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碳化钨-石墨烯插层复合物的制备及作为甲醇氧化助催化剂的性能研究

, 章文天 , 李影影 , 褚有群 , 马淳安

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(16)62535-4

直接甲醇燃料电池(DMFCs)作为一种环境友好、高效的新能源,对解决世界目前面临的“能源危机”与“环境危机”这两大问题有着至关重要的意义,具有较广阔的应用前景.目前,甲醇氧化催化剂仍然以 Pt基为主,但是 Pt价格昂贵,且容易受甲醇氧化中间产物的毒化,从而影响了 DMFCs的商业化进程.碳化钨(WC)作为非贵金属催化剂,在催化方面具有类铂的性能.在 WC上负载适量的 Pt,可以通过两者的协同效应加强催化剂的抗 CO中毒能力.但是,由于 WC的导电性能不佳,比表面积较小,因此寻找合适的载体显得尤为必要.在碳载体中,石墨烯(RGO)具有优良的导电性以及独特的片层结构,是电催化剂的理想载体.以 RGO为载体, WC为插层物质制备的 WC-RGO插层复合物具有化学稳定性好、电导率高且电化学活性面积大等优势.但是,由于石墨烯表面光滑且呈惰性,同时使用传统的碳化方法制备的碳化钨颗粒较大,因此,制备较小颗粒且分散均匀的 WC-RGO插层复合物具有较大难度.一般以偏钨酸铵和氧化石墨烯(GO)为前驱体制备 WC-RGO插层复合物,但是由于偏钨酸根和 GO都带负电,因此不能成功地将偏钨酸根引入到石墨烯的片层结构中,造成 WC-RGO插层复合物组装上的困难.本文采用硫脲成功地合成了具有高分散性 WC纳米颗粒插层在少层 RGO里的 WC-RGO插层复合物.硫脲((NH2)2CS)作为阴离子接受器,具有较强的结合阴离子形成稳定复合物的能力,同时它也是合成具有片层结构的过渡金属硫化物的原料之一.因此在 WC-RGO插层复合物组装过程中,硫脲既作为锚定及诱导剂,又是制备片层二硫化钨(WS2)的硫源.材料具体制备方法如下:首先利用浸渍法,将偏钨酸根阴离子([H2W12O40]6?)牵引到(NH2)2CS改性过的 GO上形成[H2W12O40]6?-(NH2)2CS-GO前驱体;然后将前驱体放入管式炉中还原碳化,前驱体先反应生成 WS2;由于 WS2自身的2D片层结构,反应中可以得到 WS2-RGO插层复合物,接着原位碳化生成 WC-RGO插层复合物.碳化钨-石墨烯负载铂电催化剂(Pt/WC-RGO)通过微波辅助法制得,并采用 X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及激光拉曼光谱等手段对其结构与形貌进行了表征.结果显示,在 WC-RGO插层复合物中, WC的平均粒径为1.5 nm, RGO的层数约为5层.在甲醇电氧化反应中,相比于商用 Pt/C催化剂, Pt/WC-RGO插层复合物催化剂具有更高的电化学活性面积(ECSA)和较高的峰电流密度(246.1 m2/g Pt,1364.7 mA/mg Pt),分别是 Pt/C的3.66和4.77倍.我们分别利用 CO溶出伏安法、计时电流法及加速耐久性试验法验证了 Pt/WC-RGO催化剂优秀的抗 CO中毒能力及稳定性. Pt/WC-RGO催化剂特殊的插层结构,在增加 WC与 Pt接触机会以加强协同作用的同时,促进了催化过程中质量及电荷的转移,因而具有比 Pt/C更高的催化活性.可见,通过制备WC-RGO插层复合物可降低 Pt用量,从而大大地降低燃料电池中电催化剂的成本.同时,我们使用的是一种高效,可大批量生产纳米材料的方法,有助于催化剂的商业化.

关键词: 碳化钨-石墨烯 , 插层复合物 , 硫脲 , 锚定 , 甲醇氧化

钢漏钢预报系统的开发与实践

田建良 , 陈开义 , 江中块

连铸

钢2号连铸机生产过程中,漏钢事故经常发生,同时误报的次数较为频繁,严重影响板坯质量和铸机的高效化生产的情况.针对这种情况,钢自主研发了适合钢二号连铸机的漏钢预报系统.模型投用后完全避免了粘结漏钢,解决了困扰钢2号连铸机正常生产的难题,并且为公司节约巨额费用.

关键词: 粘结漏钢 , 预报系统

钢中磷铁水低磷钢冶炼问题的探讨

唐洪乐 , 汪洪峰 , 孙晓辉

钢铁

钢铁水中磷含量偏高,冶炼低磷钢种有困难,通过对国内外降磷方法所采用的"铁水炉外预脱磷"、"SRP法"及"转炉双渣法脱磷方法"的比较分析,摸索出适合钢自身特点的方法--转炉同炉铁水脱磷炼钢工艺.通过在冶炼中采用前期造渣、中途倒渣的方法,将磷的质量分数降到≤0.01%,满足了生产低磷钢的要求.

关键词: TBM顶底复吹 , 脱磷率 , 中磷铁水 , 低磷钢

材料中受交换电子的电导机制

田锡芝

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2004.03.012

金属中相邻原子间交替受互换价电子是金属键合的基本模式[1].作者据此研究金属、半导体、绝缘体中的受交换电子结构,并进而探讨这种结构与上述材料导电特性的关系.

关键词: , 价电子 , 电导 , 金属 , 半导体 , 绝缘体

钢1420冷连轧机轧制力模型的开发及应用

张国兵 , 汪峰 , 翟承荣

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2009.04.010

钢1420轧制力模型在Hill方程基础上,分解提炼3个关键因子,建立了显函数的轧制力模型,并进行变形抗力参数和摩擦系数参数的自适应修正以提高轧制力模型精度.经生产实践数据检验,该模型自适应系数在0.9~1.1以内,满足模型在线控制要求.

关键词: 轧制力 , 1420mm冷连轧机 , 模型

新型捕收剂C08在六金矿的应用

刘凤霞 , 韦根远 , 陈建华 , 刘长坚 , 韦连军

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2009.03.011

针对六金矿浮选生产中存在的问题,采用新型捕收剂C08浮选金,成功地取消了浮选过程中使用硫酸,将在酸性条件下选金变为碱性条件下选金,金回收率由84.96%提高到90.59%,金精矿富集比提高了3.72,并且降低了生产成本,提高了企业的经济效益.

关键词: 新型捕收剂 , 金矿石 , 浮选 , 金回收率

钢炼钢350万t配套连铸机建设方案讨论

宋景欣 , 程乃良 , 沈国强 , 何海平 , 刘江 , 周秀丽

连铸 doi:10.3969/j.issn.1005-4006.2007.06.006

为适应钢350万t钢的生产规模,同时满足面向冷轧产品的结构优化的需要,需对制约环节炼钢系统进行配套建设,其中包括新增1流连铸设备,基于现有工艺设备条件,配套建设目标等,对新增连铸设备的工程技术方案进行讨论,分析生产模式,技术装备组成,以期形成最佳技术方案.

关键词: 连铸机 , 板坯 , 改造方案

超快冷却技术及在钢热轧的应用

孙明军 , 段争涛

上海金属

超快冷却技术是实现钢铁材料减量化生产的有效途径,通过对热轧带钢冷却路径的灵活控制,有利于相变强化、细晶强化、析出强化等的最佳匹配,从而使带钢获得优良的综合性能.利用超快冷却技术,在钢热轧产线采用前置密集冷却+空冷+后置密集冷却以及高温终轧+前置密集冷却的方法,成功开发出具有低成本、高效率、高附加值的热轧双相钢及高强工程机械用钢产品,说明了超快冷却技术具有广阔的发展前景.

关键词: 超快冷却 , 热轧 , 冷却路径 , 综合性能

钢1422热连轧机组上游机架工作辊辊形研究

夏小明 , 张清东 , 戴杰涛 , 张永雪

钢铁

针对钢1422热连轧机组的某些冷轧料产品凸度超下限和某些品种钢产品凸度超上限进而严重影响凸度命中率的问题,应用热连轧机组凸度在上游机架控制的板形控制策略,对上游机架F1~F3原使用的CVC工作辊技术进行了深入分析和改进研究,提出一种新的工作辊辊形曲线,命名为MHW辊形。在运用ANSYS有限元软件对优化前后的辊形凸度调节能力进行了对比仿真后,将新辊形投入现场生产应用并使得机组的凸度命中率明显提高。

关键词: 工作辊辊形;辊形优化;凸度;ANSYS有限元

钢1422热连轧机组上游机架工作辊辊形研究

夏小明 , 张清东 , 戴杰涛 , 张永雪

钢铁

针对钢1422热连轧机组的某些冷轧料产品凸度超下限和某些品种钢产品凸度超上限进而严重影响凸度命中率的问题,应用热连轧机组凸度在上游机架控制的板形控制策略,对上游机架F1~F3原使用的CVC工作辊技术进行了深入分析和改进研究,提出一种新的工作辊辊形曲线,命名为MHW辊形.在运用ANSYS有限元软件对优化前后的辊形凸度调节能力进行了对比仿真后,将新辊形投入现场生产应用并使得机组的凸度命中率明显提高.

关键词: 工作辊辊形 , 辊形优化 , 凸度 , ANSYS有限元

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