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碳载合金 IrM(M = Fe,Ni,Co)纳米颗粒催化酸性与碱性介质中氢氧化反应

廖建华 , 丁炜 , 陶思成 , 聂瑶 , 李巍 , 吴光平 , 陈四国 , 李莉 , 魏子栋

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61064-6

质子交换膜燃料电池(PEMFC)因能量转化率高、电流密度大、对负荷响应快及环境友好等优点而应用前景广阔.然而, Pt基催化剂的大量使用使得 PEMFC成本居高不下,阻碍了其商业化进程.金属 Ir具有良好的稳定性和相比 Pt较低的成本,可替代金属 Pt催化燃料电池阳极氢氧化反应.但是, Ir基催化剂的催化活性比 Pt低,难以满足商业化要求.通过合金调控 Ir纳米晶的电子结构和几何结构是降低 Ir用量、提高 Ir催化剂氢氧化活性的有效方法.
  本文研究了 Ir基合金纳米晶中合金元素(Fe, Ni, Co)所产生的合金效应在酸碱性介质中对催化氢氧化的影响.采用溶剂蒸发-氢气还原法合成了具有相近合金度且平均粒径小于5 nm的 IrFe, IrNi和 IrCo纳米合金催化剂.电化学测试表明, IrNi合金催化剂具有最高的催化氢氧化活性.在酸性介质中, IrNi合金催化剂的质量比活性达到152 A/gIr (@0.1 V vs RHE),高于 IrFe (146 A/gIr)和IrCo (133 A/gIr)合金催化剂以及商业化 Pt/C催化剂(116 A/gPt).而在碱性介质中, Ir基合金催化剂活性较酸性介质中低,各合金催化剂优劣次序与酸性介质中一致.结构分析表明,合金化致使 Ir晶格收缩,收缩程度以 IrFe, IrNi和 IrCo的顺序依次降低. IrNi合金催化剂中 Ni合金元素诱导 Ir发生晶格收缩适中,使催化剂与中间物种(Had, OHad)的相互作用适度,从而获得最优的催化性质.另外,合金效应在不同 pH介质中影响不一:在酸性介质中,由合金元素(Fe, Ni, Co)导致的 Ir–Had相互作用弱化是提高氢氧化活性的主要原因;在碱性介质中,催化剂表面的亲氧效应决定了电极表面的 OHad吸/脱附性质和 Had表面覆盖度,从而影响催化氢氧化活性.

关键词: 合金效应 , 氢氧化反应 , 铱合金 , 晶格收缩 , 燃料电池

锻造工艺对大规格 TC17钛合金棒材组织及性能的影响

岳旭 , 冯浩 , 马恩惠 , 李巍 , 马宝军 , 董洁 , 李渭清

钛工业进展

通过两种工艺锻制了矱350 mm的大规格TC17钛合金棒材,比较了经两种工艺锻制的棒材的显微组织、力学性能及探伤杂波水平。研究结果表明,在单相区采用镦拔变形使变形量大于60%,并在两相区进行拔长,使变形量大于65%,再经840℃×2 h/AC +800℃×4 h/WC +630℃×8 h/AC 热处理,可得到各项力学性能均符合 GJB 2218 A-2008标准要求且探伤杂波水平可达矱3.2 mm -9~-12 dB的矱350 mm TC17钛合金棒材。

关键词: TC17钛合金 , 锻造工艺 , 显微组织 , 力学性能 , 杂波水平

改性聚氨酯防水材料的流变性能

李新法 , 李巍 , 刘楠 , 刘素丽 , 张瑜 , 牛明军 , 陈金周

高分子材料科学与工程

利用RS150型平板流变仪测试了改性聚氨酯防水材料的表观黏度、粘流活化能、非牛顿指数等流变参数,讨论了剪切速率、剪切应力和温度等对改性聚氨酯防水材料表现黏度的影响.实验结果表明,改性聚氨酯防水涂料的表观黏度随温度的升高而降低;在实验温度范围中,改性聚氨酯防水材料的表观黏度随剪切速率和剪切应力的增大而降低,其非牛顿指数"小于1,并且随着温度升高而增大,表明改性聚氨酯防水材料为假塑性流体;其粘流活化能Eo为19.73 kJ/mol.

关键词: 表观黏度 , 流变性能 , 石油树脂 , 聚氨酯 , 防水材料

含噁二唑类与咔唑类共聚物的合成与表征

李永肖 , 李东风 , 侯瑞斌 , 位东 , 李文军 , 李巍 , 谢志元

功能材料

由2-苯基-5-〔甲基丙烯酰胺基取代苯基〕-1,3,4-噁二唑(OXD)与甲基丙烯酸乙基咔唑酯(CzE-MA)两种单体合成了含噁二唑和咔唑基团的无规共聚物。通过红外、核磁、紫外、荧光、热重、差示扫描量热,凝胶渗透色谱对聚合物进行了表征。测试结果表明共聚物有很好的溶解性,均可溶于常用的有机溶剂,如THF,CHCl2,CHCl3等,其分子量在16950~22500之间。有良好的热稳定性和很高的玻璃化转变温度(Tg=190~222℃),最大吸收波长在220~340nm之间,具有良好的荧光性,其荧光发射波长均在372~451nm范围内,是一类蓝紫色荧光聚合物。共聚物随着CzEMA组分的减少和OXD组分的增加,发射波长蓝移,其中以P(OXD8-CzEMA2)的荧光性最好,荧光量子产率高达0.70。

关键词: 噁二唑 , 咔唑 , 共聚 , 荧光

压气机整流导向叶片开裂故障分析

熊勇 , 李永斌 , 陈昌达 , 吴萍 , 李巍

机械工程材料

某型号发动机在工作570~600 h后,出现了5起TC11合金压气机整流导向叶片开裂故障,通过对叶片裂纹进行宏、微观检查,断口分析,化学成分分析及材料力学性能测试,确定了裂纹的性质及产生原因,并提出了相应的改进措施.结果表明:故障叶片上的裂纹为起始应力和扩展应力都较小的疲劳裂纹;疲劳裂纹的产生与材质无关,装配应力、发动机工作时产生的共振应力在裂纹源区产生应力集中是导致疲劳裂纹产生的主要原因.通过边界倒圆及在工艺内控制装配间隙,可以延缓疲劳裂纹的萌生.

关键词: 整流导向叶片 , 装配应力 , 共振应力 , 应力集中

Eu3+掺杂ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃制备与发光性能

崔祥水 , 李巍 , 张劭锦 , 陈文哲

人工晶体学报

采用溶胶-凝胶法制备Eu3+掺杂的ZnAl2O4/SiO2(ZAS)块状透明微晶玻璃发光材料.利用X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱(PL)等测试手段,系统研究了不同Eu3+掺杂浓度对ZAS发光性能的影响以及不同热处理温度对ZAS∶Eu3发光性能的影响.结果表明,ZAS∶Eu3+在611 nm处具有强烈的红光发射峰,发射强度随着Eu3+掺杂浓度的增加,出现浓度淬灭效应,当掺杂量为20mol%时,发光强度最大;随着热处理温度的升高,存在高温淬灭效应,当热处理温度为900℃时,材料发光强度最优.CIE色度图分析表明,ZAS∶0.20Eu3+是一种潜在、优良的红光显示微晶玻璃材料.

关键词: 溶胶-凝胶法 , ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃 , 发光性能

低温液相法制备掺铁氧化锌及其光催化活性

张劭锦 , 李巍 , 崔祥水 , 陈文哲

材料科学与工程学报

探索低温液相法合成掺Fe的Fe∶ ZnO,Fe∶ Zn摩尔比为0.01~0.03,通过调整氢氧化钠的量来控制氧化锌的微观形貌,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、紫外-可见光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)对所合成的材料进行表征,采用紫外照射测试样品对甲基橙的光催化降解率.结果表明:在80℃水溶液环境下低温合成及随后干燥,成功制备出了掺杂不同Fe含量的Fe∶ ZnO纳米片,所获得的样品均为纤锌矿结构,结晶度高.随着Fe掺杂量的增加,样品的紫外-可见吸收光谱红移,在可见光区吸收增大,带隙减小;适量的Fe掺杂可以降低样品光生电子与空穴的复合率,提高样品光催化性能.掺杂Fe量为1.5%的Fe∶ ZnO的样品光催化降解甲基橙的效率最高,紫外光照反应5h后对甲基橙的光催化降解率相对于纯的ZnO提高了43.8%.

关键词: 低温液相法 , 掺铁氧化锌 , 光催化性能

超音速火焰喷涂NiCr金属陶瓷涂层的高温硫腐蚀性能

李太江 , 李巍 , 刘宇 , 李勇 , 刘立营 , 王博

材料保护

超(超)临界机组锅炉管在硫含量较高的烟气环境中常遭受严重的高温硫酸盐及硫化腐蚀,成为锅炉安全的隐患。在2Crl3不锈钢表面利用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了NiCr金属陶瓷涂层(1375VM和TPRI—A),并用超音速电弧喷涂(SWAS)制备传统45CT涂层以作比较,研究了各涂层在700℃,H2—1%H2s环境中的硫化腐蚀性能以及涂覆(0.9Na,0.1K):S04盐膜后在700oC,02-1.5%(S02+S03)环境中的高温硫酸盐腐蚀性能。结果表明:HVOF制备的NiCr金属陶瓷涂层比SWAS制备的45CT涂层具有更优异的抗高温硫酸盐腐蚀及硫化腐蚀性能;封孔处理可显著提高HVOF制备的TPRI.A涂层的抗高温硫酸盐腐蚀以及硫化腐蚀性能。

关键词: 硫腐蚀 , HVOF , SWAS , NiCr金属陶瓷涂层 , 45CT涂层 , 2Crl3钢 , 超(超)临界机组

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