吴树昌
,
温国栋
,
钟炳伟
,
张炳森
,
谷献模
,
王宁
,
苏党生
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60102-9|
本文对碳材料(主要是碳纳米管)催化硝基苯的还原反应进行了系统研究。通过热重分析、程序升温脱附、透射电子显微镜、物理吸附以及拉曼光谱等表征，发现碳材料表面的含氧官能团在反应中起着重要的作用，而比表面、孔结构、形貌、结构缺陷以及可能存在的铁杂质对反应没有显著影响。羰基的作用非常重要，但是羧基和酸酐对反应不利。除此之外，材料的π电子体系也很关键，因为它可以传递电子，并且利于硝基苯的吸附。硝基苯还原按照直接路径进行，反应过程中生成的中间体亚硝基苯可以迅速转化为苯胺。
关键词:
碳材料
,
氧官能团
,
活性位
,
硝基苯
,
还原
张炳森
,
郑爱国
,
潘晓丽
,
牛一鸣
,
张晓昕
,
苏党生
,
宗保宁
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60925-1
雷尼镍型催化剂以其优越的电、磁、机械及化学等性能而广泛应用于石油化工领域。该类催化剂通常使用急冷法制备,以获得亚稳态均匀的非晶或纳米晶合金结构。例如急冷镍铝合金在一些不饱和有机化合物加氢反应中展现了卓越性能。通过引入杂原子,可调控其活性、抗酸性和磁性等,如铁掺杂可以增加磁性,满足磁分离技术和磁稳定床的需求；耐腐蚀铬的加入能够使催化剂适应酸性反应体系。热稳定性和比表面积调控对提高雷尼镍型催化剂的性能起重要作用,而这些取决于材料的相组成、晶粒尺寸、孔径分布和杂原子引入等微观结构。因此,精细结构解析对急冷镍铝基催化剂活性、选择性和转化率的研究起重要作用。 Devred等通过真空传递样品台在透射和高分辨模式中研究了雷尼镍型催化剂的结构,并与其性能关联。除此,关于此类材料精细结构解析的文献很少。主要原因是此类催化剂在空气中易燃烧,不易得到其真实的微结构特征。此外,磁性对利用透射电子显微镜原子级别探索其微观结构也有很大影响。基于X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对雷尼镍型催化剂的研究,利用先进电子显微学探索其精细结构是非常重要的研究方向。本文借助真空传递样品台,使用电子显微术和电子能量损失谱探索铁铬掺杂急冷镍铝合金催化剂的微结构,揭示了催化剂真实结构,并详细对比分析了原始、燃烧及钝化处理催化剂的结构特征。该工作将为研究急冷镍铝基催化剂“合成-结构-性能”关系提供真实的结构特征信息。利用真空传递样品台,我们通过选区电子衍射(SAED)和XRD确定了铁铬掺杂镍铝合金是由Ni2Al3和Ni组成。扫描透射模式中, X射线能谱(EDS)元素面扫显示Fe, Ni, Cr, Al和O元素均匀分布于催化剂中,并确定了其成分比例。样品中氧的存在是由于存放样品时少量镍被氧化,高分辨解析也进一步证实了样品中有少量氧化镍。高分辨分析也给出催化剂中Ni和Ni2Al3的分布,大部分Ni分布在表面, Ni2Al3在样品中起骨架作用。电子能量损失谱揭示Ni和Fe的存在形式为金属态,而Cr为氧化物。进一步对比分析了原始、燃烧和钝化的铁铬掺杂镍铝催化剂的微结构。结果表明,燃烧后的催化剂结构发生巨大变化,含有大量氧化镍,原始结构完全被破坏。但经过钝化处理样品的体相微结构未发生变化,颗粒尺寸、组成元素分布和体相相组成与原始催化剂相同,表面有一层氧化镍生成。钝化使得表面生成氧化镍层,可保护样品不被进一步氧化。对其微结构解析中发现大颗粒中铝含量高,说明碱提取铝过程中不完全,如果调控合成颗粒尺寸分布均一的催化剂,将会增加催化剂中的活性组分,提高其性能。综上所述,对比分析原始、燃烧和钝化样品的精细结构表明,利用真空传递样品台可以揭示铁铬掺杂急冷镍铝催化剂的真实结构；钝化处理样品的体相结构分析可以代表原始催化剂元素分布、体相相组成及颗粒尺寸分布等特征。这些微结构特征解析将有助于进一步研究催化反应机制和理解反应路径等。本文为分析易氧化和具有磁性的催化剂提供了微结构解析方法,如果能够用此方法对比分析反应前后催化剂的微结构,将对设计合成高性能催化剂提供重要依据。
关键词:
镍铝基催化剂
,
电子显微学
,
光谱学
,
真空传递样品杆
,
微结构
张炳森
,
于晓明
,
孙霞光
,
李茂林
,
张彩碚
,
祁阳
金属学报
利用硅胶吸附--解吸臭氧原理自制了臭氧浓缩装置,
通过此装置制备的高浓度臭氧作为分子束外延制备Bi系氧化物薄膜的氧化源.
在臭氧浓缩装置中, 硅胶温度保持在-85℃左右, 工作6 h,
可获得浓度(摩尔分数)高于95%的臭氧.
当臭氧浓缩装置中压强保持在1.3×10 3 Pa, 该臭氧浓度可维持5
h以上. X射线衍射结果表明,
制备的高浓度臭氧在高真空条件下可将Cu氧化成CuO,
并以此为氧化源利用分子束外延在MgO(100)衬底上制备了较高质量的
Bi2Sr2CuO6+x和Bi2Sr2CaCu2O8+x薄膜.
关键词:
臭氧
,
concentrating apparatus
,
Bi-based oxide thin films
,
molecular beam epitaxy（MBE）
张炳森
,
于晓明
,
孙霞光
,
李茂林
,
张彩碚
,
祁阳
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.06.002
利用硅胶吸附一解吸臭氧原理自制了臭氧浓缩装置,通过此装置制备的高浓度臭氧作为分子束外延制备Bi系氧化物薄膳的氧化源.在臭氧浓缩装置中,硅胶温度保持在-85℃左右,工作6 h,可获得浓度(摩尔分数)高于95%的臭氧,当臭氧浓缩装置中压强保持在1.3×103Pa,该臭氧浓度可维持5 h以上.X射线衍射结果表明,制备的高浓度臭氧在高真空条件下可将Cu氧化成CuO,并以此为氧化源利用分子束外延在MgO(100)衬底上制备了较高质量的Bi2Sr2CuO6+x和Bi2Sr2CaCu2O8+x薄膜.
关键词:
臭氧
,
浓缩装置
,
Bi系氧化物薄膜
,
分子束外延
张炳森
,
李茂林
,
王晶晶
,
孙本哲
,
祁阳
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.06.005
在BiO-(Sr+Ca)O-CuO相图上的Bi2Sr2CaCu2O8+6(Bi-2212)相附近选择不同成分,用分子束外延法制备成薄膜,利用XRD,EDS,SEM和AFM研究了成分,衬底温度和臭氧分压对Bi-2212相薄膜成相的影响,分析了生长速率和错配度对Bi-2212相薄膜质量的影响.结果表明,Bi-2212相薄膜单相生成的成分范围(原子分数)分别为Bi 26.3%-32.4%,(Sr+Ca) 37.4%-146.5%,Cu 24.8%-32.6%;当衬底温度为720℃且臭氧分压为1.3×10-3 Pa时,在MgO(100)衬底上生长出质量较高的c轴外延Bi-2212相薄膜;通过调整生长速率、更换衬底和插入不同厚度的Bi2Sr2CuO(6+δ)过渡层的方法,可以改善Bi-2212相薄膜的结晶质量.表面形貌和导电特性.
关键词:
Bi2Sr2CaCu2O(8+δ)薄膜
,
分子束外延
,
衬底温度
,
臭氧分压
,
生长速率
,
错配度
