涉及有限元结构应务分析精度控制的三个基本方面：１）自适应的有限元网格自动生成技术；２）有限元应力分析的误差估计：３）用单元尺寸场将误差分布用于形成新网格。