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氧化铁对铂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用

宋桂花 , 杨海芳 , 孙雅飞 , 王静怡 , 曲卫东 , 张强 , 马令娟 , 冯媛媛

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(17)62773-6

Pt催化剂是电催化领域用途最为广泛的贵金属催化剂.Pt资源稀缺,价格昂贵,同时它的物理化学特性又决定了其在多种催化反应中难以被替代.在质子交换膜燃料电池的小分子醇类电氧化过程中,难免存在Pt的毒化现象,其催化性能有待进一步提升.因此,围绕着Pt催化剂纳米结构的设计、抗毒性及反应机理的探索一直是电催化研究面临的重要课题.目前,已被广泛认可的提高Pt催化性能的方法之一是引入第二种金属,通过金属间协同效应(双功能机理)、张力效应或电子效应等对Pt的催化行为进行改性.对于由双/多金属组成的纳米结构催化剂,无论是协同效应还是电子效应,催化活性的提高都需要金属间有丰富的接触界面和恰当的邻近状态.通过调变两组元的种类、原子比和接触状态等可以实现对金属-金属界面的调控,进而调变催化剂性能.除金属助剂外,金属氧化物对Pt催化剂的助催化作用也引起广泛关注.由于金属氧化物与Pt之间的密切接触作用,氧化物的形貌特点对Pt的催化性能可产生重要影响.到目前为止,有关催化剂形貌效应的研究主要集中于贵金属纳米颗粒上(Pt,Au,Pd等),但关于金属氧化物载体/助剂的形貌对贵金属催化性能影响的研究尚不多.具有明确形貌的金属氧化物载体/助剂,暴露的晶面不同,表面原子的配位状态也不同,从而造成与之密切接触的Pt的性质发生改变.因此,金属氧化物的表面性质以及Pt-金属氧化物的界面性质将对电催化性能产生重要影响,深入阐释贵金属-金属氧化物的表/界面性质以及建立有效的构效关系,对设计和制备高效电催化剂具有一定的指导意义.为了提高Pt基催化剂活性、抗CO中毒能力以及稳定性,本文采用共沉淀法和水热法分别制备了纳米棒和六边形纳米片状的Fe2O3作为Pt催化剂的助剂,考察了助剂形貌对Pt催化剂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱以及电化学技术对催化剂进行了表征.结果显示,Fe2O3的存在能显著提高Pt催化剂在碱性介质中对甲醇氧化的电催化性能,而且以Fe2O3纳米棒为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-R催化剂催化活性以及稳定性比Fe2O3纳米片为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-P催化剂更高.这种促进效应可能与助剂Fe2O3的形态有关.Pt-Fe2O3/C-R催化剂中Pt的质量比活性为5.32 A/mgPt,本征活性为162.7 A/m2Pt,分别是Pt-Fe2O3/C-P催化剂的1.67和2.04倍,是商业PtRu/C样品的4.19和6.16倍.协同效应和电子效应是Pt催化性能提升的主要原因.此外,Pt-Fe2O3/C-R样品中高价态Pt的含量较高,可能也是加速甲醇氧化反应动力学的原因之一.高价态的Pt可能会增强甲醇分子在Pt表面的吸附强度,促进Pt上甲醇氧化反应初始步.这些发现不仅可对甲醇电催化氧化机理有了更深的理解,而且对设计和制备高性能甲醇氧化电催化剂也具有一定的指导意义.

关键词: 铂 , 氧化铁 , 助催化作用 , 甲醇电氧化反应 , 碱性电解质

ECAP 工艺及时效处理对 Cu-Cr-Zr 合金组织和性能的影响

刘锋 , 王庆娟 , 杜忠泽 , 王静怡

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.07.024

研究等径弯曲通道变形(ECAP)与时效相结合的不同加工工艺对 Cu-0．8Cr-0．15Zr 合金的组织和性能的影响.结果表明,合金经 ECAP 挤压8道次后形成了均匀的等轴晶结构,平均晶粒尺寸为200 nm,时效使得合金组织均匀性进一步提高.室温力学性能和导电性能测试结果显示,合金具有很强的时效强化效应,时效前的冷变形能显著提升合金的性能,合金经ECAP 工艺8道次挤压后420℃时效3 h,合金的硬度、抗拉强度和伸长率分别达到了249．15 Hv,623．1 MPa和12．3％,合金的导电率达到了85．34％IACS.ECAP 过程中合金的强化机制主要是细晶强化,细小弥散分布的析出相对位错的钉扎作用也为合金性能的提升做出了贡献.

关键词: Cu-Cr-Zr 合金 , 等径弯曲通道变形 , 时效处理 , 显微组织 , 力学性能 , 导电性能

高性能铜铬锆合金的特点及应用

王庆娟 , 王静怡 , 杜忠泽 , 王快社

材料导报

基于高强高导Cu-Cr-Zr系合金基本特征,阐述了该合金的微合金化、综合性能及其工艺特点；着重论述了Cu-Cr-Zr系合金在集成电路引线框架、电气化铁路接触导线、结晶器等方面的性能指标和应用现状,分析了我国Cu-Cr-Zr系合金广泛应用的必要性、可行性及应用前景,并提出Cu-Cr-Zr合金在制备工艺、微观结构和使用性能方面存在的问题.

关键词: 高强高导 , Cu-Cr-Zr合金 , 应用前景

ECAP制备超细晶材料组织及其性能的研究进展

刘锋 , 王庆娟 , 杜忠泽 , 王静怡

兵器材料科学与工程

　　等通道转角挤压（ECAP）是使材料发生剧烈塑性变形的一种加工方法。综述了ECAP工艺制备超细晶材料的组织及性能的研究进展。分析了超细晶材料的组织影响因素及特征，并对力学特性、热稳定性、疲劳性能、耐腐蚀性和磁性能进行了重点探讨。随着研究的深入，ECAP工艺将具有更广阔的工业化应用前景。

关键词: 等通道转角挤压 , 超细晶材料 , 性能

Cu-Cr-Zr合金的热变形行为

王庆娟 , 刘锋 , 杜忠泽 , 王静怡

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.05.002

采用Gleeble-3500热模拟实验机对Cu-Cr-Zr合金进行了压缩变形实验,分析了在变形温度为25 ～700℃、应变速率为0.0001～0.1000s-1的条件下流变应力的变化规律,利用扫描电镜及透射电镜分析合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制.结果表明:Cu-Cr-Zr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且变形温度和应变速率均对流变应力有显著的影响,流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高,说明该合金属于正应变速率敏感材料;当变形温度为400 ～500℃时,低应变速率(0.0001 ～0.0010 s-1)的真应力-真应变曲线呈现动态再结晶曲线特征,高应变速率(0.01 ～0.10 s-1)的真应力-真应变曲线呈现动态回复特征;在真应力-真应变曲线的基础上,采用双曲正弦模型能较好地描述Cu-Cr-Zr合金高温变形时的流变行为,建立了完整描述合金热变形过程中流变应力与应变速率和变形温度关系的本构方程,确定了合金的变形激活能为311.43 kJ·mol-1.

关键词: Cu-Cr-Zr合金 , 热变形 , 流变应力 , 激活能

等径弯曲通道变形制备超细晶铜的热稳定性

王庆娟 , 张平平 , 杜忠泽 , 王静怡

材料热处理学报

室温下采用等径弯曲通道变形（Equal Channel Angular Pressing,ECAP）C方式进行了纯铜（99.95%）12道次挤压变形。通过等温和等时退火,研究ECAP变形后铜的退火行为,并研究了等径弯曲通道变形和退火后纯铜的显微硬度和显微结构变化。分析了ECAP应变量、退火时间和退火温度对超细晶铜的再结晶行为、抗软化性能的影响。结果表明：ECAP变形后的超细晶铜在退火过程中,表现出不连续再结晶现象;ECAP降低了铜的热稳定性,变形道次越高再结晶温度越低。退火后稳态晶粒尺寸随变形道次的增加而细化,硬度值随变形道次的增加而增大,回归分析表明,晶粒尺寸与硬度之间的关系符合Hall-Petch公式。

关键词: 等径弯曲通道 , 超细晶铜 , 退火 , 热稳定性

基于组态王的包钢耐火配料系统设计

胡万里

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2010.01.023

介绍了利用组态王作为监控,可编程控制器作为下位机,实现了耐火厂散料配料系统的自动化生产,该系统具有手动功能和自动功能,手动功能具有现场手动和上位机手动功能,自动功能具有全自动和半自动功能.该系统可实现配方和配料制度的任意更改,投资低,故障少,自动化程度高.

关键词: 组态王 , 配料 , 上位机

“王”字型左手材料结构的设计与仿真

孙振 , 竹有章 , 何星 , 杨成莱 , 李磐石

材料科学与工程学报

针对目前由金属开口谐振环与金属杆构成的左手材料结构存在构造比较复杂、工艺实现较难的缺点,设计实现了一种基于金属条的改进结构一”王”字型结构.通过理论分析和电磁仿真软件Ansoft HFSS 10模拟仿真,利用散射参量法提取参数结果表明该结构可以在X波段实现介电常数和磁导率同时为负.讨论研究了该左手结构的金属条宽度、中间缺口宽度、中间条宽度三个结构尺寸参数变化对谐振频率和透射峰幅值的影响,结果表明三个参数的变化都会对二者产生影响,其中金属条宽度改变对透射峰值影响幅度相对较大,缺口宽度改变对谐振频率影响幅度相对较大.

关键词: 金属条 , 左手材料 , 负折射率 , 谐振频率 , S参数