王志毅
,
周新贵
,
羊建高
,
王松
,
周长城
,
刘学业
,
于海蛟
,
黄泽兰
稀有金属材料与工程
以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,T300碳纤维和光威(GW)碳纤维为增强纤维,采用先驱体浸渍-裂解工艺(PIP)分别制备了Cf/SiC复合材料.在相同工艺条件下,所制备GW碳纤维复合材料的力学性能达到了T300纤维复合材料的性能水平,两种纤维增强SiC基复合材料抗弯强度分别为364 MPa和437 MPa.采用扫描电镜观察试样断口形貌及纤维拔出情况,并分析了复合材料的结构和性能差异.
关键词:
碳纤维
,
Cf/SiC
,
复合材料
,
有机先驱体
张亚平
,
郭婉秋
,
王龙飞
,
宋敏
,
杨林军
,
沈凯
,
徐海涛
,
周长城
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60916-0
商业选择性催化还原(SCR)催化剂V2O5-WO3(MoO3)/TiO2存在反应温度窗口窄(300–400 oC)和SO3转化率高等缺点,同时占催化剂总质量80%以上的载体TiO2比表面积小,热稳定性差.已有研究发现TiO2-ZrO2固溶体具有较大的比表面积和较强的表面酸性, TiO2与ZrO2的摩尔比为1：1时其比表面积达到最大. CeO2作为SCR催化剂的组成部分,由于其优良的储氧和放氧能力受到广泛关注.研究表明, CeO2-CuO, Ce/Ti-Si-Al和Mo2O3(Co2O3)/Ce-Zr等催化剂具有优良的SCR脱硝活性,同时对V2O5-WO3/TiO2催化剂进行CeO2改性,可提高催化剂的抗SO2中毒能力.实际烟气组分中同时存在SO2和H2O,必定会导致催化剂硫酸盐中毒,而目前对含Ce催化剂的硫酸盐中毒情况研究较少,因此开发新型高效脱硝催化剂十分必要.前期我们研究了xCeO2-3%V2O5/TiO2-ZrO2催化剂,发现CeO2可以显著拓宽脱硝温度窗口,同时增强催化剂酸性位点,但是V2O5含量较高时对环境及人体健康均有较大危害.本文采用共沉淀法制备摩尔比为1：1的TiO2-ZrO2固溶体,用浸渍法负载不同摩尔比的CeO2和1%的V2O5,得到一系列V-xCe/Ti-Zr催化剂,结合X射线衍射(XRD)、比表面积测试(BET)、高分辨透射电镜(HRTEM)、程序升温还原(H2-TPR)、原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)和程序升温脱附(NH3-TPD)等手段分析催化剂的晶相、活性物质分散程度、氧化还原性质及表面酸性,在200–450 oC范围内考察Ce掺杂催化剂选择性催化还原NOx的脱硝活性,并在250 oC测试催化剂在NH3+NO+O2+SO2+H2O气氛中的脱硝活性,研究催化剂抗硫酸盐中毒能力.研究发现,CeO2掺杂可以拓宽脱硝反应活性窗口, V-0.2Ce/Ti-Zr (摩尔比Ce：Ti =0.2)表现出最优的脱硝性能,在250–350oC范围内脱硝效率均在92%以上,同时与前期研究结果对比发现CeO2含量较高时会导致高温段NOx转化率下降. XRD和HRTEM结果表明,ZrO2的添加可以显著降低载体TiO2的结晶度,复合氧化物TiO2-ZrO2呈无定形态, CeO2高度分散于载体之上,并且催化剂以单晶形式存在. H2-TPR结果表明,CeO2能显著提高催化剂的还原能力,主要的还原反应发生在CeO2的α(200–430oC)和β(430–600 oC)还原峰上,总体而言, V-0.2Ce/Ti-Zr表现出最大的氢气消耗量,即其还原性最强.低V2O5负载有利于较低温度SCR反应, V-0.3Ce/Ti-Zr的钒氧化物还原峰强度最大,其次是V-0.2Ce/Ti-Zr. NH3-TPD测试发现V2O5/TiO2主要存在中强酸及强酸,而V2O5/TiO2-ZrO2主要是弱酸, CeO2负载后随着其含量提高,弱酸强度增加.结合氨气原位漫反射红外光谱发现, CeO2可以增加催化剂Br?nsted和Lewis酸位数量,同时出现反应中间物–NH2, V2O5的负载量较高会抑制1660 cm–1处Br?nsted酸吸收峰的出现. BET结果发现, TiO2-ZrO2和V2O5/Ti-ZrO2比表面积分别可达255.73和143.77 m2/g, V2O5/TiO2仅为66.1 m2/g,表明ZrO2的添加可以显著增大催化剂比表面积,进而有利于SCR反应进行,沉积的氧化物进入载体孔道导致催化剂比表面积降低. V2O5-xCeO2/TiO2-ZrO2表现出较强的抗SO2中毒能力,但是在H2O存在条件下脱硝活性较差,可能是生成的硫酸铵盐及亚硫酸盐阻塞催化剂孔道所致. SO2和H2O停止通入后, V2O5-0.3CeO2/TiO2-ZrO2活性恢复至原有水平, V2O5-0.2CeO2/TiO2-ZrO2恢复至最初的84%.对中毒催化剂进行不同反应温度下的活性测试,发现V2O5-0.2CeO2/TiO2-ZrO2在中温段反应活性显著降低,可能是由于Ce(SO4)2的形成所致,由于V2O5-0.3CeO2/TiO2-ZrO2的Ce含量较高,其在此温度范围内活性依旧较高.两者在高温段NOx转化率均较高,推测是V2O5开始发挥活性组分作用的缘故.
关键词:
二氧化铈
,
钛-锆
,
酸性位
,
氮氧化物
,
选择性催化还原
,
中毒
李斌
,
张长瑞
,
曹峰
,
王思青
,
曹英斌
,
姜勇刚
,
周长城
稀有金属材料与工程
合成了全氢聚硅氮烷和硼氮烷的混杂先驱体并对其结构进行了表征;以混杂先驱体和3D碳纤维编制体为原料,采用先驱体浸渍-裂解(PIP)工艺制得了碳纤维增强氮化硼-氮化硅混杂基体的复合材料,并对复合材料的力学性能和抗烧蚀性能进行了研究.结果表明,混杂先驱体中含有B-N,B-H,Si-N,Si-H,N-H等结构,无其它杂质出现;随着PIP工艺循环次数的增加,复合材料的密度随之提高;当进行4个循环时基本致密,密度达到1.50g/cm3,弯曲强度达到156.4 MPa;轨道模拟实验显示复合材料具有优异的抗烧蚀性能.
关键词:
先驱体浸渍-裂解
,
复合材料
,
力学性能
,
烧蚀
周长城
,
张长瑞
,
胡海峰
,
张玉娣
,
王志毅
稀有金属材料与工程
以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了2D Cf/SiC复合材料,研究了低温裂解工艺(裂解温度低于1000℃)对2DCf/SiC复合材料结构和性能的影响,为Cf/SiC复合材料的低温制备探索可行之路.研究表明,采用900℃裂解工艺制备的复合材料其力学性能达到或高于目前同类工艺制备的2D Cf/SiC复合材料力学性能,其弯曲强度达到329.6 MPa,剪切强度32.1 MPa,断裂韧性14.7 MPa·m1/2.并采用差热(TG-DTA)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)等对先驱体聚碳硅烷(PCS)及其低温裂解产物的结构和性能进行了研究.
关键词:
2D Cf/SiC
,
先驱体浸渍裂解
,
低温裂解
,
复合材料
张亚平
,
汪小蕾
,
沈凯
,
徐海涛
,
孙克勤
,
周长城
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60427-0
采用3种不同的浸渍过程制备了系列 WO3改性 MnOx/TiO2催化剂,并采用 BET 比表面积测试、X 射线衍射、拉曼光谱、H2程序升温还原、高分辨扫描电镜和原位红外光谱等技术进行表征.结果显示,一步浸渍法和先钨后锰的分布浸渍法制备的催化剂中, Mn 和 W 的协同作用提高了活性组分的分散状态,并阻止了钛载体的转晶;在所有的 Mn 基催化剂中, Mn 物种主要以Mn2O3形式存在,但在15%MnOx-5%WO3/TiO2中出现了少量的 MnO2; WO3的加入大大增强了催化剂的还原能力,提高了其表面酸位尤其是 B 酸的数量与强度,并促进了活性中间物(-NH2)的生成.表面 Lewis 酸在低温 SCR 反应起主要作用,并且发现-NH2也是活性很高的物种.在 NH3低温催化还原 NO 的反应中,一步浸渍法制备的催化剂活性最高.
关键词:
钨氧化物
,
改性
,
锰氧化物
,
低温选择性催化剂还原
,
表面酸位
,
活性中间产物
周长城
,
张长瑞
,
胡海峰
,
张玉娣
,
王志毅
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2007.04.015
以四种织构纤维编织体(2.5D,三维四向,三维五向,三维六向)增强的SiC基复合材料为研究对象,研究不同织构纤维编织体损伤给复合材料结构带来的影响,并从纺织学角度分析此种现象.结果表明,2.5D织构纤维编织体结构整体性较好,在表层纤维受损的情况下,依旧保持良好的三维整体性,所制备复合材料抗损伤性良好.而三维四向、三维五向和三维六向织构纤维编织体结构整体性较差,在表层纤维受损的情况下,纤维编织体的整体性遭到致命破坏,复合材料出现低应力断裂,抗损伤性很差.
关键词:
纤维织构
,
抗损伤性
,
SiC
,
复合材料
王洪磊
,
周新贵
,
于海蛟
,
周长城
,
王志毅
材料导报
介绍了CNTs的结构和性能,综述了CNTs在金属基复合材料、聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料中的应用研究情况,在此基础上,分析了CNTs在复合材料制备过程中的纯化、分散、损伤和界面等问题,并展望了今后CNTs复合材料的发展趋势.
关键词:
CNTs
,
结构
,
性能
,
复合材料
周长城
,
张长瑞
,
胡海峰
,
张玉娣
材料工程
陶瓷基复合材料制备温度过高一直是制约其引入主动冷却工艺、突破其本征使用温度的主要原因之一.采用差热(TG-DTA)、红外(IR)、X射线衍射(XRD)等分析测试手段,研究了聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)的裂解及化学转化过程,从理论上说明了先驱体聚碳硅烷(PCS)低温(＜1000℃)陶瓷化的可行性.结果表明:聚碳硅烷在750℃实现无机化,880℃开始结晶,即聚碳硅烷在高温合金耐受温度范围(＜1000℃)内,即可实现陶瓷化.以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,炭纤维为增强体,采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺低温制备了炭纤维增强碳化硅(C/siC)陶瓷基复合材料,当制备温度为900℃时,所制备C/siC复合材料密度为1.70g/cm3,弯曲强度达到657.8MPa,剪切强度为61.02MPa,断裂韧性为22.53MPa·m1/2,并采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观形貌进行了分析.
关键词:
PCS
,
C/SiC
,
复合材料
,
先驱体浸渍裂解
,
低温制备
周长城
,
王世俊
钢铁
通过正交试验研究了铁水预处理条件下复合脱硫剂中铝热法生成Mg的影响因素.分析了铝、发热剂中Fe2O3和熔点调节剂对轻烧白云石中MgO还原率的影响.研究结果表明,铝和熔点调节剂SiO2,A12O3对轻烧白云石中MgO还原率的影响较大,FeO3次之.通过回归分析获得了各因素和MgO还原率之间的关系式,并对关系式进行了分析.还原剂Al与MgO还原率保持良好的线性关系,当SiO2,l2 O3和Fe2 O3分别为0.5 mol,0.4mol和0.4mol时,MgO还原率分别达到最大值58.09％,52.19%和55.5％.
关键词:
轻烧白云石
,
铁水预处理
,
铝热法
,
正交试验
周长城
,
张长瑞
,
周新贵
,
胡海峰
,
张玉娣
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2007.10.012
以先驱体浸渍裂解工艺制备了Cf/Sic复合材料,在相同工艺条件下,研究了四种纤维织构:2.5D,三维四向,三维五向,三维六向对复合材料结构和性能的影响.研究结果表明,2.5D纤维织构的复合材料,其力学性能优于其它三种织构的复合材料,2.5D织构的复合材料弯曲强度达到了406.25MPa,三维四向织构复合材料弯曲强度只有128.80MPa,三维五向织构复合材料159.74MPa,三维六向织构复合材料150.42MPa,并结合纺织学的结构理论对这种影响进行了剖析.
关键词:
Cf/SiC
,
PIP
,
纤维织构
,
复合材料
