俞卫华
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王朋朋
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周春晖
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赵汉彬
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童东绅
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张浩
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杨慧敏
,
季生福
,
王浩
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62813-4
甘油是一种可由生物资源生产、可持续的、可降解的平台化学品,是生物柴油、肥皂化工等工业生产过程中的主要副产物.催化甘油脱水反应生产丙烯醛,有望能替代丙烯等石油裂解产物合成丙烯醛的传统工业路线.丙烯醛是一种重要的化工中间体,被用于合成蛋氨酸、丙烯酸、3-甲基吡啶和1,3-丙二醇,并被广泛地应用于农药、医药、高分子材料等领域.随着全球可持续能源发展,生物柴油生产迅速发展,将产生大量的副产物甘油.利用甘油为原料,通过合适的催化剂的催化脱水反应生成丙烯醛,是近十多年来国内外工业催化的研究热点之一.用于催化甘油脱水合成丙烯醛的酸催化剂有杂多酸、金属氧化物、沸石与酸性粘土矿物等.钨磷杂多酸(H3PW12O40)负载的催化剂虽然具有较强的酸性,有利于催化甘油脱水,但容易导致结焦,而且热稳定差,容易失活.钨磷杂多酸负载于SiO2,TiO2,Al2O3,SiO2-Al2O3,K-10蒙脱石上表现出不同的催化活性,表明催化剂和载体的表面酸性和孔结构影响催化性能.近来研究发现,负载于ZrO2,Al2O3的钨氧化物(WOx)催化剂热稳定性好、酸性高,在甘油脱水反应生成丙烯醛中表现出良好的催化性能.但有关钨氧化物(WOx)结构、催化活性受载体组成、酸性影响的本质和规律一直不清楚.本文采用20 wt%的硫酸、盐酸、磷酸和乙酸对蒙脱石进行酸改性,并在磷酸改性的蒙脱石上负载W含量为4–16 wt%的WOx作为催化剂,用于甘油气相脱水反应.X-射线衍射(XRD)、热重-差热法(TG-DTG)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、红外光谱(FT-IR)和紫外漫反射可见光谱(DR UV-vis)等表征,探讨了酸改性和负载WOx的蒙脱石对催化剂催化性能的影响.蒙脱石经过20wt%的硫酸、盐酸、磷酸和乙酸的活化,酸性增加.四种酸改性的蒙脱石对甘油气相脱水反应均有催化活性,这是因为在蒙脱石酸活化过程中,H+经过阳离子交换反应进入蒙脱石层间,同时蒙脱石八面体中的部分Al3+被浸出,使层板上出现不饱和Al3+,为催化剂提供了L酸位,蒙脱石硅氧四面体上的Si?OH以及[AlO4]上吸附的H3O+提供了B酸位.XRD分析表明,负载WOx的蒙脱石表面存在WO2.72,WO2.9和WO3三种不同类型的WOx,当钨负载量从12 wt%增至16 wt%,孤立的单斜晶系WO3晶粒增多.NH3-TPD和DR UV-vis结果表明,WOx负载在蒙脱石表面以[WO5/WO6](B酸位)、[WO4]和单斜晶系WO3相(L酸位)形式存在.蒙脱石上负载WOx能够调节催化剂的酸强度、酸量和酸位.随着钨负载量从4 wt%增至12 wt%,丙烯醛收率从40.9%增加到67.3%;进一步增加钨负载量到16 wt%,丙烯醛收率降为50.7%.结果发现,随着钨负载量的增加,催化活性组分含量增加,[WO5/WO6](B酸位)增加,使催化活性增加;当W负载量达到16 wt%时,WOx分散性降低,且在催化剂表面形成孤立的单斜晶系WO3相(L酸位),不利于提高丙烯醛选择性.当反应温度为320 oC,甘油水溶液浓度为15 wt%时,磷酸活化蒙脱石负载12 wt%W的催化剂上甘油转化率为89.6%,丙烯醛收率达到73.3%.
关键词:
甘油
,
丙烯醛
,
脱水
,
WOx
,
酸活化粘土
,
催化剂
杨慧敏
,
骆良顺
,
宋美慧
,
齐海群
,
王春艳
,
杨闯
,
苏彦庆
稀有金属材料与工程
研究了淬火-回火工艺对Ti-46Al-xB合金柱状晶组织的影响.研究发现,淬火-回火工艺对Ti-46Al-xB合金的柱状晶组织具有明显的细化效果.这主要是由于温度梯度的增加和冷却过程中发生固态相变使晶界或相界面上原子错配,从而形成大量的位错,位错对晶界具有“钉扎”作用,从而细化TiAl基合金柱状晶组织.结果表明,通过合金化元素B和热处理工艺的共同作用可以获得更为细小的TiAl基合金柱状晶组织.这主要是由于随着B含量的增加,硼化物的析出量增加,而硼化物对位错线的进一步扩展起到了阻碍作用.从而促进了位错对晶界的“钉扎”作用,进一步细化了TiAl基合金柱状晶组织.
关键词:
Ti-46Al合金
,
淬火-回火工艺
,
细化
,
柱状晶
,
B元素
杨慧敏
,
骆良顺
,
宋美慧
,
齐海群
,
王春艳
,
杨闯
,
苏彦庆
材料导报
研究了Ti-(35～57)Al合金非自耗电弧熔炼过程中凝固组织的演化规律.通过对不同Al含量的TiAl合金的凝固组织的研究发现,随着Al含量的增加,其宏观组织由等轴晶向柱状晶转变.其中,Al含量为46％～49％(原子分数)时其柱状晶最为明显,然而,其显微组织则随着Al含量的增加,由块状组织逐渐转变为魏氏组织、片层组织和枝晶组织.TiAl合金的初生凝固路径随Al含量的增加,依次表现为β相凝固、α相凝固、γ相凝固.结果表明:当Al含量低于49％(原子分数)时,为β相凝固；当Al含量为49％～56％(原子分数)时,为α相凝固；当Al含量大于56％(原子分数)时,为γ相凝固.而且,随着Al含量的增加TiAl合金中α2相先增加,后随着γ相的出现逐渐减少,直至全部为γ相.
关键词:
TiAl二元合金
,
初生相
,
组织演化
,
铸态组织
叶晓丹
,
潘雁红
,
黄宛真
,
钟哲科
,
杨慧敏
,
于辉
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.22.011
通过磷酸-二氧化碳活化法将毛竹废料制备成活性炭,再以HNO3、HCl、H2 SO4为改性剂,对自制活性炭进行表面改性,并在CO2气氛中进行二次扩孔,制成以KOH为电解液的双电层电容器炭电极.采用低温N2吸附法和X射线光电子能谱仪对样品孔结构和表面性质进行表征,结果表明:经酸改性处理后的活性炭样品孔径分布总体差异不大,但比表面积和总孔容下降,活性炭表面性质发生较大变化.采用恒流充放电、循环伏安法和交流阻抗法考察了活性炭电极的电化学性能.结果表明,改性后活性炭电极比电容增大,其中以硝酸改性效果为最佳.酸改性后内阻均有所下降,说明改性后的活性炭亲水性提高,从而降低离子扩散阻力.
关键词:
活性炭
,
改性
,
电化学
杨慧敏
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
骆良顺
,
李新中
,
傅恒志
金属学报
B元素对Ti-46Al和Ti-46Al-5Nb(原子分数, %)合金的柱状晶组织均有明显的细化作用,
且对后者的细化效果更显著. 这一现象可归结为: B元素在Ti-46Al-5Nb合金中
的溶解度较低, 硼化物析出量增加, 柱状晶组织进一步细化.
关键词:
B添加
,
Ti-46Al
,
Ti-46Al-5Nb
杨慧敏
,
骆良顺
,
宋美慧
,
齐海群
,
王春艳
,
杨闯
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.06.004
利用非自耗真空电弧熔炼炉获得了Ti-45Al-xFe合金钮扣锭,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和洛氏硬度仪研究了Fe含量的变化对Ti-45Al-xFe合金铸态组织及硬度的影响规律.结果表明:随着Fe含量的增加,Ti-45 Al-xFe合金的显微组织演化过程依次经历了如下阶段:具有四重对称的树枝晶→具有四重对称的树枝晶+枝晶间较小的γ相+少量的B2相→具有六重对称的树枝晶+板条状的γ相+大量的B2相,而且在Ti-45Al-xFe合金中B2相的析出量也随之增加.另外,随着Fe含量的增加,Ti-45Al-xFe合金中的凝固初生相由β相向α相演化.通过对Ti-45Al-xFe合金进行硬度试验发现,其硬度拟合曲线呈现先降低后增加的变化趋势.这主要是由于Ti-45 Al-xFe合金中B2相的大量析出及其显微组织形态的变化所致,当Fe含量大于5％(原子分数)时,Ti-45Al-xFe合金的显微组织中的B2相的形态发生了明显的变化,并且该B2相的内部呈现蜂窝形状.因此,由于该B2相的组织形态导致了Ti-45Al-xFe合金的硬度值增加.
关键词:
Ti-45Al合金
,
合金化
,
Fe元素
,
铸态组织
,
硬度
杨慧敏
,
苏彦庆
,
骆良顺
,
陈辉
,
郭景杰
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
对利用非自耗电弧熔炼设备得到的Ti-46Al,Ti-46Al-0.3B,Ti-46Al-0.5B,Ti-46Al-2Fe,Ti-46Al-2Fe-0.3B和Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的凝固组织进行了研究.结果表明,铸态TiAl基合金的宏观组织为典型的柱状晶组织,而且平均柱状晶直径随着Fe和B元素的加入显著减小.其中,Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的柱状晶直径最小.B元素可以显著地细化TiAl基合金的柱状晶组织和枝晶组织,这主要是由于B元素的添加可以显著增加固液界面前沿的成分过冷度从而细化TiAl基合金的凝固组织.而且,Fe元素的添加还可以显著地提高B元素对TiAl基合金的柱状晶组织的细化效果.
关键词:
TiAl基合金
,
合金化
,
细化
杨慧敏
,
刘宪
,
代红艳
,
张力
,
梁镇海
材料保护
利用在离子液体中电合成Zn4O13C13H12(MOF-5)时的副反应沉积Zn2,形成锌层,目前国内外尚无报道.应用循环伏安、交流阻抗、极化曲线等方法研究了在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐体系中Zn2+的阴极电沉积过程、沉积机理.结果表明:Zn2+的沉积机理是一个不可逆的反应,且在一定范围内,其还原峰电流与扫描速度的平方根v1/2成明显的线性关系,该反应属于扩散控制;离子液体与有机配体的协同作用促进了反应电极上的电子转移;用极化曲线和电化学理论推导式计算出的该反应的阴、阳极表观传递系数、反应级数均为1,反应历程有3步,第2步为控制步骤.
关键词:
离子液体
,
1-丁基-3-甲基咪唑氯盐
,
Zn2+阴极电沉积
,
电还原机理
