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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

施梅勤 , , 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

空间目标基光学观测模式分析

余建慧 , 苏增立 , 谭谦

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2006.06.004

对空间目标的监视可采用地基和基两种方式实现.与地基观测相比,基观测在空域覆盖性和监视时效性等方面具有较大优势,空间目标基观测技术已成为当今空间领域的前沿性技术.目前,许多国家和组织都在大力发展空间目标基观测技术.基光学观测可采用光学栅栏、特定区和地球同步带搜索方式实现空间目标的捕获;可通过恒星跟踪和天文定位方法获取空间目标的位置信息;可采用等待或跟踪方式实现对目标的成像.

关键词: 遥感 , 基光学观测 , 光学探测 , 光学成像

高炉轮轴承损坏原因分析与处理

李增生 , 王义 , 陈先利 , 秦国良

金属世界 doi:10.3969/j.issn.1000-6826.2009.06.018

安钢炼铁厂7#高炉主卷扬上料系统关键设备--轮,在安装使用不久出现轴承严重损坏,造成高炉不能正常上料.经过对轮内部结构及轴承本身等方面进行改进后,取得了良好的使用效果.

关键词: 高炉 , , 轴承 , 润滑

中原油田23气田气井腐蚀原因分析

郑家燊 , 傅朝阳 , 刘小武 , 彭芳明 , 黄先球 , 赵景茂 , 吴灿奇 , 徐卫东 , 王选奎

中国腐蚀与防护学报

采用XRD、XPS和EPMA对中原油田23-1、23-8气井油管腐蚀产物和管材进行分析,并试验了碳钢在CO_2介质中的腐蚀。研究结果表明,天然气中的CO_2及凝析水是气井腐蚀的主要原因。管材的非金属夹杂物(MnS、Al_2O_3)含量超标,是加速油管在CO_2环境中局部腐蚀穿孔破坏的另一原因。还探索了应用缓蚀剂防止气井CO_2腐蚀的可能性。

关键词: 气井 , Oil pipe corrosion , Failure analysis , Inhibitor

O-去甲基拉法辛合成的新方法

史兰香 , 张宝华

应用化学 doi:10.3724/SP.J.1095.2013.20351

拉法辛为原料,分别以新的脱甲基试剂半胱氨酸钠盐和青霉胺钠盐制备了O-去甲基拉法辛,收率为86%和82%.一锅中分别完成了半胱氨酸钠盐、青霉胺钠盐的制备与拉法辛脱甲基反应,简化了操作步骤.最优反应条件为溶剂N-甲基吡咯烷酮,反应温度175℃,产物析晶pH值9.5.

关键词: O-去甲基拉法辛 , 拉法辛 , 脱甲基化 , 半胱氨酸钠盐 , 青霉胺钠盐

印度普乐粉矿烧结试验研究与生产实践

蒋定中 , 王富生

钢铁

介绍了印度普乐粉矿的烧结、冶金性能试验研究情况及普乐粉矿在马钢烧结和炼铁生产中的应用实践.

关键词: 普乐粉矿 , 烧结试验 , 生产实践 , 降低成本

利公司生物质能的应用实践

徐建龙 , 刘子龙 , 徐春华

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2010.08.001

辽宁利金业有限责任公司投资300余万元,对原供热系统进行改造.通过余热回收机组充分利用生产过程中产生的生物质能,满足了公司冬季生产及生活供暖,提高了可再生能源使用效率,降低企业能源成本,改善了周边的环境质量.该回收机组环保、节能、运行可靠,年节约成本约83万元,减少CO2排放量约2300t,经济效益、环保效益和社会效益显著.

关键词: 余热 , 生物质能 , 低碳 , 利公司

哈贝壳螺旋微结构研究

陈斌 , 彭向和 , 孙士涛 , 季金苟 , 陈松

稀有金属材料与工程

对丽哈贝壳的微结构进行了扫描电镜(SEM)观察,观察显示它是由无机霰石层和有机胶原蛋白组成的一种生物陶瓷复合材料,其中无机霰石层平行于贝壳表面整齐排列.观察也显示这些霰石层是由长而薄的霰石片所组成,不同霰石层中的霰石片具有不同的方向,构成螺旋等铺层形式.更仔细的观察显示每一霰石片又是由长而细的霰石纤维所组成,最细的霰石纤维具有纳米的尺度.根据在贝壳中观察到的螺旋结构,进行了螺旋结构和平行结构最大拔出力的比较实验研究,结果显示螺旋结构的最大拔出力大于平行结构的最大拔出力,它使贝壳具有高的强韧性.研究结果对高性能仿生陶瓷复合材料设计提供了有益指导.

关键词: 哈贝壳 , 生物陶瓷复合材料 , 螺旋微结构 , 最大拔出力

丘里燃烧器结构对浓淡分离影响的数值模拟

沈思苇 , 杨茉 , 蒋燕华 , 王治云

工程热物理学报

本文通过对不同收缩比和收缩段形线结构下的丘里管内气固两相流的数值模拟,给出了丘里燃烧器浓淡分离效果和阻力特性与丘里管结构的关系.结果表明,丘里燃烧器的阻力损失主要发生在收缩段,并且随着收缩比的增大,燃烧器的浓淡分离效果将变差,阻力损失减小;当收缩段采用圆弧形形线结构时,可使丘里燃烧器单位压降的浓淡比增加,且在弯曲弧度相同的情况下,“内凹”弧形与“外凸”弧形燃烧器相比,其单位压降浓淡比更大;收缩段形线弯曲弧度增大,单位压降浓淡比随之增大.

关键词: 丘里管 , 浓淡燃烧器 , 气固两相流 , 数值模拟

灰关联分析法研究中原油田一污水的腐蚀因素

屈撑囤 , 卢会霞 , 卜绍峰

腐蚀学报(英文)

根据中原油田一污水站水质分析和腐蚀监测结果,应用灰关联分析方法对中原油田一污水站腐蚀状况进行了分析,灰关联度的计算结果表明:影响中原油田一污来水腐蚀性的主要因素是∑Fe含量、pH值、Fe3+浓度、SRB(硫酸盐还原菌)含量、HCO3-浓度和TGB(腐生菌)含量;影响中原油田一污处理后水腐蚀性的主要因素是矿化度、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-和Na+浓度.对中原油田一污来水、处理后水的水质与腐蚀速率的进行了比较结果表明:提高来水的pH值、控制污水中SRB及TGB含量、降低污水中∑Fe浓度,对于降低腐蚀速率意义重大;同时也进一步证明了灰关联分析结果符合实际情况.灰关联分析方法为中原油田一污水的腐蚀研究提供了新的思路和方法.  

关键词: 灰关联分析 , null , null

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