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电解水析氢反应的铁基非晶合金薄带催化剂研究进展

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福建师范大学学报(自然科学版) 2023年

作者：李天景施庆乐姚为孙海南南京工业大学材料科学与工程学院南通大学化学化工学院盐城工学院材料科学与工程学院盐城工业职业技术学院汽车与交通学院

Pt基电催化剂是析氢反应的基准,然而低丰度和高成本制约了此类贵金属基催化剂的大规模应用,从而促使了替代材料的探索。铁基非晶合金具有无序原子排布结构,表现出独特的物理化学性质。受碱性溶液中的高效析氢反应启发,简述了铁基非晶合... 详细信息

Pt基电催化剂是析氢反应的基准,然而低丰度和高成本制约了此类贵金属基催化剂的大规模应用,从而促使了替代材料的探索。铁基非晶合金具有无序原子排布结构,表现出独特的物理化学性质。受碱性溶液中的高效析氢反应启发,简述了铁基非晶合金薄带电催化剂的常见反应机理和设计策略,旨在为制备高性能电催化剂提供指导,包括杂原子掺杂、异质面构筑、应变及空位缺陷构建等。此外,原位表征技术和密度泛函理论在铁基非晶合金薄带电催化剂理论设计、反应过程、动态结构演变和机理揭示等方面发挥了重要作用。最后简要介绍了铁基电催化剂目前存在的挑战和未来的研究方向。

关键词：铁基非晶合金薄带电解水析氢反应设计策略

酸性条件下多壁碳纳米管负载铁基催化氧化甲烷性能

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科学技术与工程 2021年第25期21卷 10582-10587页

作者：冀佳惠张英华刘佳高玉坤白智明唐韬北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

寻求绿色、安全且低能耗的转化技术是实现甲烷转化和利用的关键。采用浸渍法制备了多壁碳纳米管负载铁基的复合催化剂(Fe/MWCNTs),通过比表面积测试法(Brunauer-Emmett-Teller,BET)、X射线光电子能谱技术(X-ray photoelectron spectrosc... 详细信息

寻求绿色、安全且低能耗的转化技术是实现甲烷转化和利用的关键。采用浸渍法制备了多壁碳纳米管负载铁基的复合催化剂(Fe/MWCNTs),通过比表面积测试法(Brunauer-Emmett-Teller,BET)、X射线光电子能谱技术(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)和傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)等技术表征了Fe/MWCNTs的结构形态,得知Fe/MWCNTs的活性催化组分主要是α-Fe2O3,负载后催化剂比表面积明显增大,且在碳纳米管表面形成的是活性较强的110晶面。在冰乙酸体系中建立Fe/MWCNTs催化体系催化氧化甲烷,通过气相液相产物分析计算甲烷转化率和醋酸甲酯生成量,考察反应温度、压力、时间、催化剂投加量和氧化剂浓度对甲烷催化氧化的反应效果的影响,通过正交试验得到冰乙酸体系中催化甲烷的最佳反应条件。实验表明:在反应温度90℃,反应压力为3 MPa,Fe/MWCNTs复合催化剂0.15 g,氧化剂高锰酸钾浓度为0.2 mol/L,反应时间为4 h的最佳反应条件下,甲烷转化率可达24.78%,醋酸甲酯产量为541.72×10-6。

关键词：冰乙酸多壁碳纳米管铁基催化氧化甲烷正交实验

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铁基化合物的可控制备及电催化特性

铁基化合物的可控制备及电催化特性

作者：张祎黑龙江大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,人类对能源的需求越来越大,而化石能源是不可再生的,因此我们急切需要开发可再生资源。氢气作为一种高密度零污染的燃料成为了可.再生能源的潜在候选。目前,氢气主要是通过蒸发天然气得到的,所以当前的产氢必然伴随着大... 详细信息

随着社会的发展,人类对能源的需求越来越大,而化石能源是不可再生的,因此我们急切需要开发可再生资源。氢气作为一种高密度零污染的燃料成为了可.再生能源的潜在候选。目前,氢气主要是通过蒸发天然气得到的,所以当前的产氢必然伴随着大量的温室气体的排放。电化学产氢是电解水直接得到氢气,不会产生任何有害气体,是一种环境友好的产氢方法。通常的电催化产氢使用价格昂贵且储量少的贵金属Pt作为催化剂降低反应的过电位,因此迫切需要开发价格低廉的新型非铂基催化剂。其中,纳米结构的铁基化合物作为价格低廉的非铂基催化剂的代表,在电催化领域得到了广泛的关注。本篇论文以铁基化合物作为研究对象,通过溶胶凝胶,液相合成,电沉积等方法制备出了铁的氮(硫,磷)化合物,并通过调控各成分所占的比例进一步优化其电催化产氢性能。主要的研究内容如下:(1)使用一种合成条件温和的溶胶凝胶的方法将氧化铁纳米粒子均匀附着在氧化石墨的表面,然后在NH3气氛下锻烧得到氮化铁纳米粒子/氮掺杂石墨烯复合结构。通过调控反应物的比例来改变氮化铁纳米粒子与氮掺杂石墨烯的质量比以优化其电催化性能。高效的性能归因于复合结构具有的特性,纳米结构的氮化铁活性位点较多,氮掺杂氧化石墨烯导电性强,两者的结合使得催化剂整体的性能有了大幅度提高。在电流密度为10 mAcm-2时其过电位为94 mV,并且催化活性可以持续至少10小时。(2)采用液相合成的方法,以四水合二氯化亚铁作为铁源,硫代硫酸钠做为硫源在无水无氧的条件下合成二硫化亚铁,并使其附着在氧化石墨烯上,得到二硫化铁/氧化石墨烯复合材料。并通过改变硫化铁与氧化石墨烯的比例进一步的优化了催化剂性能。采用循环伏安和电化学阻抗系统研究了复合材料的电化学活性和界面电子传输特性。(3)将四水合二氯化亚铁,次磷酸钠和乙酸钠组成的混合溶液进行电沉积,在钛片上形成铁磷混合物,通过调节钛片浸入溶液的面积来调节生长的铁磷混合物面积。最终得到了一种高效的制备方法简单的催化剂,在电流密度为10 mAcm-2时其过电位为192mV,塔菲尔斜率的值为69mVdecade-1,并且催化活性可以持续至少10小时。

关键词：电催化产氢铁基过电位电子传输

4Cr5MoSiV1钢表面镍基和铁基激光熔覆层的组织结构与耐冲击磨料磨损行为

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材料保护 2019年第9期52卷 137-142页

作者：郭岩叶智徐勃祖平文张超杨文涛聂海军田树高华电电力科学研究院有限公司

激光熔覆层的组织致密、结合强度高,可作为金属部件表面高性能的改性层或修复层。采用激光熔覆设备在工业用钢4Cr5MoSiV1表面制备了镍基和铁基陶瓷相颗粒增强激光熔覆层,以改善工业用钢表面的力学和摩擦学性能。借助扫描电子显微镜、X... 详细信息

激光熔覆层的组织致密、结合强度高,可作为金属部件表面高性能的改性层或修复层。采用激光熔覆设备在工业用钢4Cr5MoSiV1表面制备了镍基和铁基陶瓷相颗粒增强激光熔覆层,以改善工业用钢表面的力学和摩擦学性能。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、冲击磨料磨损仪研究了熔覆层的微观形貌、组织结构、硬度、冲击磨料磨损性能。结果表明:激光熔覆层的组织致密,无裂纹和气孔缺陷,细小碳化物、陶瓷相增强颗粒弥散分布于镍基/铁基熔覆层;碳化物弥散强化的镍基和铁基熔覆层表现出高硬度、良好的耐冲击磨料磨损特性,能够提高工业用钢的使用寿命,可在电力、水利工程、煤炭、机械、冶金、矿山等领域得到广泛应用。

关键词：激光熔覆层镍基铁基组织结构硬度冲击磨料耐磨 4Cr5MoSiV1钢

三元铁基离子液体-乙醇-水体系的湿法烟气脱硫性能研究(英文)

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2012年第1期20卷 140-145页

作者：解美莹李沛沛郭惠锋高丽霞余江 Research Group of Environmental Catalysis and Separation Process College of Chemical EngineeringBeijing University of Chemical Technology

Fe-based ionic liquid(Fe-IL) was synthesized by mixing FeCl3?6H2O and 1-butyl-3-methylimidazolium chloride [Bmim]Cl in this paper.The phase diagram of a ternary Fe-IL,ethanol and water system was investigated to construct a ternary desulfurization solution for wet flue gas desulfurization.The effects of flow rate and concen-tration of SO2,reaction temperature,pH and Fe-IL fraction in aqueous desulfurization solution on the desulfuriza-tion efficiency were investigated.The results shows that the best composition of ternary desulfurization solution of Fe-IL,ethanol and water is 1︰1.5︰3 by volume ratio,and pH should be controlled at 2.0.Under such conditions,a desulfurization rate greater than 90% could be obtained.The product of sulfuric acid had inhibition effect on the wet desulfurization process.With applying this new ternary desulfurization solution,not only the catalyst Fe-IL can be recycled and reused,but also the product sulfuric acid can be separated directly from the ternary desulfurization system.

关键词：湿法烟气脱硫三元体系离子液体水系统铁基乙醇湿法脱硫工艺三氯化铁

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有限元分析在铁基粉末冶金中的应用比较

粉末冶金技术 2016年第6期34卷 461-466页

作者：彭景光李德凯陈迪赵妍严彪同济大学材料科学与工程学院上海201804 上海汽车粉末冶金有限公司上海200072 上海金属功能材料开发应用重点实验室上海201804 上海粉末冶金汽车材料工程技术研究中心上海200072

铁基粉末冶金生产含有多个工艺道序,每一道序都会影响成品的性能,通过对粉末冶金各个道序引入有限元分析,可以为工艺制定提供理论指导,有效缩短研发周期。本文通过对常见的有限元分析软件进行分析比较,结合其在铁基粉末冶金领域中的应用... 详细信息

铁基粉末冶金生产含有多个工艺道序,每一道序都会影响成品的性能,通过对粉末冶金各个道序引入有限元分析,可以为工艺制定提供理论指导,有效缩短研发周期。本文通过对常见的有限元分析软件进行分析比较,结合其在铁基粉末冶金领域中的应用,指出了各种有限元分析软件的特色和推荐应用工序。

关键词：铁基粉末冶金有限元分析

陶瓷颗粒增强铁基表面复合材料的研究进展与展望

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铸造技术 2023年第1期44卷 68-74页

作者：高占勇王波尧高文志呼云飞唐振虎段江红王建平内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古华泽装备制造有限公司内蒙古鄂尔多斯016062

研发长寿命、轻量化锭模是硅铁企业实现机械自动化浇铸的关键。陶瓷表面层铁基复合材料具有金属材料和陶瓷的双重优点,是实现硅铁锭模寿命倍增和轻量化的有效途径。本文综述了陶瓷颗粒增强铁基复合材料可行的工业化制备工艺及其性能,介... 详细信息

研发长寿命、轻量化锭模是硅铁企业实现机械自动化浇铸的关键。陶瓷表面层铁基复合材料具有金属材料和陶瓷的双重优点,是实现硅铁锭模寿命倍增和轻量化的有效途径。本文综述了陶瓷颗粒增强铁基复合材料可行的工业化制备工艺及其性能,介绍了几种重要的陶瓷颗粒增强体,并给出了选取原则。基于陶瓷/灰铸铁复合锭模对硅铁液的优良抗熔损性,概述了其制备方法,并提出未来的研究重点。

关键词：铁基复合材料增强体颗粒制备工艺铸造锭模

羟基磷灰石-铁基复合材料去除铀的效果和机理研究

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有色金属工程 2018年第6期8卷 21-26页

作者：曾华卢龙郭亚丹张卫民谈施佳李辉南昌大学资源环境与化工学院南昌330031 东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室南昌330013 东华理工大学水资源与环境工程学院南昌330013

采用液相还原法制备了羟基磷灰石-铁基复合材料,考察了pH值、吸附材料用量、铀初始质量浓度、反应时间、Mn^(2+)和CO_3^(2-)对羟基磷灰石(HAP)与羟基磷灰石-铁基复合材料去除地下水中的铀效果的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射... 详细信息

采用液相还原法制备了羟基磷灰石-铁基复合材料,考察了pH值、吸附材料用量、铀初始质量浓度、反应时间、Mn^(2+)和CO_3^(2-)对羟基磷灰石(HAP)与羟基磷灰石-铁基复合材料去除地下水中的铀效果的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段表征分析了HAP和复合材料的结构与物相,并探讨了去除铀的机理。结果表明,复合材料对铀有很好的去除效果,当溶液pH值为5. 0、复合材料投加量为0. 05 g、铀的初始浓度为10 mg/L,60 min时去除率达到98. 53%。反应过程符合准二级动力学方程,能够很好地用Freundlich和Langmuir方程进行拟合。

关键词：羟基磷灰石铁基复合材料铀动力学

磁场强化流化床铁基SCR脱硝的物理与化学效应

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工程热物理学报 2012年第9期33卷 1535-1538页

作者：姚桂焕梁辉归柯庭南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京211816 东南大学能源与环境学院江苏南京210096

研究了磁场对流化床铁基SCR脱硝的物理、化学作用。其物理作用体现在磁场抑制和消除流化床中的气泡,增加气固接触效率,从而增强流化床磁性Fe_2O_3催化剂SCR脱硝的传递效率。其化学作用可归结为:1)颗粒磁化产生的边界效应使顺磁性NO受Far... 详细信息

研究了磁场对流化床铁基SCR脱硝的物理、化学作用。其物理作用体现在磁场抑制和消除流化床中的气泡,增加气固接触效率,从而增强流化床磁性Fe_2O_3催化剂SCR脱硝的传递效率。其化学作用可归结为:1)颗粒磁化产生的边界效应使顺磁性NO受Faraday力的推动,增强了NO在磁性Fe_2O_3催化剂表面的化学吸附;2)亚铁磁性铁基催化剂和磁场的协同作用,促进了反磁性反应物向顺磁性产物的磁状态转变和反应中电子的迁移,促进了NH_3在磁性Fe(III)基上的活化;3)磁场影响自由基反应体系的有序性,促进自由基NH_2与NO的反应。

关键词：磁流化床铁基 SCR脱硝传递效应化学效应