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富氧空位的非晶氧化铜高选择性电催化还原CO2制乙烯（英文）

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物理化学学报 2023年第2期39卷 106-114页

作者：韦天然张书胜刘倩邱园罗俊刘熙俊广西大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室广西有色金属及特色材料加工重点实验室资源环境与材料学院郑州大学化学学院成都大学高等研究院电子科技大学深圳高等研究院天津理工大学新能源材料与低碳技术研究院材料科学与工程学院

过量化石能源的消耗导致大气中的二氧化碳含量不断上升,由此引发包括温室效应在内的环境问题。对此,常温常压下的电催化二氧化碳还原手段为制备高附加值的化工原料和实现碳循环提供了一种很有前景的技术储备。在众多的二氧化碳还原产物... 详细信息

过量化石能源的消耗导致大气中的二氧化碳含量不断上升,由此引发包括温室效应在内的环境问题。对此,常温常压下的电催化二氧化碳还原手段为制备高附加值的化工原料和实现碳循环提供了一种很有前景的技术储备。在众多的二氧化碳还原产物中,碳氢化合物尤其是乙烯,它作为塑料和其他化工产品的重要原料受到广泛的关注。电催化二氧化碳还原制乙烯工艺不仅可适配于现有的生产设备也可作为取代目前工业化的裂解方法。近年来,研究者们为了开发高效的电催化二氧化碳还原制乙烯催化剂开展了大量的研究。不过值得注意的是,大部分研究集中于铜基材料。尽管目前研究者取得了很多成果,但仍缺少可高选择性产乙烯的二氧化碳还原催化剂。如何设计出可活化二氧化碳分子,同时对*CO和*COH中间物有强吸附能力的催化剂是研究难点。针对此问题,本文中通过真空蒸镀的方法制备出一种富氧空位的非晶氧化铜纳米薄膜催化剂。受益于纳米薄膜的构建和氧空位的引入,该催化剂可快速进行电荷和物质的交换,并利于二氧化碳分子的吸附及优化还原中间产物的亲和力,进而表现出优异的电催化二氧化碳制乙烯的性能。结果表明,在加有0.1 mol·L-1碳酸氢钾溶液的H型电解池中测试中,该催化剂在相对于可逆氢电极电势为-1.3 V的产乙烯法拉第效率可达85%±3%。此外,该催化剂在长达48 h的电催化还原过程中仍可保持高的乙烯选择性。这些指标与已报道的最好的铜基催化剂的性能相当。另外,结构和化学手段表明该催化剂在电解反应中可保持良好的稳定性。进一步,我们测试了该催化剂在膜电极体系的性能,结果表明该催化剂的最大乙烯局部电流密度可达115.4 mA·cm-2(操作电压为-1.95 V),最高法拉第效率可达78%±2%(操作电压为-1.75 V)。理论和实验结果证明该催化剂的高乙烯选择性源于引入的氧空位不仅有利于二氧化碳分子的吸附,而且可增强对*CO和*COH的亲和力。本论文的研究不仅可激发学术界对高乙烯选择性的非晶铜基材料开发,同时在一定程度上提供有关电催化二氧化碳制乙烯的反应机制认识。

关键词：二氧化碳固定二碳产物电催化非晶催化剂铜氧化物

6061铝合金表面ZnAl-LDHs层的制备及其耐腐蚀性能

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金属学报 2018年第10期54卷 1417-1427页

作者：张玉圣王友彬李纯民周秉涛程珂珂韦悦周广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004 广西大学资源环境与材料学院南宁530004

采用原位生长的方法,首先在6061铝合金表面制备了层间含NO3-的ZnAl-LDHs (layered double hydroxides,层状双金属氢氧化物)层,然后将正钒酸根(VO43-)和偏钒酸根(VO3-) 2种缓蚀剂离子插入ZnAl-LDHs-NO3层板间,在6061铝合金表面制备了ZnAl... 详细信息

采用原位生长的方法,首先在6061铝合金表面制备了层间含NO3-的ZnAl-LDHs (layered double hydroxides,层状双金属氢氧化物)层,然后将正钒酸根(VO43-)和偏钒酸根(VO3-) 2种缓蚀剂离子插入ZnAl-LDHs-NO3层板间,在6061铝合金表面制备了ZnAl-LDHs-VO4和ZnAl-LDHs-VO3层。通过XRD、FT-IR和SEM等技术研究了上述3种ZnAl-LDHs层的晶体结构、成分组成和表面形貌,并分析了ZnAl-LDHs层的生长行为;通过电化学工作站和超景深3D视频显微镜研究了6061铝合金表面3种ZnAl-LDHs层在3.5%NaCl水溶液中的耐腐蚀行为。结果表明,6061铝合金表面原位制备的ZnAl-LDHs层呈片状垂直于基体生长,能够完全覆盖在铝合金表面。与6061铝合金基体相比,含ZnAl-LDHs层的铝合金具有较高的腐蚀电位(Ecorr)、较小的腐蚀电流(Icorr)和较大的电荷转移电阻(Rct)。这说明ZnAl-LDHs层能够明显提高6061铝合金的耐腐蚀性能,可用于6061铝合金表面的防腐蚀保护。在6061铝合金表面的3种ZnAl-LDHs层中,ZnAl-LDHs-VO3的耐腐蚀性能最高。

关键词：铝合金 ZnAl-LDHs层腐蚀

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热浸镀锌层界面的微区电化学腐蚀行为

表面技术 2022年第9期51卷 217-225页

作者：林学亮王友彬辛延琛高锋韦悦周 Toyohisa FUJITA 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004 广西大学资源环境与材料学院南宁530004

目的探究钢铁热浸镀锌的镀层/钢基体界面的微区电化学特性及腐蚀行为。方法采用扫描电化学显微镜(SECM)分析技术,研究镀层/钢基体界面在0.1 mol/L NaCl溶液腐蚀过程中微区电流的演变过程,结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、3D显微镜以及... 详细信息

目的探究钢铁热浸镀锌的镀层/钢基体界面的微区电化学特性及腐蚀行为。方法采用扫描电化学显微镜(SECM)分析技术,研究镀层/钢基体界面在0.1 mol/L NaCl溶液腐蚀过程中微区电流的演变过程,结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、3D显微镜以及X射线衍射技术(XRD)等分析腐蚀产物的物相组成与分布规律。结果在腐蚀过程中,镀锌钢的腐蚀产物主要分布在热浸镀锌层界面处靠近钢基体的一侧,在镀锌层表面的分布较少,腐蚀产物主要由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)、Zn_(5)(OH)_(6)(CO_(3))_(2)与ZnO等物相组成。在腐蚀开始阶段,钢基体区域的SECM还原电流(I=1.2)大于镀锌层(I=1.1)。随着腐蚀时间的延长,镀层/钢基体界面处的SECM还原电流整体降低,同时在界面靠近钢基体一侧存在电流凹陷区(I=1.0),表明腐蚀产物主要沉积在此处,并对镀层的腐蚀起到保护作用。此外,在腐蚀过程中氧气的消耗主要发生在钢基体区域,随着腐蚀时间的增加,镀层和钢基体表面的溶解氧含量都逐渐降低。结论在浸泡腐蚀过程中,镀锌层作为阳极,溶解生成Zn^(2+),并向钢基体区域扩散,同时钢基体表面消耗氧气,还原形成OH–向镀锌层区域扩散。Zn^(2+)与OH^(–)以及溶液中其他离子结合,生成腐蚀产物,在靠近镀层/钢基体界面处的钢基体一侧沉淀,对钢基体起到一定的保护作用。

关键词：微区电化学热浸镀锌界面扫描电化学显微镜腐蚀行为

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离子导体Na0.5Bi0.49Ti0.98Mg0.02O3–δ的热化学稳定性

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硅酸盐学报 2018年第6期46卷 854-860页

作者：刘蕴辉骆锋光方晓王运秋曾杰闫霞陈锡勇广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004

具钙钛矿结构的Na0.5Bi0.49Ti0.98Mg0.02O3-δ材料（NBTMg-4902）因其在较低温度（400~700℃）范围内具有高氧离子电导率,被认为是一种极具潜力的中低温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC）电解质材料,然而对该材料在操作温度范围内的热化学... 详细信息

具钙钛矿结构的Na0.5Bi0.49Ti0.98Mg0.02O3-δ材料（NBTMg-4902）因其在较低温度（400~700℃）范围内具有高氧离子电导率,被认为是一种极具潜力的中低温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC）电解质材料,然而对该材料在操作温度范围内的热化学稳定性尚未有充分的研究。本工作通过X射线衍射、电子扫描显微镜及差热/热重联合分析仪等研究了NBTMg-4902材料在还原气氛环境下的化学稳定性以及该材料与几种SOFC阴极材料的热化学相容性,结果表明：NBTMg在还原气氛下（5%H2/95%N2）极易被分解还原生成金属铋;另外,其与阴极材料（LSC及BSCF）在热处理过程中极易发生固相反应,不具备良好的热化学相容性,说明该材料在SOFC应用中具有一定的局限性。

关键词：钛酸钠铋盐氧离子导体热化学稳定性热相容性阴极材料电解质

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高熵合金力学性能的研究进展

材料导报 2018年第3期32卷 461-466,472页

作者：李安敏史君佐谢明款广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004 广西大学资源环境与材料学院南宁530004

高熵合金作为一类新型的合金,具有许多优于传统合金的性能,在诸多领域有广阔的应用前景。高熵合金现阶段的研究主要集中在其力学性能方面,它的高强度、高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性等优点展现出了其作为在严酷条件下服役的结构材料的潜力... 详细信息

高熵合金作为一类新型的合金,具有许多优于传统合金的性能,在诸多领域有广阔的应用前景。高熵合金现阶段的研究主要集中在其力学性能方面,它的高强度、高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性等优点展现出了其作为在严酷条件下服役的结构材料的潜力,但目前对高熵合金的研究仍处于探索性阶段,所以研究高熵合金的力学性能具有重要的现实意义。主要综述了组分、制备工艺、热处理工艺、冷轧等对高熵合金的组织与力学性能的影响,并展望了高熵合金的应用前景。

关键词：高熵合金热处理冷轧力学性能

激光重熔处理对铝合金微弧氧化膜组织与性能的影响

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材料工程 2018年第12期46卷 157-164页

作者：唐仕光陈泉志蒋智秋童庆董婉冰李伟洲广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004

利用不同功率的激光对膜层进行重熔处理,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站以及摩擦磨损实验对比分析激光处理前后膜层的微观结构、相组成、显微硬度、耐蚀性以及耐磨性能。结果表明:激光重熔处理使膜层进行... 详细信息

利用不同功率的激光对膜层进行重熔处理,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站以及摩擦磨损实验对比分析激光处理前后膜层的微观结构、相组成、显微硬度、耐蚀性以及耐磨性能。结果表明:激光重熔处理使膜层进行了重熔,膜层部分微孔被熔融物填充,膜层重新熔融冷却后仍与基体结合良好,且更加致密。激光处理后的氧化膜仍然主要由γ-Al2O3相组成,并产生了少量α-Al2O3相。随着激光功率的增加,硬度先增加后降低,激光功率为150W时,显微硬度最大,为625HV。电化学测试表明,经150W激光处理后的膜层自腐蚀电位正移为-0.577V,自腐蚀电流密度降低为3.903×10-6 A/cm2。摩擦磨损实验表明,磨损过程出现三体磨损,膜层表面出现剥落现象,磨损量约为基体的1/323。

关键词：铝合金微弧氧化激光重熔致密性耐蚀性耐磨性

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酸性溶液中铼的电沉积行为

中国有色金属学报 2021年第3期31卷 748-755页

作者：洪标王友彬李锋韦悦周 Toyohisa FUJITA 广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004 广西大学资源环境与材料学院南宁530004

采用电化学循环伏安法、恒电位沉积法和电化学石英微晶天平(EQCM)研究铼在酸性溶液中的电沉积行为。结果表明:当溶液接近中性(pH=6)时,金属铼难以被还原出来;当溶液酸度较低(pH=3)时,电沉积产物含有铼的氧化物(ReO_(3));当溶液酸度较高... 详细信息

采用电化学循环伏安法、恒电位沉积法和电化学石英微晶天平(EQCM)研究铼在酸性溶液中的电沉积行为。结果表明:当溶液接近中性(pH=6)时,金属铼难以被还原出来;当溶液酸度较低(pH=3)时,电沉积产物含有铼的氧化物(ReO_(3));当溶液酸度较高时(pH=1),电沉积产物为金属铼,所得产物的微观形貌中存在明显的裂纹;且随着溶液中ReO_(4)^(-)浓度的增加,铼的电沉积得到促进。在1.0 mmol/L ReO_(4)^(-)(pH=1)溶液中铼的沉积电位为−0.68 V。通过恒电位沉积得出不同条件下的电解效率,最高可达5.62%。

关键词：铼电沉积电流效率石英微晶天平

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拜耳法赤泥冷固球团制备工艺的试验研究

广西大学学报（自然科学版） 2023年第4期48卷 1019-1029页

作者：何奥平刘世鸿曾建民广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室广西南宁530004 有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室广西南宁530004

为了解决拜耳法赤泥颗粒细小,在使用电弧炉碳热熔融还原直接制备低合金铸铁的综合利用过程中不宜直接入炉的问题,提出采用圆盘造球法和对辊压球法制备拜耳法赤泥冷固球团的预处理方法,比较分析2种冷固球团的成球性和生球强度。研究结果... 详细信息

为了解决拜耳法赤泥颗粒细小,在使用电弧炉碳热熔融还原直接制备低合金铸铁的综合利用过程中不宜直接入炉的问题,提出采用圆盘造球法和对辊压球法制备拜耳法赤泥冷固球团的预处理方法,比较分析2种冷固球团的成球性和生球强度。研究结果表明:圆盘造球和对辊压球均可通过合适的工艺条件制备满足试验生产要求的冷固球团,但从工艺适应性来看,采用圆盘造球法较好;当圆盘造球喷水位置设置在球团路径与粉料路径之间,造球水添加量为20%,焦粉添加量为5%时,所制备的冷固球团的成球率为60.4%,成品球尺寸合格率为56.3%,生球抗压强度为15.9 N,落下强度为9.0次/(0.5 m)。

关键词：拜耳法赤泥冷固球团圆盘造球对辊压球

Mg、Mn成分优化对5083铝合金组织和性能的影响

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有色金属工程 2023年第1期13卷 57-65页

作者：庞凌志陆泽鹏苏天邱远辉唐海翔韦宗繁赵艳君广西大学资源环境与材料学院南宁530004 南宁富联富桂精密工业有限公司南宁530007 广西大学有色金属及特色材料加工重点实验室南宁530004

设计了不同Mg、Mn含量的5083铝合金,采用室温拉伸、硬度测试和剥落腐蚀等实验,研究了Mg、Mn含量变化对5083显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,得到了最优的成分。当Mg含量在4.3%~4.4%,5083的力学性能和耐腐蚀性能较高。Mn含量在0.7%... 详细信息

设计了不同Mg、Mn含量的5083铝合金,采用室温拉伸、硬度测试和剥落腐蚀等实验,研究了Mg、Mn含量变化对5083显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,得到了最优的成分。当Mg含量在4.3%~4.4%,5083的力学性能和耐腐蚀性能较高。Mn含量在0.7%~0.8%,5083力学性能较高;而当Mn含量在0.5%~0.6%时,5083剥落腐蚀程度较低。实验室条件下得到力学性能和耐腐蚀性能优良的5083铝合金的Mg含量为4.38%,Mn含量为0.61%,该成分合金退火状态下的抗拉强度为209.1 MPa,硬度为87 HV,断后延伸率为16.04%,剥落腐蚀等级为PA级。Mg在5083合金中能形成Mg_(2)Al_(3)相,复合相Al-Mg-Cr、Al-Mg-Mn-Fe脆硬相,会降低5083合金塑性和韧性。Mn在5083中能形成AlMn_(0.75)Fe_(2.25)、Fe_(19)Mn等相,Al-Mg-Mn-Fe、Al-Mn-Fe-Si、Al-Mn-Fe复合相与Al基体间的界面为剥落腐蚀的主要根源。

关键词： 5083铝合金成分优化力学性能耐腐蚀性能