LaMn1-x-yFexCoyO3-δ钙钛矿载氧体用于化学链部分氧化

采用溶胶-凝胶法制备了B位Fe和Co共取代的LaMn_1-x-yFe_xCo_yO_3-δ钙钛矿型复合氧化物，并用于化学链甲烷部分氧化制合成气。X射线衍射（XRD）结果表明Fe和Co均进入了LaMnO₃的晶格形成钙钛矿晶相，活性和稳定性测试表明LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ载氧体具有最佳的化学链甲烷部分氧化性能。CH₄程序升温还原（CH₄-TPR）表征发现LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ具有比LaBO₃（B=Co， Mn， Fe）更高的甲烷活化能力和晶格氧迁移性能。甲烷恒温脉冲反应（CH₄-pulse reaction）进一步证实了B位离子的协同作用可以提高LaBO₃（B=Co， Mn， Fe）的表面反应速率。程序升温氢气还原（H₂-TPR）表明，LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ中晶格氧具有适中的氧化还原能力，适合用于化学链甲烷部分氧化。     

富铈Ce1-xLaxO2催化甲烷氧氯化性能

以硝酸铈、硝酸镧为前体,用氨水共沉淀法制备了一系列Ce_1-xLa_xO₂(x≤0.5)催化剂,利用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、Raman、H₂-TPR和OSC对催化剂的物理化学性质进行了表征,并考察其在甲烷氧氯化反应中的催化性能。结果表明:Ce_1-xLa_xO₂催化剂的氧化还原性质随着镧含量的变化发生显著改变,并且这一性质的变化与反应的转化率及产物分布具有较强的联系。Ce_1-xLa_xO₂表面氧物种的活泼性对催化剂活性影响显著,而体相氧物种容易将生成的甲烷氯化物深度氧化。在Ce_1-xLa_xO₂(x<0.3)催化剂上表面氧物种起主导作用,氯甲烷为主要反应产物,Ce_0.8La_0.2O₂催化剂上氯甲烷选择性最高为52%。在体相氧物种更活泼的Ce_0.7La_0.3O₂和Ce_0.5La_0.5O₂上产物中CO的选择性显著上升,Ce_0.5La_0.5O₂催化剂上CO选择性高达48%。稳定性测试表明Ce_0.8La_0.2O₂催化剂具有良好的稳定性。     

1,2-二氯乙烷在CoxTi1-x氧化物上的催化降解性能

随着工业和经济的快速发展,含氯挥发性有机化合物（CVOCs）排放量日益增多,对人体健康以及环境造成严重危害。催化燃烧法是治理CVOCs最有效和经济的方法之一。本文采用溶胶-凝胶法制备出了不同Ti掺杂量的Co_xTi_1-x复合氧化物,并对其物理化学性质进行了表征。研究了Co_xTi_1-x催化剂对1,2-二氯乙烷（1,2-DCE）的催化氧化性能。结果表明,当Ti掺杂量低于0.6时,Co_xTi_1-x复合氧化物呈现非晶相结构,形成无定形结构的Co-O-Ti固溶体。Ti元素的掺杂增加了Co_xTi_1-x复合氧化物的表面酸位点及吸附态氧含量。其中,Co_0.8Ti_0.2催化剂具有较大的比表面积、良好的氧化还原性能、丰富的表面吸附态氧及中强酸位点,对1,2-DCE表现出较高的催化氧化能力;在气时空速为20000mL/(g·h)、1,2-DCE浓度为4060mg/m³的条件下,其对1,2-DCE的转化率达90%时所需温度为318℃。此外,在380℃长时间运行时,Co_0.8Ti_0.2也显示出较好的稳定性。     

氨分解制氢棒状La x Ce1-x O y 负载Ru催化剂

氨分解得到的H₂不含CO _x 、SO _x 、NO _x 等有害物质,是其他所有含碳资源为原料制氢所不能比拟的。本文采用无模板水热法制备了一系列棒状载体,并采用沉积沉淀法制备了Ru/La _x Ce_1-x O _y 催化剂,考察了制备方法、催化剂组成对性能的影响,并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、BET、H₂-程序升温还原（TPR）和CO₂-程序升温脱附（TPD）进行了表征。结果表明,La₂O₃掺杂量为40%的Ru/La_0.4Ce_0.6O_1.8催化剂在常压、7800h^-1、450℃下氨分解转化率为98%。该催化剂活性高归因于部分还原的CeO_2-x 对Ru的供电子性能和Ru/La_0.4Ce_0.6O_1.8催化剂表面的强碱性增加了对Ru活性位的给电子能力。同时考察了K₂O含量的影响,最优的催化剂为Ru-2%K/La_0.4Ce_0.6O_1.8,在400℃、7800h^-1氨气转化率可以达到93%。结果表明Ru-2%K/La_0.4Ce_0.6O_1.8可以作为一种新型高效氨分解催化剂,为工业化应用提供了可能,具有良好的发展前景。     

新能源汽车电池用无镁储氢合金的制备与性能研究

采用真空电弧熔炼和925 ℃/12 h退火的方法制备了Y_1-xLa_xNi_3.25Al_0.15Mn_0.15储氢合金（x=0~1）,研究了x值对储氢合金物相组成和电化学性能的影响。结果表明,x=0和0.15的储氢合金主要由LaNi₅和Ce₂Ni₇相组成,x=0.25、0.33和0.5储氢合金主要由Ce₅Co₁₉和Ce₂Ni₇相组成,x=0.75和1储氢合金主要由PuNi₃、LaNi₅和Ce₂Ni₇相组成;相同充放电循环周次下,x=0.15~1储氢合金的放电容量和抗氢致非晶化能力都高于x=0储氢合金,且随着x从0增加至1,储氢合金的最大放电容量（C_max）、容量保持率（S₁₀₀）、氢扩散系数（D₀）和高倍率放电性（HRD₉₀₀）都呈现先增加后减小趋势,在x=0.33时取得C_max、S₁₀₀、D₀和HRD₉₀₀最大值。Y_1-xLa_xNi_3.25Al_0.15Mn_0.15储氢合金的循环稳定性与合金电极的耐腐蚀性密切相关,高倍率放电性能取决于储氢合金的氢扩散速率。     

铁基氧载体化学链CO2重整CH4方法制备合成气

提出一种铁基氧载体（Fe₃O₄/FeO）化学链CO₂重整CH₄方法制备合成气。为评价该系统的性能,采用Aspen Plus软件对其进行过程模拟和热力学分析。以CH₄转化率、CO₂转化率、能源利用效率和产气氢碳比（H₂/CO）为评价指标,得到系统的优化运行条件,并研究各操作参数（包括各反应器的温度和压力、氧载体甲烷比和CO₂甲烷比）对系统性能的影响。结果表明：当系统处于优化工况时,得到CH₄转化率为97.91%、CO₂转化率为32.76%、能源利用效率为93.77%及产气氢碳比为0.93。该系统能有效利用CO₂和CH₄这两种温室气体获得较低氢碳比的合成气,利于二甲醚的高效合成。     

Ba 2+和In 3+共掺杂硅酸镧固体电解质的制备及性能

采用高温固相法制备磷灰石型硅酸镧陶瓷La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）。采用XRD、SEM和拉曼光谱等测试分析手段表征了La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ固体电解质掺杂体系的相组成和微观形貌特征;采用交流阻抗谱测试研究了La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ掺杂体系在不同温度下的电导率变化规律。研究发现,所有La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ陶瓷试样的结晶度良好且均具有氧基磷灰石结构;仅在La位掺杂Ba ²⁺时,La_9.4Ba_0.6Si₆O_27-δ试样晶粒形貌不规则,In ³⁺掺杂后晶粒呈等轴状均匀生长。各个试样的总电导率与测试温度之间符合Arrhenius关系。In ³⁺最佳掺杂量x为0.2,此时La_9.4Ba_0.6Si_5.8In_0.2O_27-δ陶瓷具有最高的电导率,其电导率（1 073 K）、活化能和指前因子分别为5.08×10 ^-3 S/cm、0.86 eV和2.91×10 ¹¹ S·K/cm。     

火焰喷雾合成法制备La0.8Sr0.2Mn1-xCuxO3催化氧化CO性能研究

采用火焰喷雾合成法制备了Sr²⁺、Cu²⁺分别取代A、B位的La_0.8Sr_0.2Mn_1-xCu_xO₃ （x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）钙钛矿催化剂,并用于CO催化氧化实验,研究了水蒸气和CO₂对催化剂CO氧化活性的影响。对不同取代量La_0.8Sr_0.2Mn_1-xCu_xO₃ 催化剂进行了XRD、SEM、EDS、BET、XPS、H₂-TPR和O₂-TPD等表征测试。结果表明,火焰喷雾合成法制备的钙钛矿催化剂具有良好的钙钛矿相、疏松多孔结构和催化氧化活性。其中,La_0.8Sr_0.2Mn_0.9Cu_0.1O₃分别在119.4℃和133.3℃实现50%和90%的CO转化率。掺杂水蒸气和CO₂会与CO在催化剂表面形成竞争吸附,导致5种催化剂性能衰减,但La_0.8Sr_0.2Mn_0.9Cu_0.1O₃仍能在150.2℃实现90%的CO催化转化,在连续稳定性催化氧化测试中,5种催化剂性能衰减不超过10%。结合上述CO催化氧化实验,火焰喷雾合成法制备的催化剂具有良好的稳定性和催化活性,适合制备高CO催化氧化活性的钙钛矿催化剂。     

钙钛矿锚定纳米氧化铈及其化学链干重整性能

化学链甲烷干重整(CL-DRM)可同时利用二氧化碳和甲烷两种温室气体,将其转化为可用于费托合成的合成气。采用溶胶凝胶法及浸渍法制备了一系列(Ni/CeO₂)/ABO₃(钙钛矿型)氧载体,探究Ni/CeO₂负载对钙钛矿储氧性能的影响,揭示Ni/CeO₂负载量对La_0.8Sr_0.2FeO₃钙钛矿氧载体催化活性作用规律,进一步研究氧载体的化学链循环稳定性。结果发现,CeO₂与载体La_0.8Sr_0.2FeO₃相互作用有利于钙钛矿形成氧空位,从而增强其氧迁移能力。Ni/CeO₂的负载提高了氧载体的储氧性能,增强反应活性,降低了反应初始温度,但过高的负载量将导致甲烷裂解形成积碳。当Ni/CeO₂负载量为质量分数20%时,甲烷转化率高达82%,H₂/CO物质的量比为2.1,在30次氧化还原循环后结...     

钙钛矿型复合氧化物对甲烷的部分氧化及在混合太阳能氧化还原过程的应用

利用固相法合成了3种钙钛矿型复合氧化物Fe₂O₃-CaTi_xM_1-xO₃,研究了其结构、晶型和氧化还原活性。在固定床反应器中考察了该氧化物对两步法甲烷催化氧化制合成气及水分解制氢的活性及选择性。X射线衍射结果表明3种钙钛型复合氧化物均由正交晶系钙钛矿相和赤铁矿相组成。3种钙钛矿复合氧化物对甲烷的氧化活性顺序为Fe₂O₃-CaTi_0.85Ni_0.15O₃ >Fe₂O₃-CaTi_0.85Co_0.15O₃ >Fe₂O₃-CaTi_0.85Fe_0.15O₃。固定床反应结果表明,以Fe₂O₃-CaTi_0.85Ni_0.15O₃为氧载体催化剂,CH₄转化率可达96%,CO和H₂产率达71%,同时水分解反应的转化率为40%。利用Aspen Plus^®对Fe₂O₃-CaTi_0.85Ni_0.15O₃在混合太阳能氧化还原过程的效率及合成油和H₂产率进行了模拟。模拟计算结果证明基于复合氧化物的混合太阳能氧化还原过程可以有效提高CH₄利用率。     

LaMn1-x-yFexCoyO3-δ perovskite based oxygen carriers for chemical looping partial oxidation

LaMn_1-x-yFe_xCo_yO_3-δ perovskite-type composite oxides co-substituted with B-site Fe and Co were prepared by the sol-gel method, and used for the chemical looping partial oxidation of methane to syngas. The XRD results suggest that Fe and Co were incorporated into the lattice of LaMnO₃ and formed perovskite phase. Reactivity and stability tests show that LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ oxygen carrier has the best reaction performance. CH₄-TPR results indicate that LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ has higher methane activation and lattice oxygen migration rates than those of LaBO₃ (B=Co, Mn, Fe). CH₄-pulse reaction further confirms that the synergistic effect of B-site ion substitution can improve the surface reaction rate of LaBO₃ (B=Co, Mn, Fe). H₂-TPR results show that the lattice oxygen in LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ has moderate redox capacity, which is suitable for partial oxidation of methane.     

氮掺杂对金红石二氧化钛光电特性影响的理论研究

运用第一性原理LDA+U方法,计算不同浓度氮元素掺杂金红石相二氧化钛的能带结构、态密度和光学性质,研究显示氮元素的掺入使TiO_2-x N _x 体系带隙变窄。而O-2p与N-2p轨道杂化耦合在费米能级附近出现了杂质能级,促使载流子跃迁变容易,从而拓展了TiO_2-x N _x 体系对可见光的响应范围。此外,杂质能级对电子-空穴对的复合有抑制作用,对光催化活性的提升具有积极作用。研究结果表明,当氮元素掺杂量（x）为0.062 5时,TiO_2-x N _x 体系光吸收性能与光电响应较好。     

Barium-doped Pr2Ni0.6Cu0.4O4+δ with triple conducting characteristics as cathode for intermediate temperature proton conducting solid oxide fuel cell

Proton conducting solid oxide fuel cell (H-SOFC) is an emerging energy conversion device, with lower activation energy and higher energy utilization efficiency. However, the deficiency of highly active cathode materials still remains a major challenge for the development of H-SOFC. Therefore, in this work, K₂NiF₄-type cathode materials Pr_2-xBaNi_0.6Cu_0.4O_4+δ (x=0, 0.1, 0.2, 0.3), single-phase triple-conducting (e^-/O^2-/H⁺) oxides, are prepared for intermediate temperature H-SOFCs and exhibit good oxygen reduction reaction activity. The investigation demonstrates that doping Ba into Pr_2-xBaNi_0.6Cu_0.4O_4+δ can increase its electrochemical performance through enhancing electrical conductivity, oxygen vacancy concentration and proton conductivity. EIS tests are carried at 750℃ and the minimum polarization impedances are obtained when x=0.2, which are 0.068 Ω·cm² in air and 1.336 Ω·cm² in wet argon, respectively. The peak power density of the cell with Pr_1.8Ba_0.2Ni_0.6Cu_0.4O_4+δ cathode is 298 mW·cm^-2 at 750℃ in air with humidified hydrogen as fuel. Based on the above results, Ba-doped Pr_2-xBaNi_0.6Cu_0.4O_4+δ can be a good candidate material for SOFC cathode applications.