李伟作
,
赵忠奎
,
焦艳华
,
王桂茹
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62540-8
煤层气是储量十分丰富的煤炭伴生资源,也是煤炭开采中最大的安全隐患之一,同时还是重要的温室气体.研究煤层气的高效、清洁资源化利用具有资源和环境双重意义.因此,世界主要产煤国均十分重视煤层气的开发和利用.煤层气的主要成分是甲烷,目前主要通过两种方式实现其资源化利用:(1)直接转化,主要通过氧化偶联、催化氧化官能团化或脱氢芳构化等途径将其转化为高碳烃、含氧化合物及芳烃等;(2)间接转化,甲烷首先经催化重整反应制取合成气,而后再经Fischer-Tropsch合成、甲醇化和氢甲酰化等过程来合成饱和烃、烯烃、甲醇及其他含氧化物.对于前者,由于热力学限制,反应收率很低,应用前景较差,而经由合成气这一平台产物的间接转化路线被认为是一条甲烷资源化利用颇具工业前景的转化路线.因此,甲烷催化重整制合成气备受关注.研究表明,贵金属具有较好的甲烷重整催化性能,但其储量有限、价格昂贵的内在缺陷不利于甲烷大规模转化和资源化利用.Ni基催化剂具有与贵金属可比的催化活性和选择性,且其储量丰富,价格低廉,因此在甲烷重整反应中备受青睐.但是,相对于贵金属,Ni基催化剂易于积碳和烧结失活,这已成为制约其大规模工业化应用的瓶颈.迄今,大量文献报道关注如何提高Ni基催化剂的催化稳定性.而载体形貌调控是调节负载型催化剂的有效途径.本文开展了用作载Ni催化剂的氧化锆载体的形貌调控研究,以期可以有效调节载Ni催化剂的物化性质,进而调控载Ni催化剂的甲烷重整催化性能.采用水热法成功制备了松球状和鹅卵石状的单斜相氧化锆载体,进一步负载镍,制备了载镍催化剂,用于甲烷重整制合成气反应.具有分级结构的松球状氧化锆载Ni催化剂(Ni/ZrO2-ipch)展示出比鹅卵石状氧化锆和常规氧化锆纳米粒子载Ni催化剂显著好的催化活性和稳定性.采用XRD、N2吸附、TEM、H2-TPR、CO化学吸附、CO2-TPD、XPS和TGA等手段研究了松球状氧化锆载Ni催化剂高催化活性和稳定性的原因和机制.发现,其较高的催化活性主要归因于高的Ni分散度、改善的可还原性、促进的氧流动性以及较多的碱性位和较强的碱性,这些物化性质依赖于氧化锆载体的独特形貌.分级结构的松球状氧化锆载Ni催化剂高的甲烷重整催化稳定性主要源于催化剂的高抗烧结、抗积碳性能.加强的金属载体效应和介孔限域效应可以阻止金属Ni的高温烧结,而优良的抗积碳稳定性主要源于催化剂良好的氧流动性、较多的碱性位、较强的碱性以及小的Ni粒子尺寸.鉴于分级结构松球状氧化锆载Ni催化剂高的催化活性和优良的抗积碳、抗烧结稳定性,该催化剂用于甲烷重整制合成气具有广阔前景.而所制备的分级结构松球状氧化锆由于具有独特的结构和优良的热稳定性,可以作为性能优良的载体用于其他反应,尤其对于高温转化过程可望表现出明显优势.
关键词:
镍基催化剂
,
氧化锆载体
,
分级结构
,
形貌效应
,
甲烷干重整
,
合成气
,
抗积碳
杜利霞
,
吴志娇
,
吴谦
,
江潮
,
朴玲钰
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2013.21281
采用水热法可控合成了花状TiO2分级结构材料,运用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、N2物理吸附-脱附等手段,对其进行了表征,系统研究了NaOH用量、H2O2浓度、HNO3浓度、反应温度及时间等因素对所得样品形貌的影响,并评价了它们的光催化性能.结果表明,花状TiO2分级结构为锐钛矿相,颗粒大小均一;随制备条件的变化,构成花状TiO2分级结构的基元结构分别为纳米线、纳米片,纳米线直径约25 nm,纳米片厚度不足10 nm;该样品具有较高的比表面积,表现出良好的单次光催化活性与重复使用性能.
关键词:
花状氧化钛
,
分级结构
,
水热合成
,
比表面积
,
光催化
洪成勋
,
刘文武
,
郭敏
人工晶体学报
采用水热法,在钛箔表面成功制备出TiO2纳米线-纳米粒子分级结构光阳极.利用XRD、SEM等表征方法系统研究了制备条件对TiO2有序分级结构物相和微观形貌的影响,讨论了TiO2纳米结构和其光电转换性能之间的关系.结果表明:由于二次水热反应将初级TiO2纳米线阵列转变为纳米线-纳米粒子分级结构,使其比表面积和光电转换性明显提高.然而晶体生长时间过长或水热反应前驱液的浓度较高,都使得生长的纳米结构相互团聚在一起,从而减少其比表面积,降低光电转换性能.最佳的条件是第一步水热反应时间10 h,草酸钛钾溶液浓度0.0075mol/L,第二步水热反应时间6h,TiC14处理液浓度0.05 mol/L,分级结构的光电转换效率达到2.01％.
关键词:
钛箔
,
水热法
,
TiO2
,
分级结构
,
光电转换效率
田江丽
,
王兢
,
杜海英
,
于鹏
,
李晓干
材料科学与工艺
以乙二醇（ C2 H6 O2）为有机溶剂，采用溶剂热法制备了花状SnO2纳米材料，并将制备的SnO2制成旁热式气敏元件．通过XRD，SEM等测试手段对SnO2纳米材料进行了表征，并初步分析了气敏元件对丙酮的敏感机理．制备的SnO2材料是由粒径约为10 nm的颗粒有规则的堆叠而成的直径约为3～4μm的花瓣清晰的多孔分级花状结构．研究发现，气敏元件对丙酮气体有很好的响应灵敏度．在最佳工作温度（350℃）时，检测的丙酮体积分数最低为1×10-6．对100 ppm丙酮的响应及恢复时间分别为40和50 s．且气敏元件对丙酮气体的响应灵敏度远高于对苯、甲苯、甲醇、甲醛、氨等气体的响应灵敏度．
关键词:
气敏元件
,
SnO2
,
溶剂热法
,
分级结构
,
丙酮
任文皓
,
赵康宁
,
郑志平
,
麦立强
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.12.003
从材料本征性能和结构的控制入手来提高其容量发挥、循环性能、倍率性能至今仍是亟待解决的一大难题，而纳米线材料因其具有独特的各向异性、大的比表面积、优异的张力适应性、快速的轴向电子传输和径向离子扩散等特性使其在锂离子电池、锂空气电池以及超级电容器储能器件的组装、原位表征等方面相较于其它简单结构纳米材料有着独特优势。结合当前纳米线材料的最新研究进展，主要讨论了单根纳米线电化学储能器件及纳米线材料的优化策略，包括新型纳米线材料的设计构筑、合成以及电化学性能表征。概括了纳米线材料的形貌控制、性能改善以及应用的前景，为其在电化学储能方面的应用奠定基础。
关键词:
电化学储能
,
纳米线
,
微纳器件
,
分级结构
张旺
,
顾佳俊
,
苏慧兰
,
张荻
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.09.01
传统设计与制备技术手段往往难以实现预期精细结构与功能构筑,从而限制了材料结构-性能之间新现象的发现与新机理的建立.借用经亿万年自然优化的生物自身多层次、多维和多尺度的本征结构为模板,通过物理和化学手段,在保留生物精细分级结构的同时,置换生物模板的化学组分为所需功能组分,利用生物精细结构与人工组分之间的耦合关系,可制备既遗传自然生物精细形态,又有人为赋予特性的新材料——遗态材料.围绕具有蝶翅精细结构的遗态光功能材料,分别以金属-半导体功能蝶翅的红外吸收增强及光热转换、金属功能蝶翅的表面等离子体拉曼增强为例,介绍了遗态材料的设计思路、制备方法、性能表征及相关机理探索过程.相关思路与方法为解决分级精细结构难以制备的难题提供了新途径,并为新材料构型设计提供了前瞻性思路和原理验证.
关键词:
遗态材料
,
分级结构
,
光功能材料
,
仿生材料
肖南
,
凌铮
,
王六平
,
周颖
,
邱介山
新型炭材料
用T型沸石/聚酰胺酸悬浊液浸渍聚氨酯泡沫,然后在900℃下热处理制备原位担载的T型沸石/泡沫炭复合材料.用SEM,XRD和物理吸附仪等设备对所得样品进行表征.结果表明:所得复合材料为分级结构整体块状材料,泡沫炭基体的大孔平均尺寸约为500μm;泡沫炭孔壁表面均匀镶嵌了大量沸石分子筛.所得复合材料的微孔孔径分布集中于0.45nm左右,比表面积达到328m2/g.复合材料中沸石分子筛自身的结构特性和化学组成保持不变.
关键词:
沸石
,
泡沫炭
,
分级结构
,
复合材料
,
制备
杨颖
,
孙艳丽
,
尹彦冰
,
张转芳
,
孙宏
,
阚侃
,
史克英
功能材料
为了制备室温下对NOx吸附性能优异的纳米材料,采用表面活性剂辅助的纳米粒子自组装方法制备了纳米多级结构扁圆型多孔α-Fe2O3。分别采用XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM及TEM等技术手段研究了材料的形貌与结构。研究表明,每一个扁圆型的Fe2O3是由8～10nm左右的Fe2O3纳米颗粒聚集而成,属赤铁矿型的α-Fe2O3,晶型较好。在室温下对材料进行NOx的吸附脱附实验,研究发现,该材料的选择性吸附NOx能力和吸附量较市售的α-Fe2O3明显提高。原因在于,空气中的氧气吸附于多孔α-Fe2O3材料表面,形成的氧负离子,与NOx形成化学吸附,有助于提高NOx的吸附性能。初步探讨NOx的吸附机理,为半导体氧化物在室温下NOx检测提供了重要实验基础。
关键词:
分级结构
,
氧化铁
,
NOx
,
吸附
,
脱附
乔莉
,
冯庆玲
,
王晓红
,
王毅民
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.02.027
研究了我国渤海海域发现的一种硅质海绵骨针的结构和力学性能.结果表明,这种海绵骨针具有复杂的四级结构:第一级是纳米硅球;第二级是二氧化硅层内的亚层结构,第三级是单层二氧化硅层;第四级是二氧化硅一有机基质复合的同心圆结构.这种骨针的弯曲强度为394.34GPa,弯曲模量随生长环带由中心向外逐渐增大;截面硬度为2.933GPa,截面杨氏模量为33.308GPa.
关键词:
海绵骨针
,
二氧化硅
,
分级结构
,
力学性能
肖元化
,
唐新村
,
王志敏
,
李峰
,
谌谷春
,
李连兴
,
张亮
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.01092
采用简单的阳离子表面活性剂诱导原位聚合方法制备了具有针状结构的聚苯胺(PANI)包覆多壁碳纳米管(MWCNTS)的分级结构材料.分别采用红外光谱(FT-IR)、紫外可见(UV-Vis)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重(TG)、气敏测试等分析测试手段对PANI/MWCNT的绀成、形貌、微观结构、热稳定性和气敏性能进行了表征和测试.结果表明,在MWCNTS上均匀包覆了约20nm厚的针状PANI,该材料制备的气敏元件在室温下对NH3的灵敏度,重复性明显好于纯PANI,灵敏度也高于非针状PANI包覆的PANI/MWCNT.
关键词:
PANI/MWCNT
,
气敏材料
,
分级结构
,
针状
,
NH3
