基于FeWOx/SiO2载氧体的甲烷化学链部分氧化反应

甲烷具有价格低廉且储量丰富的优点,因此将甲烷转化为合成气(一种H2:CO为2的混合物),从而进一步合成有价值的化学品和液体燃料引起了人们的极大关注.化学链甲烷部分氧化(CLPOM)技术能避免甲烷与空气直接接触而引起爆炸的危险,可以降低后续对合成气与氮气分离操作所带来的费用,因此日益受到关注.CLOPM过程主要分为两步:第一步,CH4被载氧体所携带的氧部分氧化,载氧体被还原;第二步,利用氧化剂(例如空气)将被还原的载氧体再氧化恢复.因此,载氧体在CLOPM过程中起到至关重要的作用.载氧体的选择主要存在两个问题:(1)甲烷被活化所产生含碳产物的能力与晶格氧的给氧能力不匹配所带来的严重碳沉积;(2)金属离子间扩散速率不匹配而造成载氧体在氧化还原过程中结构的不可逆变化.基于上述两个问题,本文设计了FeWOx/SiO2载氧体用于CLPOM.与未改性的WO3/SiO2载氧体相比,甲烷的转化率和合成气的收率都有显著提高.FeWOx/SiO2在900℃、1 atm反应条件下表现出62%的甲烷转化率、93%的CO气相选择性、94%的H2选择性和2.4的H2/CO比值,同时在50个循环中表现出优异的催化活性和稳定性.本工作利用CH4脉冲反应研究了FeWOx/SiO2的甲烷表面反应过程;采用CH4-TPR和H2-TPR相结合探究了甲烷活化速率与晶格氧扩散速率之间的关系;通过XPS和XRD对FeWOx/SiO2在氧化还原过程中的结构稳定性进行了探讨.综合上述实验结果,对FeWOx/SiO2应用于CLPOM的反应机理进行了阐述.H2-TPR结果表明,在FeWOx/SiO2中,相较于Fe2O3/SiO2,Fe-O的活性受到抑制,使其更倾向于与甲烷发生部分氧化反应;相较于WO3/SiO2,W-O的活性得到明显提升,因此更多的晶格氧可以参与到部分氧化反应中来氧化积碳,从而使合成气收率大幅度提升.从CH4-TPR结果可以看出,对于FeWOx/SiO2,CO与H2的生成温度最接近,意味着晶格氧的传输速率较快并且能够与甲烷活化产生含碳中间物种的速率相匹配,将其及时氧化生成CO,避免由于积碳造成的催化剂失活.结合XPS和XRD结果可以得出,在甲烷还原过程中,FeWOx经历一步还原形成Fe-W合金,由于其间存在强相互作用,因而抑制了还原过程中催化剂相分离现象的发生.同时,根据铁钨离子在空气条件下扩散速率的公式计算可以得出,其相近的离子氧化速率也保证了在氧化过程中催化剂结构的稳定性.本工作为进一步构建用于甲烷化学链部分氧化制合成气的复合金属氧化物载氧体提供了研究思路.     

硅钙合金中钙含量的测定

研究了用一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光谱法测定硅钙合金中钙,并对样品消化处理条件和干扰因素进行了综合考虑.该法灵敏度高、步骤简单,操作容易掌握,干扰少等特点.其相对标准偏差均小于1.0%(n=6).加标回收率均为97.0%-100.0%范围内,本法完全达到了仪器分析质量与质量控制要求.     

锆基非晶合金的动态弛豫机制和高温流变行为

非晶合金的动态弛豫机制对于理解其塑性变形,玻璃转变行为,扩散机制以及晶化行为都至关重要.非晶合金的力学性能与动态弛豫机制的本征关联是该领域当前重要科学问题之一.本文借助于动态力学分析(DMA),探索了Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)块体非晶合金从室温到过冷液相区宽温度范围内的动态力学行为.通过单轴拉伸实验,研究了玻璃转变温度附近的高温流变行为.基于准点缺陷理论(quasi-point defects theory),对两种力学行为的适用性以及宏观力学行为变化过程中微观结构的演化规律进行描述.研究结果表明,准点缺陷理论可以很好地描述非晶合金损耗模量α弛豫的主曲线.基于非晶合金的内耗行为,玻璃转变温度以下原子运动的激活能U_β为0.63 eV.与准点缺陷浓度对应的关联因子χ在玻璃转变温度以下约为0.38,而在玻璃转变温度以上则线性增大.Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)块体非晶合金在玻璃转变温度附近,随温度和应变速率的不同而在拉伸实验中显示出均匀的或不均匀的流变行为.非晶合金的高温流变行为不仅可以通过扩展指数函数和自由体积理论来描述,还可以通过基于微剪切畴(shear micro-domains, SMDs)的准点缺陷理论来描述.     

动态压缩下Zr基非晶合金失效释能机理

为研究Zr 基非晶合金动态压缩条件下的失效释能机理,采用力学试验机、霍普金森杆、高速摄影、差示扫描量热分析(differential scanning calorimetry, DSC)、扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)等,得到了材料应力应变曲线、高速摄影图像、失效式样微观形貌及DSC 曲线,根据实验数据计算了材料的晶化激活能,并拟合了材料的JH-2(Johnson-Holmquist Ⅱ)模型,对材料动态失效过程进行有限元数值模拟。实验结果表明,压缩条件下材料为脆性断裂,断口处观察到典型的脉状纹样及液滴状结构,材料失效过程伴随着释能现象;数值模拟结果表明,材料裂纹局部的瞬时内能大于材料晶化激活能。动态压缩下材料的失效释能机理即为材料破碎释放储存的弹性势能,并导致材料局部晶化释能,释能强度与应变率成正相关。     

溶液中铝还原制备Ni-Fe合金纳米粉体及其还原过程

用多相合成方法, 以金属铝粉作还原剂还原FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和NiSO₄·(NH₄)₂SO₄的混合溶液, 制备了Ni-Fe合金的钠米粉体, 并对反应的过程进行了讨论.     

透氢钯复合膜的原理、制备及表征

钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性。本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺。     

铜-镍合金电极表面组成及状态的变化对硝基苯电还原的影响

铜-镍合金电极表面组成及状态的变化对硝基苯电还原的影响;Monel合金电极;表面状态;硝基苯;对氨基苯酚;电还原     

钪对Al—6Mg—Zr合金焊接抗腐蚀的影响

采用中性盐雾试验和剥落腐蚀等方法研究了微量稀土元素Sc对Al—6Mg—Zr合金焊接接头耐蚀性能的影响，并用金相显微镜和透射电子显微镜观察合金焊接接头的微观组织、探讨其腐蚀机理。结果表明，添加了Sc元素后的Al—6Mg—Sc—Zr合金焊接接头比Al—6Mg—Zr合金具有更好的耐蚀性能。研究认为，添加Sc元素能有效地细化晶粒，形成的Al3(Sc，Zr)第二杷能强烈地阻止位错和亚晶界的运动，提高了合金的再结晶温度，从而使合金组织中的β(Mg5Al8，Mg2Al3)沉淀相分布均匀、呈弥散分布，最终使合金的腐蚀敏感性降低。     

TiNi合金表面原位热氧化膜的结构与光电性能的研究

采用AFM、XRD和EDS等手段,对TiNi合金在空气中、400—800℃下形成的氧化膜组织结构进行了分析,并对TiNi合金表面原位热氧化膜的光电性能进行了研究.结果表明,TiNi合金在空气中氧化原位形成的氧化膜的结构主要为金红石型二氧化钛,不同温度下生长的氧化膜存在择优取向;随着氧化温度的升高,所制备的TiO2/TiNi电极的稳态光电流和开路光电压随氧化温度的升高先增大后减小,在700℃所制备的TiO2/TiNi电极的稳态光电流最大.     

酞菁铁对MH/Ni电池内压的影响

研究了酞菁铁(FePc)对MH/Ni电池充电时内压的影响. 实验结果表明添加适量FePc的电池在充电以及过充电的时候具有比参比电池低得多的内压, 其中含1 mg FePc的AA型电池具有最低的内压升高速度和最好的充电效率以及耐过充能力.