兰东辉
,
樊娜
,
王莹
,
高显
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张平
,
陈浪
,
区泽堂
,
尹双凤
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61085-3
随着科学技术的进步和工业化的发展，大量化石燃料被消耗，大气中二氧化碳浓度急剧增加，导致温室效应加剧，严重威胁到人类的生存和发展。基于可持续发展的思想，利用储量丰富且廉价的二氧化碳作为 C1资源替代有毒的气体(如一氧化碳和光气等)制备具有广泛应用的环状碳酸酯，不仅满足“绿色化学”的要求，而且符合“原子经济性”的原则。迄今为止，大量用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的催化剂，包括均相催化剂(如金属卤化物、有机碱、离子液体和金属配合物)，多相催化剂(如金属氧化物、负载型催化剂、有机聚合物、金属有机框架材料和碳材料等)被报道。其中金属催化剂占主导地位，大多表现出优异的催化活性。然而，目前可供开采的金属矿越来越少，大多数金属的回收再利用率较低，重金属污染日趋严重。因此，开发新型、廉价、绿色、高效、循环性和稳定性好的非金属催化剂具有重要意义。
本文主要介绍了近3年以来用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的非金属催化剂，主要包括有机碱、离子液体、固载型催化剂、有机聚合物和碳材料等。概括了不同种类催化剂的设计思想及其催化反应机理，重点阐述了分子内以及分子间各种功能基团的协同作用对环加成反应的影响。通过比较发现，具有“C–N=C”结构的有机碱活性相对较高，氢键给体和亲核物质都能与有机碱协同作用提高其催化活性；传统离子液体的活性一般不理想，氢键给体如羟基和羧基的引入有利于促进环加成反应，且多阳离子和多氢键给体功能化的离子液体表现出更高的催化活性；负载型催化剂中，载体和活性组分之间的协同作用有利于加速环加成反应的进行，多种功能基团负载和以共价键方式多层固载能更好地提高催化剂稳定性和催化活性；利用非烯烃化合物制得的活性组分位于主链的多孔有机聚合物，催化活性和稳定性大多高于活性组分位于侧链的烯烃聚合物；碳材料催化剂中，引入不饱和的 N物种(如伯胺和吡啶氮)，有利于 CO2的吸附和活化，能促进环加成反应。此外，利用密度泛函的方法，计算模拟催化反应过程，能更好地揭示反应机理，并为设计和制备高效的催化剂提供理论指导。
该领域目前面临的重要挑战是研发可以同时实现二氧化碳捕获和转化的新型、环保和高效非金属催化剂，终极目标是利用多孔催化材料在常温和常压下直接捕获工业废气中的二氧化碳，并利用捕获的二氧化碳实现环状碳酸酯的连续生产。基于协同催化的设计思想，利用多种基团功能化的策略合成高效吸附和活化二氧化碳以及开环活化环氧化物的非金属催化剂，有望实现上述目标。
关键词:
环加成反应
,
二氧化碳
,
环氧化物
,
环状碳酸酯
,
非金属催化剂
,
协同作用
何洪
,
戴洪兴
,
李佩珩
,
区泽堂
中国稀土学报
测定了在Ce0.6Zr0.4O2,Ce0.6Zr0.35Y0.05O2,Pr0.6Zr0.4O2和Pr0.6Zr0.35Y0.05O2 (分别表示为CZ,CYZ,PZ和PYZ)样品表面上的CO氧化反应和18O-16O 同位素交换反应.结果表明: 在CZ和PZ系列固熔中掺杂Y3+离子可以改善晶格氧的迁移速度;PZ和PZY的晶格氧比CZ 和CZY 的晶格氧具有更高的氧化反应活性.其原因是将Y3+掺杂到Ce0.6Zr0.4O2 或Pr0.6Zr0.4O2晶格中,增加了样品的氧空位浓度,从而提高了晶格氧的迁移性质,而PrOx比CeO2具有更低温度的氧化还原性质,因此PZ和PZY的晶格氧比CZ 和CZY 的晶格氧具有更高的氧化反应活性.
关键词:
催化剂
,
CO氧化
,
18O-16O 同位素交换
,
铈锆固熔体
,
稀土
陈浪
,
贺捷
,
刘英
,
陈鹏
,
区泽堂
,
尹双凤
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61061-0
由于人类面临的能源危机与环境污染问题日益严重，光催化技术作为最有可能解决这两大问题的技术而备受关注。其中，光催化剂是光催化技术的核心。开发具有宽光谱响应、高载流子分离效率的光催化剂既是研究热点也是难点。铋系光催化剂具有较强的可见光吸收能力。但是，提高铋系光催化剂对入射光的吸收效率、降低光生载流子复合效率仍是提高其光催化活性的关键。目前主要通过以下策略来解决这些问题：(1)贵金属负载，(2)半导体复合，(3)金属/非金属掺杂，(4)碳材料修饰，(5)铋金属负载等。最后还简要探讨了具有异质结的铋系光催化剂的发展趋势及其潜在应用。
采用贵金属负载于铋系光催化剂(构建肖特基结)，可以通过等离子体共振效应拓宽铋系光催化剂的光吸收范围，同时贵金属还能有效转移半导体上的光生电子，促进光生载流子的有效分离。但是，采用贵金属负载存在昂贵、容易发生团聚等不足。通过半导体之间构建紧密异质结，不仅可以调节所制备复合催化剂的能带结构，满足不同光催化反应的要求，而且由于内电场的存在可以促进光生载流子定向转移，从而提高光生载流子的分离效率。除此之外，通过杂原子掺杂可以在原子层面上构建异质结结构，也能有效抑制光生载流子的复合。近年来，通过与具有较好导电性能的碳材料复合，可以快速转移铋系半导体上产生的光子，提高光催化剂的活性和量子效率。铋纳米颗粒具有与贵金属类似的性能，通过采用铋金属对铋系半导体进行负载也可以发生等离子体共振效应，从而可以提高铋系半导体的活性。最后，作者展望了铋系半导体复合光催化剂发展的三个重要方向：(1)创制非化学计量比的铋系半导体复合光催化材料；(2)通过与还原能力更强的半导体构建复合光催化材料，实现光催化 CO2还原制备有机物和光催化全解水的应用中去；(3)充分利用铋系半导体化合物具有较强氧化能力的优点，将其应用于光催化有机物合成中，比如光催化甲苯类有机物选择性氧化等。
关键词:
光催化
,
铋
,
异质结
,
可见光
周佩德
中国腐蚀与防护学报
本文用表面光反射,电化学库仑还原、扫描和透射电子显微镜研究了经Cr、Ta和惰性气体离子注入后的高纯铜,暴露在含H_2S大气中的失泽行为。暴露试验是在H_2S浓度为0.006—6VPM,25℃和100％RH条件下进行的。结果表明,Cr、Ta离子注入显著地提高了铜的抗失泽能力,Xe离子注入效果较小,而Ar离子注入无改进效果。阴极还原曲线显示经Cr、Ta离子注入的试样上形成的失泽膜,比未经离子注入铜上形成的膜薄,其结构组成亦不同。电子衍射结构分析和扫描电镜(附WDAX)分析进一步证明,Cr离子注入抑制了铜表面膜中金属硫化物的形成。
关键词:
徐华
,
杨俊
,
武志平
,
韩静涛
钢铁
解析了CSP工艺衔接区的时间和事件以及它们之间的对应关系.在此基础上,以薄板坯连铸连轧生产线衔接区为例,计算出事件对应的时间点和活动对应的时间域,从而得出衔接区的时间节奏.提出了衔接区时间优化问题,指出了时间优化的原则和前提条件.
关键词:
CSP
,
衔接区
,
时间节奏
钱才富
,
姜忠军
,
陈平
,
段成红
,
崔文勇
金属学报
用细观断裂力学研究了刃型位错从I型、II型及I+II复合型裂纹尖端沿多个滑移面的发射以及裂纹周围无位错区和塑性区的形状和大小. 结果表明, II型裂纹塑性区形状和宏观断裂力学算出的塑性区形状有所不同, 而I型裂纹塑性区形状则类似; 当外载荷相同时, II型裂纹的塑性区比I型裂纹的塑性区要大得多; 复合型裂纹的塑性区形状和大小更接近II型裂纹. 各种裂纹尖端周围均存在无位错区, 其形状与相应的塑性区相似.
关键词:
位错发射
,
crack
,
plastic zone
钱才富
,
李慧芳
,
崔文勇
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2007.06.008
用裂纹与位错的相互作用模拟了刃型位错从Ⅰ型裂纹尖端沿多个滑移面的发射,得到了裂纹尖端周围塑性区和无位错区的形状和大小.结果表明,与宏观断裂力学算出的塑性区形状相比,本文给出的塑性区向裂纹前方倾斜;无位错区的形状与塑性区的相似.以应变能密度因子理论为判据,当存在明显的无位错区时,塑性区使裂纹扩展的潜力下降,但扩展方向不变;而当塑性区充分发展、无位错区的作用减小或消失后,裂纹扩展的方向可能发生变化.
关键词:
材料科学基础学科
,
位错发射
,
塑性区
,
无位错区
,
裂纹扩展
钱才富
,
姜忠军
,
陈平
,
段成红
,
崔文勇
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.02.009
用细观断裂力学研究了刃型位错从Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ+Ⅱ复合型裂纹尖端沿多个滑移面的发射以及裂纹周围无位错区和塑性区的形状和大小.结果表明,Ⅱ型裂纹塑性区形状和宏观断裂力学算出的塑性区形状有所不同,而Ⅰ型裂纹塑性区形状则类似;当外载荷相同时,Ⅱ型裂纹的塑性区比Ⅰ型裂纹的塑性区要大得多;复合型裂纹的塑性区形状和大小更接近Ⅱ型裂纹.各种裂纹尖端周围均存在无位错区,其形状与相应的塑性区相似.
关键词:
位错发射
,
裂纹
,
塑性区
周龙义
钢铁
铁口区是高炉一转炉流程钢铁厂的除尘难点之,铁口区烟尘近一半属于可吸入颗粒物.我国多数钢铁厂位于大、中城市附近,随着环保要求日趋严格,高炉铁口区除尘将从难点问题变为热点问题.现有铁口区除尘方式(主要是二次除尘)不同程度地存在着投资及运行费用高、除尘效果差、妨碍炉前操作等缺点.铁口区除尘的关键在于二次烟尘捕集,出路在于开发出系统风量小、对炉前操作无影响、除尘效果好、投资及运行费用低的烟尘捕集系统.三段式吹吸结合二次烟尘捕集方案具有上述特点,有望实现经济的铁口区除尘.
关键词:
高炉
,
铁口区除尘
,
难点
,
对策
