王璐
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胡树兵
,
单炜涛
,
胡可
,
张磊
中国有色金属学报
为了提高高品质液压油缸的耐磨性能，使用45钢作为模拟材料，采用YLR-4000型光纤激光器在其表面进行激光熔覆，制备NiCrMn+WC复合涂层。利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析其显微组织和微观形貌，利用X线衍射仪及能谱分析涂层的相结构和成分，并测量了其硬度以及磨损性能，获得最优的工艺参数。结果表明：激光熔覆层的致密度良好，无明显的孔洞出现；熔覆层硬度较基体的提高3~5倍，且在一定范围内，随着扫描速度的增加以及扫描功率的减少，熔覆层的硬度强化效果明显；硬质相的加入使其表面的耐磨性显著提高，在扫描速度为360 mm/min，功率为2.5 kW，WC含量为30%(质量分数)时，熔覆层的各项性能达到最优。
关键词:
液压油缸
,
激光熔覆
,
能量密度
,
硬度
,
耐磨性
李灿
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62520-2
单原子催化剂(SAC)是多相催化领域一个新兴的研究热点,是指催化剂中活性组分完全以孤立的单个原子的形式存在,并通过与载体作用或与第二种金属形成合金得以稳定.相比于纳米/亚纳米催化剂,单原子催化剂具有诸多优势:(1)活性组分达到最大程度分散(100％),可有效提高金属(特别是贵金属)原子利用率;(2)活性位点的组成和结构单一,可避免因活性组分组成和结构不均匀导致的副反应,从而显著提高目标产物的选择性;(3)单原子催化剂兼具高活性、高选择性和可循环使用的优点,有望成为连接均相催化与非均相催化的桥梁.因此,单原子催化剂为在原子尺度上理解催化机理和构效关系提供了一个很好的平台.2011年,中国科学院大连化学物理研究所张涛院士团队首次合成了单原子铂催化剂Pt1/FeOx.该催化剂通过共沉淀法制备,在CO氧化以及PROX反应中展示出优异的催化性能,其TOF值为相应的纳米催化剂3倍之高,在此基础上,该团队随后发展了一系列贵金属单原子催化剂,例如Ir/FeOx,Pd/ZnO,Au/CeO2和Ag-Pd/SiO2.这些催化剂在水气变换反应、乙炔选择性加氢反应、芳香硝基化合物选择加氢等反应中表现出了优异的催化活性及选择性.尤其是在3-硝基苯乙烯选择性加氢反应中,单原子催化剂Pt1/FeOx的TOF值高达1500 h-1,是文献报道最优催化剂的20倍;产物3-氨基苯乙烯的选择性高达99％.在单原子催化剂概念提出的短短几年,它已经成为目前多相催化领域的研究热点,并且发展出许多新的单原子催化剂制备方法.然而,由于单个原子具有较高的表面能,因此目前制备的单原子催化剂负载量往往较低(＜0.5 wt％).另一方面,目前单原子催化剂的研究对象主要为贵金属,而非贵金属单原子催化剂却鲜有报道.近日,张涛团队在非贵金属单原子催化剂领域取得新的进展.他们成功制备出了负载量高达3.6 wt％的Co-N-C单原子催化剂,并结合密度泛函理论(DFT)和X-射线吸收精细结构(XAFS)技术首次解析出Co-N-C催化位点的精确结构.Co(Fe)-N-C是一类在电催化领域受到广泛关注的材料,在氧还原反应,析氢反应以及CO2电还原反应中均有良好的催化性能,被认为是一种最有希望取代商业Pt/C电极的非贵金属催化剂.然而,由于其组成较为复杂,人们对其活性中心的认识存在诸多争议.Co(Fe)-N-C催化剂通常采用高温焙烧法制备,即将金属前驱体,含N,C配体以及碳载体在600-9000℃高温下焙烧,这往往导致催化剂中同时含有不同尺寸的Co(0),CoOx以及CoM,也含有常规表征手段难以发现的Co(Fe)单原子.张涛团队利用Mg(OH)2作为牺牲载体,制备出了完全单原子分散的Co-N-C催化剂(图1(a)).作者通过原子分辨的高角环形暗场-扫描透射电镜(HAADF-STEM),XAFS和DFT计算,首次证明Co-N-C催化活性中心的结构为CON4C8-1-20z.在这种模型中,Co中心在径向方向与4个N配位,轴向有2个弱吸附的氧气分子吸附在Co原子上(图1(b)).与之前报道的贵金属催化剂显著不同的是,在Co-N-C单原子催化剂中,Co含量高达3.6 ％.值得称道的是,这种Co-N-C单原子催化剂在芳硝基化合物选择加氢制备偶氮化合物的反应中的催化活性和选择性可媲美贵金属催化剂.使用Co-N-C催化剂,在温和条件下即可实现从芳香硝基化合物一锅法绿色合成偶氮化合物,并且该催化剂具有优异的底物普适性,即使底物含有-C=C,-I,-Br等基团时,也可高效生成相应的偶氮苯.这项工作的另外一个意义在于获得了非常均一的Co-N-C活性位组成和结构,这为利用多种表征手段精确解析结构提供了一个很好的切入点.某种意义上讲,之前文献中报道的含有多种Co物种的Co-N-C催化剂,其活性中心的认定需要重新审视.事实上,Co的配合物作为分子催化剂已经广泛应用于均相催化中;而这项工作中的Co单原子通过与N,C配位而稳定,活性中心类似于均相催化剂中的Co配合物,但却形成了真正的多相催化剂.因此我们可以预测,许多过渡金属均相催化剂有可能通过该工作中的单原子制备策略转化为多相催化剂,从而使单原子催化剂真正成为均相催化和多相催化的桥梁.
关键词:
单原子催化
,
Co-N-C
,
结构鉴定
,
活性位点
,
选择加氢
李明德
,
沈根生
金属学报
<正> 单泡(或无泡沫)浮选法是一种在浮选研究领域内广为采用的研究方法。这种方法适用于研究各种浮选药剂(捕收剂、起泡剂和調整剂)对矿物的作用、研究药剂与矿物作用的动力学以及研究各种矿物的可浮性。在研究矿石的可选性时,它也可以用来研究矿物分选的条件。单泡浮选法对于研究具有起泡能力的捕收剂的性貭尤为适用,它可以避
关键词:
王鹏程
,
陈晶
,
陆明
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2010.90575
以甲苯、乙苯、异丙苯、叔丁基苯、氟苯等为硝化底物,通过混酸硝化得到这些单取代芳烃转化率最大时的混酸硝化强度φ. 运用密度泛涵理论,在B3LYP/6-311G* *水平上优化了9种单元芳烃的几何构型,计算苯环上C原子电荷分布. 讨论了9种取代基的定位效应,以苯环取代基以外环上C原子总净电荷QRΣC(2～6)表示单取代苯的硝化反应活性与硝化强度φ之间的关系. 实验结果表明,烷基苯、卤苯、硝基苯的硝化反应活性与其混酸硝化转化率达最大时的混酸硝化强度φ呈良好的线性关系.
关键词:
芳烃
,
混酸硝化
,
量子化学计算
,
定位效应
乔波涛
,
梁锦霞
,
王爱琴
,
刘景月
,
张涛
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62529-9
CO低温氧化对于基础研究和实际应用均具有重要意义.自上世纪八十年代日本的 Haruta教授发现氧化物负载金催化剂对 CO氧化的超高活性以来,负载金催化剂受到了广泛关注与深入研究,被认为是目前活性最高的 CO氧化催化剂.在诸多影响 CO氧化活性的因素中,纳米金的粒子尺寸是最重要因素之一.目前主流观点认为对于 CO氧化,纳米金有一个最优尺寸范围,在0.5–5 nm,而 Au原子/离子(Au3+, Au+)的活性则低一到两个数量级.因此,一般认为负载金单原子催
化剂对于 CO氧化反应的活性要比金纳米粒子和团簇低很多.然而,最近几年的理论与实验研究均表明,金单原子负载于合适的载体上可以显示出与金纳米粒子和团簇相当的活性.本文对这些新进展进行综述,阐述金单原子催化剂对 CO氧化的独特反应性能. Gates教授研究组进行了大量关于正价金对 CO氧化影响的研究,其中包括孤立的金原子(Au+).他们的研究发现, CO氧化活性随价态降低而降低,表明正价金对 CO氧化至关重要.此外,他们的研究也表明,孤立金原子对 CO氧化的活性(TOF)比金纳米粒子低一到两个数量级.然而,在他们的研究中,有几个因素可能导致催化剂的低活性.首先,他们一般采用非或弱还原性的载体.而载体的还原性对金催化剂上 CO氧化活性影响非常巨大.另外,他们所用的金原子前驱体为配合物,在催化剂制备与反应过程中配体并没有去除,可能也是导致催化剂活性低的原因之一.与此相反,张涛课题组近期采用氯金酸为前驱体,通过简单的吸附浸渍法制备了一系列负载金单原子催化剂.同时用相同的载体制备了负载金纳米粒子催化剂进行对比,可以排除载体等其它影响因素.对比结果显示,单原子催化剂均显示出与纳米粒子相当的 TOF(单位表面 Au原子)和更高的反应速率(单位重量金).首先制备了氧化铁负载金单原子催化剂,该催化剂在室温即展现出可观活性, TOF值与2–3 nm金粒子 TOF值相当(~0.5 s–1).更有趣也更重要的是,该催化剂在高温(200oC以上)展现出非常高的反应稳定性,在200oC反应100 h无失活.在300和400oC反应50 h也无失活发生,为开发高温稳定的金催化剂提供了新途径.其次制备了氧化钴负载金单原子催化剂,该催化剂以0.05%金负载量即可实现室温全转化,其 TOF值高达1.4 s–1.然而该催化剂在达到高活性之前必须首先在反应气氛中进行高温处理,这限制了其实用性.此外,催化剂需经反应气氛活化的原因尚待进一步研究.随之又制备了氧化铈负载金单原子催化剂,对富氢条件下 CO选择氧化不仅具有高活性,而且具有极高的 CO选择性.进一步研究结合理论计算表明,高选择性来自氧化铈负载的金单原子不能解离活化氢,对于氢气氧化活性极低,从而导致 CO氧化的高选择性.理论研究方面也有进展. Camellone等计算发现金原子可以取代 CeO2(111)面上的 Ce原子形成 Au+并促进 CO氧化.然而该金原子会扩散至氧空位形成带负电荷的 Auδ-,阻止 CO和 O2吸附,因而使催化剂失活.李隽课题组利用从头算分子动力学模拟首次发现氧化铈和氧化钛负载的 Au纳米粒子在 CO氧化过程中可以形成单原子的现象,并将之称为动态单原子催化剂. Yang等则计算了二维材料 BN负载 Au单原子催化 CO氧化并发现反应优先通过三原子 E-R机理进行.
关键词:
金
,
单原子催化剂
,
一氧化碳氧化
,
稳定性
,
低温
张晶晶
,
范学良
,
蔡小舒
工程热物理学报
本文提出一种基于单帧单曝光图像的气固两相流固相颗粒的速度场测量方法。通过控制相机的单次曝光时间获得流场中颗粒的单帧运动模糊图像，运用分水岭算法分割图像，提取颗粒，由自相关函数获得各颗粒的速度大小和方向，重建二维速度场。利用该方法对玻璃珠在空气中重力沉降的速度测量结果与理论值基本一致，矢量场与颗粒运动轨迹相符，说明该方法可以用于气固两相流速度场的测量。研究发现使用片光源比背光源能够获得更加准确的速度值。
关键词:
气固两相流
,
速度场
,
运动模糊
,
单帧单曝光
李朝毅
,
段涛
,
杨玉山
材料导报
以氨水为催化剂、正硅酸乙酯为硅源、醇为溶剂,采用改进的溶胶-凝胶工艺制备单分散SiO2微球,通过扫描电镜、激光粒度分析仪着重研究了正硅酸乙酯添加方式、反应温度、溶剂类型等单因素对SiO2的颗粒大小和形貌的影响.结果表明,正硅酸水解对醇溶剂是有选择性的,乙醇作为溶剂合成SiO2的单分散性和球形度最好.连续滴定和分步滴定更有利于单分散SiO2微球的形成.水解温度升高,生成的颗粒粒径将运渐增大,最佳反应温度为常温25℃或恒温水浴25～35℃.
关键词:
SiO2
,
单分散
,
微球
,
单因素
陈兵
,
张学学
工程热物理学报
本文在单颗粒脱硫缩核模型的基础上分析了晶粒模型,并指出了原有晶粒模型中的不足之处,分析了晶粒初始孔隙率非均匀的原因,建立了一个初始孔隙率沿半径变化的改进晶粒模型.改进后的非均匀模型考虑到颗粒内部初始孔隙率的非均匀性,分析了非均匀初始孔隙率对脱硫效率和脱硫剂利用率的影响,并给出了初始非均匀孔隙率模型的完整的数学描述.
关键词:
干法脱硫
,
晶粒模型
,
孔隙率
,
数学模型
黄成龙
,
张继成
,
易勇
,
曹磊峰
,
王红斌
材料导报
介绍了单级衍射光栅的应用背景及其基本理论,分析了单级衍射光栅与传统黑白透射光栅的不同之处.阐述了单级衍射光栅的制作技术,分析了以电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术为主的工艺路线的优缺点.综述了X光单级衍射光栅的发展历程以及存在的问题,并指出了其未来的研究方向.
关键词:
X光单级衍射光栅
,
黑白透射光栅
,
电子束光刻
,
X射线光刻
