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Co3O4纳米催化剂催化CO的形貌效应:合成过程和催化活性

, 李孔斋 , 黄樊 , 祝星 , 李宏程

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(16)62460-9

通过催化剂将CO转化为无毒气体仍然是目前减少CO污染的主要手段.随着纳米技术的快速发展,纳米催化剂因其在催化反应中呈现出的独特结构效应(如形貌效应、尺寸效应等)而受到人们的广泛关注.已有大量研究表明,纳米Co3O4作为一种非贵金属氧化物催化剂具有强烈的催化形貌效应,展现出优异的CO低温催化活性.因此,通过合理的设计来调控催化剂粒子的形貌,从而进一步改善催化剂的性能已成为近年来催化剂领域的重要研究方向.对于Co3O4纳米催化剂的可控制备,水热法具有反应温和、操作简便和产品形貌易控等特点.早期的研究主要围绕于Co3O4形貌的可控合成以及不同形貌Co3O4催化剂对其催化活性产生的影响,较少有对其形貌形成机制的报道.特别是在水热反应中,系统研究各反应参数对催化剂各异形貌的形成影响鲜有报道.
  本文在前人的研究基础上,重点研究了水热反应过程中各主要反应参数对产品形貌控制的影响,绘制了一副不同形貌Co3O4材料的合成过程图,并研究了Co3O4纳米催化剂催化CO氧化的形貌效应.通过水热法先成功合成了三种不同形貌(纳米棒、纳米片和纳米立方)的碱式碳酸钴纳米粒子,然后将其焙烧得到了Co3O4纳米粒子.采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM), X射线粉末衍射仪(XRD),程序升温还原(H2-TPR和CO-TPR),氮气吸附-脱附比表面积测试(BET),氧气程序升温脱附(O2-TPD), X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了不同反应参数对纳米碱式碳酸钴前驱体形貌形成的作用和各异形貌Co3O4纳米粒子在催化CO氧化反应中催化性能的差异及原因.
  结果表明, Co3O4较好地继承了碱式碳酸钴的形貌,在较低温度条件下(≤140°C),钴源(CoCl2或Co(NO3)2)是影响前驱体形貌的关键因素,反应时间只对粒子的尺寸产生较大影响.低温下, CoCl2作为钴源易诱导生产纳米棒状碱式碳酸钴,而Co(NO3)2则有利于纳米片状生成.当温度高于140°C后,无论何种钴源,最终均制得纳米立方体.表面活性剂CTAB对前驱体的均一性和粒子的分散性产生重要影响,加入CTAB后得到的产品尺寸更均一,形貌更加规整.对比于其他两种形貌的样品, Co3O4纳米片显示出更好的CO催化氧化活性.
   XPS结果表明,各形貌Co3O4纳米材料的表面组成存在明显差异,活性物种Co3+含量的不同是影响催化活性差异的重要原因. Co3O4纳米片具有更多的Co3+活性位,立方纳米Co3O4表面吸附氧含量较高, Co3O4纳米棒则暴露出相对更多的Co2+.因此,在三种形貌催化剂上CO氧化反应中, Co3O4纳米片表现出最优的催化活性,纳米立方次之,而纳米棒最差. H2-TPR, CO-TPR和O2-TPD等结果也表明, Co3O4纳米片拥有更强的还原性能和脱附氧能力,其次是纳米立方Co3O4.这与XPS结果一致,证实了不同形貌Co3O4纳米催化剂上暴露活性位的数量和表面氧物种的不同是造成彼此间催化CO氧化活性差异的重要原因.此外,通过稳定性测试发现Co3O4纳米片具有较高的催化稳定性,在水蒸气存在的情况下Co3O4纳米片逐渐失活,但随后在干燥条件下其催化活性又逐渐得到恢复.

关键词: 四氧化三钴纳米催化剂 , 合成过程地图 , 形貌效应 , 催化活性 , 一氧化碳氧化

渚文化玉器的稀土元素特征及其考古学意义

程军 , 杨学明 , 杨晓勇 , 王昌燧 , 王巨宽

稀土 doi:10.3969/j.issn.1004-0277.2000.04.001

本文利用ICP-MS对新石器时代渚文化瑶山遗址出土的古玉器进行了稀土元素分析,并与产于新疆和阗玉石矿的软玉进行了对比.结果表明,瑶山古玉器的稀土元素配分型式、特征比值均明显不同于和阗玉,说明渚文化玉器的玉石应选自当地,这与李约瑟[1]教授认为中国古玉器都源于新疆和阗的论点不同.

关键词: 渚玉器 , ICP-MS , 稀土元素(REE) , 产地分析

磁控溅射成膜温度对纯铝薄膜小丘生长以及薄膜晶体管阵列工艺率的影响

刘晓伟 , 郭会斌 , 李梁梁 , 郭总杰 , 郝昭慧

液晶与显示 doi:10.3788/YJYXS20142904.0548

纯铝薄膜被广泛用作TFT LCD的金属电极,但纯铝薄膜在热工艺中容易产生小丘,对TFT的阵列工艺的率有较大影响.本文用磁控溅射的方法在不同温度下沉积纯铝薄膜作为薄膜晶体管的栅极,并通过电学检测、扫描电子显微镜和应力测试等方法对不同温度下沉积的纯铝薄膜的小丘生长情况进行了研究.实验结果表明:纯铝成膜温度提高,薄膜的晶粒尺寸增大,退火后产生小丘的密度和尺寸明显降低,温度应力曲线中屈服点温度也相应提高.量产中适当提高成膜温度,可以有效抑制小丘的发生,提高TFT阵列工艺的量产率.

关键词: 薄膜晶体管阵列工艺 , 磁控溅射 , 纯铝薄膜 , 小丘 , 量产

第五届“吴仲华奖励基金”评选出获奖者

工程热物理学报

根据《吴仲华奖励基金章程》(吴奖[2010]01号),经各高校、中国工程热物理学会和中国科学院工程热物理研究所遴选和推荐,以及吴仲华奖励基金理事会评审,决定授子钟文琪、张、张明明、徐纲4位青年学者“吴仲华优秀青年学者奖”,授予顾超等13位同学“吴仲华优秀学生奖”。

关键词: 基金 , 奖励 , 获奖者 , 中国科学院 , 评选 , 青年学者 , 物理研究所 , 物理学会

粉末冶金国家重点实验室

粉末冶金国家重点实验室

中国材料进展

粉末冶金国家重点实验室(以下简称实验室)依托于中南大学,是国内惟一的粉末冶金材料领域的国家重点实验室,现已发展成为我国乃至国际上从事粉末冶金高层次科研、培养高级人才、进行国内外合作科研的综合基地。中国工程院黄伯云院士现为重点实验室主任。主要研究方向:相图计算与材料设计;粉末冶金过程理论与模拟;制粉、成形、烧结与全致密化新技术应用基础研究;粉末冶金新材料制备原理与性能;先进航空刹车副用复合材料;纳米粉末及纳米晶块状材料等。其中材料的相图、相变及合金设计研究是实验室的重要研究方向之一。自1978年黄培云院士和金展院士开辟该研究方向以来,相关研究工作在国际上产生了重大影响。杜勇教授作为金展院士和黄培云院士培养的第一位博士,对该研究方向的发展做出了重要贡献。其团队经过10余年的创新研究,取得了一系列的重要成果。

关键词:

大块Al单晶体Ⅰ型裂纹尖端无位错区的观察

王秀华 , 哈宽富 , 徐永波 , 王中光

材料研究学报

<正> 裂纹尖端区域的结构在裂纹扩展中起着非常重要的作用,但至今对它知之不多。Hahn~([1])把裂纹尖端区域分成四个部分,Thomson~([2])也把它分成三个部分,都指出裂纹尖端可能存在一高弹性区,而在大家熟知的Bcs理论中,裂纹尖端区域仅是一位错反塞积群构成的塑性区~([3])。

关键词:

亚稳定奥氏体不锈钢马氏体促发脆裂分析

余存烨 ,

腐蚀与防护

根据在化工和石化设备中亚稳定奥氏体不锈钢发生应力腐蚀破裂与氢脆的事例,对氢致破裂和形变马氏体(a’)促发应力腐蚀破裂进行分析与讨论。

关键词: 奥氏体不锈钢 , 马氏体 , 应力腐蚀破裂 , 氢脆 , 检测 , 防护

冷藏集装箱用箱底涂料的研制

姜英波 , 高慧娟

腐蚀与防护

国内冷藏集装箱箱底用的防锈涂料一直依赖进口.通过试制,制成的产品以腊及防锈材料组成,产品达到冷藏箱箱底的要求.并与进口产品作了平行试验对比.

关键词: 冷藏集装箱 , 蜡基箱底涂料

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