孙琪
,
徐香兰
,
彭洪根
,
方修忠
,
刘文明
,
应家伟
,
余帆
,
王翔
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61119-6
CH4和 CO是两种主要的温室效应气体和空气污染物,催化氧化是最有效的消除 CH4和 CO的方法.研发不含贵金属的金属氧化物催化剂或者减少催化剂中贵金属用量为该领域研究热点. SnO2是一种重要的宽禁带 n型半导体材料,广泛应用于气敏器件、锂离子电池以及光电设备. SnO2表面富含活泼的缺位氧且具有良好的热稳定性,因此其在催化方面的性能近年来逐渐受到人们关注.在过去的5年中,本团队深入研究了 SnO2材料在空气污染治理和绿色能源生产等领域的应用及其催化性质.发现通过其它阳离子如 Fe3+, Cr3+, Ta5+, Ce4+和Nb5+等的掺杂,替换晶格中部分 Sn4+,形成金红石型 SnO2固溶体结构,显著提高了催化剂氧物种的流动性、活性和催化剂本身的热稳定性.固溶体材料是一类重要的催化剂,受到广泛关注.一个典型的例子是铈锆固溶体,其作为储氧材料已广泛应用于汽车尾气净化器.形成固溶体结构后,氧化铈的储氧能力和热稳定性得到显著提高.为有效形成固溶体,两个阳离子需要具有相似的离子半径和电负性.以往,人们基于结构中金属阳离子和氧阴离子的离子半径提出了容忍因子的判别方法,以此来判断固溶体是否能有效形成及所生成固溶体的稳定性.我们在前期工作中,以 Sn-Nb固溶体为例,提出了简单的X射线衍射(XRD)外推法来计算固溶体晶格容量,即形成稳定固溶体时客体阳离子取代主体晶格阳离子的最大值.作为延续工作,本文采用共沉淀法制备了一系列 Sn/M (M = Mn, Zr, Ti, Pb)摩尔比为9/1的 SnO2基催化剂,并用于 CH4和 CO催化氧化.结果表明, Mn3+, Zr4+, Ti4+和 Pb4+均可以掺杂进四方金红石型 SnO2晶格中,形成稳定的固溶体结构.其中 Sn-Mn-O固溶体表现出最高活性.为了深入研究 Mn2O3在 SnO2中的晶格容量及最优催化剂配比,采用共沉淀法制备了一系列不同 Sn/Mn摩尔比的样品,采用 XRD, N2-BET, H2-TPR, SEM和XPS等手段对其物理化学性能进行了表征,并考察了对 CH4的催化氧化性能.通过 XRD外推法测定了 Mn3+离子在 SnO2中的晶格容量为0.135 g Mn2O3/g SnO2,相当于 Sn/Mn摩尔比为79/21.这表明形成稳定的固溶体后, SnO2晶格中最多只有21% Sn4+可以被 Mn3+替代；当 Mn3+含量超过晶格容量时,过量的 Mn3+在催化剂表面形成 Mn2O3,对催化剂活性不利.类似于 Sn-Nb-O固溶体,在 Sn-Mn-O催化剂体系中亦观察到明显的晶格容量效应.纯相的 Sn-Mn-O固溶体比含过量 Mn2O3晶相的 Sn-Mn-O催化剂具有更高活性.
关键词:
二氧化锡基固溶体
,
X射线衍射外推法
,
晶格容量
,
甲烷深度氧化
,
一氧化碳催化氧化
曹宗良
,
王健农
,
丁冬雁
,
戴杰华
,
余帆
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2003.01.009
利用化学气相沉积法,采用二甲苯为碳源,二茂铁为催化剂,氮气作保护气,在石英基底上催化裂解生长定向纳米碳管.试验结果表明:在775℃、120min的条件下,可生长出长达200μm厚的定向纳米碳管薄膜;在775℃,反应时间为60min～120min时,纳米碳管的长度为100μm～200μm,而纳米碳管的直径变化不明显.而无氢气、较高的反应温度和连续的催化剂供给对快速生长定向纳米碳管有着重要的影响.
关键词:
纳米碳管
,
石墨
,
催化剂
,
化学气相沉积
黄煜镔
,
王润泽
,
周静静
,
余帆
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.11.015
选择原材料是改善磷酸镁水泥性能的重要方法,为扩大磷酸镁水泥的应用范围,对 EVA 乳液改性磷酸镁水泥进行研究,结果表明,EVA 乳液的掺加对磷酸镁水泥的凝结时间与流动性影响小；磷酸镁水泥的抗压与抗折强度均随着 EVA 乳液掺量的增大,表现出先提高后降低的趋势,但存在不同的适宜掺量；EVA乳液显著增大磷酸镁水泥的粘结强度与断裂能；微观分析表明EVA乳液不改变磷酸镁水泥水化产物类型,但改变水化反应速度,影响水化产物形貌,其中MgNH4 PO4?6 H2 O 主要以柱状存在,并且结构更加致密。
关键词:
EVA乳液
,
磷酸镁水泥
,
性能
朱雷
,
汤玉斐
,
胡龙
,
余帆
,
赵康
硅酸盐通报
以三叶草茎为诱导模板,经表面修饰、水热反应和煅烧等工艺原位构筑了ZnO分级多孔陶瓷,表征了煅烧前后多孔ZnO的相组成,研究了表面修饰剂的pH值、水热反应温度以及植物茎/Zn(NO3)2质量比对多孔ZnO微观形貌的影响,并对其分级多孔结构进行观察.结果表明:当表面修饰剂的pH=1、水热反应温度为80℃、植物茎/Zn(NO3)2质量比为1∶1时,所得多孔ZnO具有分级多孔结构,其中微米级孔径约为8μm,纳米-亚微米级孔径＜1μm,比表面积为43.56 m2/g,实现了ZnO对三叶草茎微-纳米分级多孔结构的精密复制.
关键词:
多孔氧化锌
,
生物模板诱导
,
分级多孔
,
水热反应
余帆
,
黄煜镔
,
曹金露
,
周静静
,
任葳葳
硅酸盐通报
延迟钙矾石形成(DEF)是造成混凝土结构破坏的重要原因.近年来,微裂纹、晶体形态、约束等因素对DEF的影响,DEF的预测及其损伤模型等方面有了新的研究进展.本文对其进行了概述和分析,并提出了相应的建议.
关键词:
延迟钙矾石
,
因素
,
预测
,
模型
,
机理
黄煜镔
,
赵翔宇
,
余帆
,
任葳葳
硅酸盐通报
氯离子对混凝土结构耐久性的影响显著,基于Fick第二定律中氯离子扩散方程与混凝土中热传导守衡方程的相似性,提出可运用ANSYS热分析模块预测混凝土中氯离子浓度的二维分布,由此借助ANSYS概率分析模块考虑保护层厚度、表面氯离子浓度等因素的随机性,建立基于概率的混凝土结构工作寿命的数值模型,分析相应失效概率的寿命期望值,进行结构耐久性寿命预测.运用该模型分析了各影响因素的统计参数对耐久性寿命的影响,表明保护层厚度、氯离子扩散系数时间衰减指数是影响混凝土结构耐久性寿命的最重要因素.
关键词:
混凝土
,
氯离子
,
耐久性
,
数值模型
