Al2O3/Y2O3复合助剂对碳化硅蜂窝陶瓷烧结性能的影响研究

以碳化硅为主要原料,以羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂,以Al2O3和Y2O3作为复合烧结助剂,采用挤出成型工艺制备出碳化硅多孔蜂窝陶瓷.探究了复合助剂Al2O3/Y2O3的加入量对蜂窝陶瓷物相组成和微观形貌的影响;研究了烧结温度对碳化硅陶瓷物相、微观形貌以及孔隙率、线收缩率、体积密度、抗压强度的影响规律.结果表明:Al2O3/Y2O3复合助剂的加入量增大和烧结温度的提高,陶瓷液相量增多;在钇铝石榴石(YAG)的共晶点1760 ℃附近,更易于析出结晶形成YAG相.烧结温度升高,陶瓷收缩率增大;体积密度和抗压强随烧结温度变化规律接近;体积密度和抗压强度在1750℃达到最大值分别为1.8 g/cm3和14.09 MPa.     

一种结合均相和非均相催化剂优势的聚乙炔纳米颗粒负载的钯（II）催化剂

负载型的金属催化剂虽然分离方便,但在反应活性、选择性以及催化剂的结构表征方面均明显不如相应的均相催化剂。将均相催化剂通过不同的化学键固载于高比表面积载体是实现均相催化剂多相化的重要途径,这样可使催化剂兼具均相和多相催化剂的优势。然而要将均相催化剂锚定于特定载体上,通常涉及较为复杂的合成反应,对载体也有严格的要求。因而该法仅仅适用于实验室研究,难以实现规模生产。因此,提供一种简便有效地制备兼具均相和多相催化剂优势的催化剂合成方法非常必要。本文报道一种简便的制备聚乙炔纳米颗粒负载Pd(II)催化剂(NP-Pd(II))的方法,所制催化剂在水相中的Suzuki-Miyaura偶联反应中表现出极高的活性,同时具有便于分离、容易放大制备的特点。在室温下,将乙炔气通入PdCl42-的水溶液中迅速变得浑浊,静置后容器底部有棕色沉淀,同时溶液变为无色透明。固体产物使用水、乙醇等溶剂进行洗涤;干燥之后收集既得聚乙炔纳米颗粒负载的Pd(II)催化剂NP-Pd(II)。使用透射电子显微镜、红外(IR)及拉曼吸收光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及X射线吸收光谱(EXAFS)等手段对NP-Pd(II)进行了详细表征。结果显示,在NP-Pd(II)中Pd并非以Pd纳米颗粒形式存在; XRD中没有未Pd纳米晶的特征衍射峰。 IR等表征证明乙炔在Pd的催化作用下发生聚合作用,生成了聚乙炔。 EXAFS结果表明, Pd分别和氯原子以及C=C双键进行配位;同时,没有观察到Pd–Pd键的生成,进一步证明了Pd未被还原为Pd纳米颗粒。 XPS也印证了Pd(II)的价态。形貌上, NP-Pd(II)为直径2–3nm的颗粒,其中的Pd原子均匀分散于聚乙炔纳米颗粒上,使其在反应过程中能够充分地与底物接触,从而在Suzuki-Miyaura偶联反应中表现出极高的活性。更重要的是,由于“憎水效应”, NP-Pd(II)在溶液中以微米级的聚集体形式存在,因而反应后通过离心或者静置从反应体系中分离出来。因此,在NP-Pd(II)催化剂中,每个Pd原子都是潜在的活性中心,这与典型的均相催化剂相似;同时,其独特的形貌使其具备了多相催化剂便于分离的特点。因此, NP-Pd(II)是一种兼具均相和多相催化剂优点的催化剂且其催化剂的制备方法极为简便。乙炔是常用的工业气体,溶剂采用水,制备在室温下即可完成,我们也成功地制备出克级规模的高活性、稳定性的NP-Pd(II)催化剂。     

表面具丰富羟基的介孔TiO2稳定Pt-OH-Fe(III)催化界面

在负载型金属催化剂中，载体不仅可以提高金属分散度，同时还创造了独特的金属-载体界面.在特定的反应中，这些界面位点被认为是主要活性位点.对于这些体系，其催化性能的关键在于能否构建丰富且稳定的界面活性位点.本研究中，以乙二醇-钛前驱体水解得到的超高比表面积介孔TiO₂作为载体（m-TiO₂，490 m²/g），通过紫外光照沉积得到m-TiO₂负载的高度分散的Pt纳米颗粒（1.9 wt% Pt，2.7 nm）.相较而言，在商业P25 TiO₂上负载量仅有0.2 wt%，而Pt的尺寸却达6.7 nm.通过简单的沉积沉淀法可以在Pt/m-TiO₂和Pt/P25进一步构筑超高活性和稳定性的Pt-OH-Fe（Ⅲ）界面，所得到的Fe（OH）_x-Pt/m-TiO₂在催化低温CO氧化反应中表现出超高活性和稳定性，而Fe（OH）_x-Pt/P25却会在测试过程中发生不可逆的失活.研究发现，相较于P25表面密度较小且对湿气不敏感的羟基物种，m-TiO₂的高比表面积、介孔结构以及表面具有丰富（且对湿气敏感）的羟基（10.6 mmol/g，12.5 nm^-2），可以确保Pt-OH-Fe（Ⅲ）界面在CO氧化的放热反应中不会因为脱水发生不可逆的失活.     

复相导电陶瓷的导电机理分析

讨论了复相导电陶瓷改性问题的研究,详细介绍了N型、P型、电子离子弥补型以及加入连通导电相型导电陶瓷各自典型的机理和电阻率的变化.分析表明:非半导体导电陶瓷是通过加入掺杂物引起基体晶格畸变或发生取代引起电子、离子的浓度变化来影响电阻率的变化;半导体导电陶瓷是通过掺杂第五主族元素或第三主族元素分别形成N型半导体或P型半导体,产生大量的多余电子或可移动空穴,明显降低了材料的电阻率;连通导电相型导电陶瓷是在基体中掺杂导电相形成网状的导电连通相,从而为电子的转移提供了导电通道;最后对ZrB2改性SiC基导电陶瓷进行了展望.     

表面具丰富羟基的介孔TiO_2稳定Pt-OH-Fe(Ⅲ)催化界面

在负载型金属催化剂中,载体不仅可以提高金属分散度,同时还创造了独特的金属-载体界面.在特定的反应中,这些界面位点被认为是主要活性位点.对于这些体系,其催化性能的关键在于能否构建丰富且稳定的界面活性位点.本研究中,以乙二醇-钛前驱体水解得到的超高比表面积介孔TiO_2作为载体(m-TiO_2,490 m~2/g),通过紫外光照沉积得到m-TiO_2负载的高度分散的Pt纳米颗粒(1.9 wt%Pt,2.7 nm).相较而言,在商业P25 TiO_2上负载量仅有0.2 wt%,而Pt的尺寸却达6.7 nm.通过简单的沉积沉淀法可以在Pt/m-TiO_2和Pt/P25进一步构筑超高活性和稳定性的Pt-OH-Fe(Ⅲ)界面,所得到的Fe(OH)x-Pt/m-TiO_2在催化低温CO氧化反应中表现出超高活性和稳定性,而Fe(OH)x-Pt/P25却会在测试过程中发生不可逆的失活.研究发现,相较于P25表面密度较小且对湿气不敏感的羟基物种,m-TiO_2的高比表面积、介孔结构以及表面具有丰富(且对湿气敏感)的羟基(10.6 mmol/g,12.5 nm~(-2)),可以确保Pt-OH-Fe(Ⅲ)界面在CO氧化的放热反应中不会因为脱水发生不可逆的失活.     

一氧化碳辅助钯、铂纳米晶的形貌控制

形貌控制对调控贵金属纳米晶的催化和光学性能至关重要．近年来,在发展铂、钯纳米晶的形貌控制的方法过程中,一氧化碳（CO）不仅作为合成铂、钯纳米晶的优良还原剂,还可通过在特定晶面的选择性吸附辅助铂、钯纳米晶的形貌控制．CO辅助铂、钯纳米晶形貌控制的方法正逐步展现出独特的优越性,甚至帮助我们制备了一些目前其他方法所无法制备的纳米晶．该综述文章首先从表面科学的角度分析讨论CO分子在铂、钯单晶面上的不同吸附行为,然后总结分析了CO调控铂、钯纳米晶形貌的几个典型例子（超薄钯纳米片、介晶钯纳米花、钯四角叉／四面体以及铂纳米立方体、铂钴削角八面体）,讨论了CO在控制铂、钯纳米晶的形貌控制作用及其化学本质,最后提出CO在辅助贵金属纳米晶的形貌控制中的挑战和展望．