新型多孔三聚氰胺负载MnCe用于高选择性电催化CO2产甲酸

本研究提出了一种尚未见报道的CO₂还原电催化剂及其构造,由MnCe作为活性位点,三聚氰胺泡沫(MS)作为载体前驱体的新型电极材料——MnCe-CMS(碳化MS)和MnCe-GOMS(氧化石墨烯活化MS),用于电催化CO₂还原研究.结果发现, MnCe-MS具有较宽的电位范围(-0.2～-3 V vs. RHE)及较好的产甲酸能力.对比以常用的碳布(CC)为载体的MnCe-CC,MnCe-CMS和MnCe-GOMS的甲酸生成速率分别提高到2.3、2.8倍,法拉第效率分别提高到2.3、2.5倍(MnCe-CC的最佳电位-0.4 V条件下),并且MnCe-GOMS在-0.6 V表现出最佳甲酸法拉第效率(75.72%).这归因于MS材料丰富的孔隙结构、较大的电化学表面积、易形成碳缺陷的特点,分析表明GO的掺入可以进一步增大这些优势;此外,在Mn、Ce共同作用下,有效促进电子传输、抑制析氢竞争反应、形成氧空位,有利于CO₂的吸附、活化与转化,从而促进甲酸生成.     

碳源对MoO_3/Al_2O_3碳化过程的影响

利用几种常见的液态烃作为碳源对MoO3/Al2O3进行了程序升温碳化(TPC),通过在线质谱(MS)的跟踪分析以及对所得催化剂的XRD表征,研究了这些烃在TPC过程中对MoO3/Al2O3物相转变的影响以及这些烃在不断转化催化剂表面的化学行为.结果显示在不同温度范围内这些烃具有不同的碳化活性,对MoO3/Al2O3的完全碳化来说,正己烷表现出了最好的活性.TPC-MS的分析结果也见证了MoO3/Al2O3碳化时的中间物相及其对链烃的脱氢芳构化作用,这对于不同用途的钼基碳化物催化剂制备时合适碳源的选择极具参考意义.     

碳化钨/碳化二钨核壳结构纳米复合材料的制备及电化学性能

以偏钨酸铵为钨源, 铁黄(FeOOH)为载体, 将表面包覆法与原位还原碳化技术相结合, 制备出了具有核壳结构的碳化钨(WC)/碳化二钨(W₂C)纳米复合材料; 应用X射线衍射(XRD)分析、透射电子显微镜(TEM)和X射线能量散射谱(EDS)等手段对不同阶段样品的晶相、形貌、微结构和化学组成等特征进行了表征. 结果表明, 负载体经煅烧后, 载体及包裹层的物相均发生了变化, 形貌也相应地发生了改变; 经盐酸处理及还原碳化后, 样品由WC和W₂C纳米颗粒构成, 并构成了以W₂C为壳, 以WC为核的典型核壳结构; 结合表征结果对核壳结构的形成机理进行了探讨. 采用三电极体系循环伏安法测试了样品在酸性、中性和碱性溶液中对甲醇的电催化氧化活性. 结果表明, 与颗粒状碳化钨和介孔空心球状碳化钨相比, 样品的电催化活性有了明显的提高. 这说明W₂C与WC构成核壳结构纳米复合材料后, 其电化学性能有了明显的提升, 核壳结构纳米复合材料是提高碳化钨催化材料活性的有效途径之一.     

碳化对超细Fe-Mn催化剂CO加氢反应行为的影响

以超细Fe-Mn催化剂为前驱体,对其进行了CH₄/H₂气氛下的高温碳化及反应行为研究。结果表明,高温碳化后,催化剂比表面积明显降低,主要物相结构为FeO-MnO尖晶石和α-Fe相,并有大量碳化铁微晶生成。在CO加氢反应中,碳化过程明显提高了烯烃选择性,降低了CH₄选择性,促进了链增长。结果认为,碳化过程改变了催化剂表面化学性质,增强了表面碱性,抑制了二次加氢反应,提高了烯烃选择性。     

改性Mo2C／Al2O3催化剂用于甲烷部分氧化制合成气

 制备了含有少量Ni，Co，Cu或K的Mo2C／Al2O3催化剂，用于甲烷部分氧化（POM）制合成气反应，并用程序升温表面反应（TPSR）进行了表征．Ni可以促进氧化钼被氢还原，进而促进氧化钼的碳化及甲烷的活化，故Ni改性催化剂具有很高的催化活性和选择性，并且有很高的催化稳定性．Co也可以促进氧化钼的碳化及甲烷的活化，故Co改性催化剂也具有较高的催化活性和稳定性．Cu的添加有利于氧化钼的碳化及甲烷的活化，故Cu改性催化剂在开始阶段表现出对甲烷转化的促进作用，但随后其促进作用消失，与Cu的存在状态发生变化有关；Cu改性催化剂具有较低的选择性，则与其促进氧的活化作用有关．K的添加不利于氧化钼的碳化及甲烷的活化，故K改性催化剂的催化活性和选择性较低．     

碳化钼改性二氧化硅的制备及其电化学性能

采用硅酸四乙酯、钼酸铵和蔗糖分别作为硅源、钼源和碳源,通过溶胶?凝胶法制备了碳包覆二氧化硅（SiO₂）和碳化钼（Mo₂C）颗粒的SiO₂/Mo₂C/C复合物,并借助X射线衍射仪、透射电子显微镜等仪器对复合物的物相组成、形貌结构等进行了表征测试,同时研究了复合物作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,当硅酸四乙酯、钼酸铵和蔗糖的质量比为3∶1∶2（记为SiO₂/Mo₂C/C 2）用作锂离子电池的负极材料时具有较好的电化学性能。在电流密度为100 mA/g,首次充电和放电比容量分别为662和896 mA·h/g,经过200次循环后,可逆容量仍可达625 mA·h/g。即使在2 A/g的大电流密度下,可逆容量仍可达272 mA·h/g。该复合材料表现出良好的倍率性能和循环稳定性,这主要归因于Mo₂C具有良好的稳定性和较高的导电性,提高了SiO₂的导电性,同时碳包覆层可以保护核心材料直接与电解液反应生成副产物,还可以作为缓冲层减缓SiO₂的体积膨胀,因此在进行充放电的过程中,材料的电化学性能得到显著的提升。在此提出利用过渡金属碳化物改善SiO₂导电性和循环性能的新思想,可以为其它负极材料的改性提供新的研究思路并扩宽研究方向。     

QDTA/T/EGD/GC在线联同技术 Ⅸ.煤的热解、碳化度应历程及其机理的研究

应用QDTA/T/EGD/GC在线联同技术及其装置测定了在N_2气下五种不同煤化程度的煤种之DTA/EGD/GC热解特性曲线。实验结果可提供如下三方面的信息和数据:(1)唯有中等煤化程度的煤,才在一次碳化反应阶段的曲线上呈现出台阶状的放热效应,由这种煤可获得性能良好的焦炭;(2)取得了在碳化过程中的各项表征温度和碳化气特征;(3)提出了焦煤的热解、碳化反应历程及其机理。     

Cu0/Cu2+修饰Ti3C2Tx二维材料用于电催化还原二氧化碳

以Ti₃AlC₂和CuCl₂·2H₂O为前驱体,成功制备了Cu⁰纳米颗粒修饰和Cu²⁺自插层的手风琴状二维催化剂Cu⁰/Cu²⁺-Ti₃C₂T_x,用于电催化还原CO₂。对材料的电化学性能进行了测试,结果表明,在CO₂饱和的0.5 mol/L KHCO₃电解液中,与原始的Ti₃AlC₂相比,Cu²⁺/Cu⁰-Ti3C2Tx催化剂电催化CO₂转化为乙烯(C₂H₄)的起始电位从-0.65 V(vsRHE)降至-0.01 V(vs RHE),最大电流密度从0.19 mA/cm²增至2.50 mA/cm²