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CeO2(110)负载Au纳米颗粒催化CO+NOx反应的DFT+U研究

张洁 , 龚学庆 , 卢冠忠

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60168-6

通过在位库伦校正的密度泛函理论(DFT+U)方法计算,我们研究了CO和NOx分子在Au负载CeO2(110)表面的吸附.结果表明,CO在Au纳米颗粒的顶位有很强的吸附能,大约为1.2 eV,而NO在Au纳米颗粒上或者Au与CeO2载体界面处都是弱吸附.然而,当NOx在界面处形成N2O2二聚体之后,通过断裂末端的N-O键能够有效地被降解.纵观整个反应过程,第一步CO + N2O2的反应遵循了Langmuir-Hinshelwood机理,活化能只有0.4 eV,通过形成ONNOCO的中间物种最终产生N2O和CO2.不同的是,第二步消除N2O反应遵循了Eley-Rideal碰撞机理,需要相当高的能垒,约为1.8 eV.通过进一步分析表明,稀土Ce元素独特的电子特性能够使电子从Au上转移并且局域到载体表面的Ce阳离子上,并且有助于形成带负电的N2O2分子.而且Au纳米颗粒有很强的结构流动性,能够促进吸附的CO分子靠近界面处的N2O2并与之反应.

关键词: 密度泛函理论 , 三效催化剂 , 二氧化铈 , 金纳米颗粒 , 一氧化碳 , 氮氧化合物 , 氧化还原反应 , 电子局域

土壤腐殖质氧化还原电位及其相应电子转移能力分布?

姜杰 , 杨浈 , 任谦 , 孙国新

环境化学 doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2015.02.2015010901

本实验以土壤提纯腐殖酸及国际标准腐殖酸( Pahokee Peat Humic Acid, PPHA)为研究对象,测定腐殖酸与3种不同氧化还原Eh的铁矿物(水铁矿( Ferrihydrite) Eh0′=0 mV,赤铁矿( Fe2 O3) Eh0′=-287 mV,磁铁矿( Fe3 O4) Eh0′=-314 mV及溶解性铁铁氰化钾Eh0′( Ferricyanide =+430 mV)的氧化还原反应,结合Eh?pH计的实验体系,分析腐殖质分子氧化还原官能团的分布规律。磁铁矿同时拥有二价和三价铁离子,具有与腐殖质发生氧化或者还原反应的条件。不同土壤腐殖酸与磁铁矿反应表现的还原/氧化能力不同,这是由于腐殖酸的不同Eh引起,在此基础上测量显示原态下腐殖酸Eh值大约为245 mV, H2还原后,Eh值降低至-620 mV,表明腐殖酸的氧化还原Eh是不同种类和数量的氧化还原官能团Eh叠加值。分析标准腐殖酸在不同氧化还原Eh下的氧化/还原能力显示原态下标准腐殖酸的氧化还原Eh分布比较均匀,还原态腐殖酸在Eh >0范围存在易于被氢气还原的官能团,具有显著的还原能力。

关键词: 腐殖质 , 铁矿物 , 氧化还原Eh , 氧化还原反应

无气相氧条件下La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3钙钛矿氧化物的氧物种直接氧化甲烷

代小平 , 余长春 , 吴琼

催化学报

以La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3钙钛矿氧化物作氧载体,采用连续流动反应和连续顺序Redox反应考察了氧物种氧化甲烷的反应性能.结果表明,连续流动反应中La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3氧化物的氧物种能选择氧化甲烷生成合成气.在适宜的再氧化条件下,通过连续顺序Redox反应实现了La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3氧化物的氧物种氧化甲烷连续生成合成气,消耗的氧物种可通过与气相氧反应而得到补充.但随着Redox反应的进行,氧化物的持续供氧性能下降,钙钛矿结构被破坏.

关键词: La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3 , 钙钛矿 , 氧载体 , 甲烷 , 合成气 , 氧化还原反应

用生产钛白的副产物绿矾处理含铬废水

杨明平 , 傅勇坚 , 李国斌

材料保护 doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2005.06.017

处理含铬废水的方法较多,但效果不太理想.以生产钛白的副产物绿矾作为还原剂,通过氧化还原、中和沉淀、分离等步骤处理含铬废水,研究了绿矾处理含铬废水的工艺条件.结果表明,按铁铬比20、氧化还原反应的pH值3.5~4.0、氧化还原时间15~20 min和中和反应的pH值6.5、中和反应时间10~15 min的工艺条件,对含Cr6+35 mg/L左右的废水进行处理,铬的去除率达到97.4%以上,处理后的水样中Cr6+含量小于0.50 mg/L、总铬含量小于1.0 mg/L,达到国家排放标准.

关键词: 废水处理 , 含铬废水 , 绿矾 , 氧化还原反应 , 中和沉淀反应

诱导体对304不锈钢化学镀Ni-P合金镀层的影响

王婷 , 魏晓伟

表面技术 doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2009.05.014

为研究诱导体在304不锈钢化学镀镍磷合金中的作用,采用对比试验,对镀层的机械性能进行研究.在施镀过程中用铝丝和铜丝作为诱导体,分别与不锈钢试样发生接触,诱导氧化还原反应发生,使镍磷合金在基体上不断沉积.试验测试了镀层的显微硬度和耐蚀性能,并通过金相观察镀层的微观形貌.结果表明:铝丝、铜丝作为诱导体都能使不锈钢基体获得厚度均匀、表面平整光洁的Ni-P镀层;但分析两种诱导体作用下的镀层硬度和耐腐蚀时间,可以得出由铝丝诱导作用得到的镀层比铜丝作用得到的镀层耐蚀性能好,镀层膜厚较大,硬度较高.

关键词: 化学镀 , Ni-P合金 , 诱导体 , 氧化还原反应

石墨烯负载Pt-Co纳米粒子及其在氧化还原反应中的应用

马延文 , 刘忠儒 , 王博琳 , 朱磊 , 杨建平 , 李兴鳌

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(12)60016-X

采用微波-乙二醇方法还原氧化石墨烯和Pt(v)、Co(Ⅱ)粒子混合物,再经300℃H2还原,制备了石墨烯负载Pt-Co合金催化剂(Pt-Co/G).利用透射电镜、X-射线能谱、X-射线衍射和光电子能谱对所制催化剂进行表征.Pt-Co合金的粒径为3nm~8 nm,均匀地分散在石墨烯片上.与单金属的Pt/G和商品化的Pt/C催化剂相比,所制合金化的Pt-Co/G催化剂对氧还原反应展现出高的催化活性和可比拟的稳定性,显示了其在燃料电池中的应用潜力.

关键词: 石墨烯 , Pt-Co合金纳米粒子 , 氧化还原反应 , 燃料电池 , 电催化剂

羟胺与Pu(Ⅳ)氧化还原反应动力学和机理研究

张安运 , 刘鹰 , 王方定

应用化学 doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2000.02.006

研究了羟胺(HAN)与Pu(Ⅳ)在HNO3介质中的氧化还原反应动力学. 通过考察还原剂浓度和溶液酸度等因素对动力学过程的影响,确定反应动力学速率方程为:-d[Pu(Ⅳ)]/d t=k[Pu(Ⅳ)]2[DEHAN]2/[Pu(Ⅲ)]2[H+]4. 在μ=3.00 mol/L,25.2 ℃时,反应速率常数k=(17.4±0.48) mol3/(L3·min); 借助顺磁共振波谱推测了可能的反应机理,其速控步骤由基元反应组成:PuOH3+NH2OHK2(→←)K-2Pu3+HNHO+H2O

关键词: 羟胺 , Pu(Ⅳ) , 氧化还原反应 , 反应动力学 , 反应机理

钒化合物在碳糊电极上的循环伏安行为

刘洋 , 刘洪涛 , 夏熙

应用化学 doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2001.12.012

用循环伏安法研究了V2O3及五价钒化合物(V2O5、NH4VO3)在H2SO4电解液中,在碳糊电极(CPE)电极上的行为,发现在不同浓度下,三价钒化合物只有2个还原峰, 却有3个氧化峰;而两种不同的五价钒化合物均有4对氧化还原峰,且峰位基本相近,略有偏移. 据此解析了对应氧化还原峰的反应,并对它们的反应机理进行了初步探讨.

关键词: 碳糊电极 , 循环伏安法 , 氧化还原反应 , 反应机理

阳离子迁移型阻变存储材料与器件研究进展

高双 , 曾飞 , 宋成 , 潘峰

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160401

硅基闪存是当前半导体市场的主流非易失性存储器,但其小型化日益接近物理极限。阳离子迁移型阻变存储器是下一代高速、高密度和低功耗非易失性存储器的有力竞争者之一,近些年受到科学界和工业界的广泛关注。本文从材料、阻变机理和器件性能3个方面综述了阳离子迁移型阻变存储器的研究进展,其中材料部分包括电极材料和存储介质,阻变机理部分包括金属导电细丝的存在、生长模式和生长动力学,而器件性能部分包括开关比、擦写速度、擦写功耗、循环耐受性、数据保持特性以及器件小型化潜力。最后,对本领域的未来研究重点进行了展望。

关键词: 阻变存储器 , 阳离子迁移 , 氧化还原反应 , 金属导电细丝 , 非易失性存储器

不同酸溶液中制备纳米结构MnO2单晶

陈永 , 洪玉珍 , 马艳平 , 杨昊 , 李建保

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00088

本文采用KMnO4在不同酸溶液中的氧化还原反应,合成MnO2纳米结构,利用XRD和HRTEM对样品的晶体结构、形貌和微观结构进行表征分析.结果表明,KMnO4在无机酸(H2SO4,HCl和HNO3)和有机酸(C2H4O2)中发生反应均能制备MnO2纳米材料;通过调节溶液pH值和反应温度等参数可以控制MnO2形貌和晶体结构;在低温和较低酸浓度条件下,得到层状褶皱结构的δ-MnO2微球,而在高温和较高酸浓度条件下,可制备出一维α-MnO2单晶纳米棒.同时对在这些不同反应系统中制备MnO2纳米材料的反应机理进行了研究.

关键词: MnO2 , 纳米结构 , 氧化还原反应

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