董文超
,
陆善平
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李殿中
,
李依依
金属学报
针对SUS304不锈钢的定点钨极惰性气体保护焊过程，建立三维瞬态定点热源作用下的焊接熔池数学模型，系统研究了不同氧含量下的熔池温度场、速度场以及熔池形貌演变过程。结果表明：随着熔池中活性组元氧的增加，熔池内的对流模式经历了以外对流为主、内外对流共存到以内对流为主的演变过程，熔池形貌由浅且宽形、“勺”形变成深且窄形。熔池中微量活性组元氧直接影响熔池表面张力温度梯度系数，改变熔池表面Marangoni对流模式和熔池最终形貌。当氧含量低于80ppm时，熔池表面以外向Marangoni对流为主，熔池形貌宽且浅；当氧含量超过120ppm时，熔池表面以内向Marangoni对流为主，熔池形貌窄且深；当氧含量处于80ppm～120ppm之间时，熔池形貌为“勺”形，并且随时间的增加，熔池内外对流区域逐渐变小，内对流区域逐渐变大。定点联合保护焊实验结果表明，熔池形貌变化规律的模拟结果与实验结果相吻合。
关键词:
微量活性组元
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Oxygen
,
Marangoni convection
,
Weld shape
Shanping LU
材料科学技术（英文）
Weld shape variation for different welding parameters is investigated on pure iron plate under gas tungsten arc (GTA) welding with argon-oxygen mixed shielding. Results showed that small addition of oxygen to the argon base shielding gas can effectively adjust the oxygen adsorption to the molten pool. An inward Marangoni convection occurs on the pool surface when the oxygen content in the weld pool is over the critical value, 80×10-6, for pure iron plate under Ar-0.3%O2 mixed shielding. Low oxygen content in the weld pool changes the inward Marangoni to an outward direction under the Ar-0.1%O2 shielding. The GTA weld shape depends to a large extent on the pattern and strength of the Marangoni convection on the pool surface, which is determined by the content of surface active element, oxygen, in the weld pool and the welding parameters. The strength of the Marangoni convection on the liquid pool is a product of the temperature coefficient of the surface tension (dσ/dT) and the temperature gradient (dT/dr) on the pool surface. Different welding parameters will change the temperature distribution and gradient on the pool surface, and therefore, affect the strength of Marangoni convection and the weld shape.
关键词:
Weld shape
,
null
,
null
,
null
夏文生
,
张达
,
翁维正
,
万惠霖
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60694-9
采用密度泛函理论方法考察了La-O团簇上超氧物种与过氧物种间转化的连接途径.单重态下,团簇上单个超氧物种可通过一系列臭氧物种转化为过氧物种,且转化能垒较高；三重态下,单个超氧物种则并无与过氧物种间连接的途径.然而,La-O团簇上两超氧物种间的相互作用及其转化也具单重态和三重态两条途径.三重态下,超氧物种可很容易地转化为过氧物种(O2-+O2-(←→)O22+O2),超氧物种与过氧物种处于快速的交换状态之中；单重态下,超氧物种转化为过氧物种则需较高的活化能垒,表明在单重态下这些氧物种具有较高的稳定性.
关键词:
氧
,
超氧
,
过氧
,
氧化镧
,
密度泛函理论
孙大鹏
,
赵永慧
,
苏海燕
,
李微雪
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60604-4
采用从头算原子热力学方法系统研究了Ni-rich和Pt-rich条件下Pt3Ni(111)在不同偏析、表面化学吸附氧覆盖度下560个可能结构的相对稳定性,构建了氧气气氛下Pt3Ni(111)表面结构演化、直至满覆盖化学吸附氧的热力学相图.结果表明,随着氧的化学势的升高,在热力学上仅出现两类稳定的结构,主要包括没有化学吸附氧的干净Pt-skin表面,以及在很低氧的化学势下就形成自含有化学吸附氧的Ni-skin表面,而有化学吸附氧的PtNi表面合金化的中间结构则处于亚稳态.仔细分析发现,这些结构的形成主要由金属的偏析能、氧与两种金属成键强弱的差别、氧的化学势的高低三个因素共同决定.
关键词:
Pt3Ni
,
氧气
,
偏析
,
相图
,
从头算
田鹏飞
,
欧阳李科
,
徐新潮
,
徐晶
,
韩一帆
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60537-3
采用周期性密度泛函理论研究了H2和O2在Pd(111),Pd(100)及Pd(110)表面上直接合成H2O2的反应机理,对反应的主要基元步骤进行了计算和分析.结果表明,Pd(111)表面对H2O2直接合成的催化选择性最好,表面原子密度较低的Pd(100)表面和Pd(110)表面上含有O-O键的表面物种解离严重,不利于H2O2的生成.H2O2的选择性与含有O-O键表面物种的O-O键能和表面物种的结合能有关.含有O-O键的表面物种在表面的结合能越大,越容易发生解离,不利于形成H2O2.
关键词:
钯
,
过氧化氢
,
氢气
,
氧气
,
直接合成
,
密度泛函理论
李岩
,
李冰
,
陈婷
,
周志成
,
王军
,
黄军
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60319-3
制备了V@CN催化剂,并用于氧气条件下芳烃的直接羟基化反应。结果表明,在V@CN催化剂作用下,带有不同吸电子基团(CN, NO2, COOH, CF3和COCH3)的芳烃均可被O2氧化得到相应的酚,产率中等。含有卤素(F, Cl和Br)的芳烃也可在该催化体系作用下转化为相应的酚。
关键词:
羟基化
,
钒催化剂
,
芳烃
,
氧气
,
石墨相氮化碳
吴明周
,
詹望成
,
郭耘
,
王筠松
,
郭杨龙
,
龚学庆
,
王丽
,
卢冠忠
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60983-4
环己醇和环己酮俗称KA油,是用于制备尼龙材料的己二酸和己内酰胺的重要中间体.工业上制取环己醇和环己酮的方法主要为苯酚加氢法、环己烯水合法和环己烷氧化法,其中环己烷氧化法的应用最为普遍,包括硼酸氧化法、过氧化物氧化法和钴盐催化氧化法三种路线.为获得适宜的环己醇和环己酮选择性,工业上环己烷氧化单程转化率通常控制在5.0％以下,从而使得产物选择性在80％以上.因此,现有环己烷氧化法生产KA油的最大挑战是如何同时获得高环己烷转化率和高KA油选择性.迄今,已有多种催化剂被尝试用于环己烷氧化反应,包括金属卟啉、金属氧化物、分子筛、碳纳米管和金属-有机骨架材料等.由于均相催化剂无法从环己烷氧化反应体系中分离出来,导致催化剂不能重复利用,因此多相催化剂的研究更受青睐.另外,由于采用氧气为氧化剂时具有环境友好和更高的原子经济性,因此氧气选择性氧化环己烷反应已逐渐成为环己烷氧化法制KA油中最具挑战性的研究.目前,氧气为氧化剂时的环己烷转化率通常低于过氧化氢和叔丁基过氧化氢等为氧化剂时的转化率,其关键在于适用于固(催化剂)液(环己烷)气(氧化剂)反应体系的高性能催化剂.本课题组前期研究了系列金属掺杂分子筛(Ce/AlPO-5,Ce-MCM-41/48和Mg-Cu/SBA-15等)对氧气催化氧化环己烷的反应性能,发现无论是稀土还是过渡金属掺杂,通过影响环己烷氧化反应的自由基产生和反应历程,可显著提高环己烷转化率或者KA油的选择性.基于此,本文选择原料易得、成本较低和氧化能力强的氧化锰(MnOx)作为具有强氧化能力的过渡金属氧化物的代表,深入研究了MnOx的焙烧温度对其结构和选择性氧化环己烷反应性能的影响,同时研究了反应条件对催化剂性能的影响.结果表明,400℃焙烧制得的催化剂(MnOx-400)比350,450和500℃焙烧制得的催化剂具有更高的活性.在最佳反应条件(140℃,O2起始压力0.5 MPa,反应4 h)下,使用20 mg MnOx-400可使环己烷转化率达8.0％,KA油得率为5.0％.过高的反应温度、过长的反应时间和过高的反应压力都会导致产物被过度氧化,KA油选择性降低.另外,该催化剂重复使用10次,其活性没有明显下降,显示出了很好的稳定性.表征测试结果表明,MnOx催化剂在不同温度焙烧后形成了不同的结晶形态:焙烧温度小于500℃时,催化剂主要组成为Mn3O4和Mn5O8,500℃时主要为Mn3O4,Mn5O8和Mn2O3.而且随着焙烧温度升高,MnOx催化剂的比表面积逐渐降低.相比于350℃焙烧制得的催化剂,MnOx-400催化剂具有更好的结晶形态,这可能是造成其活性较好的原因.而相比于MnOx-400,500℃焙烧制得的催化剂表面Mn4+含量和表面吸附氧含量较低,使其吸附和活化氧能力降低,从而导致催化剂活性低于MnOx-400;但是吸附和活化氧能力的降低有利于减缓反应产物的深度氧化,因而KA油的选择性增加.
关键词:
氧化锰
,
环己烷选择氧化
,
氧气
,
焙烧温度
,
无溶剂反应
校准
,
詹望成
,
郭耘
,
郭杨龙
,
龚学庆
,
卢冠忠
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61014-2
的稳定性.本文以传统均相Co盐催化剂的多相化为出发点，制备了Co掺杂SAPO-5与分子筛催化剂(Co-SAPO-5)，考察了Co掺杂量对催化剂结构、表面性质以及氧气选择性氧化环己烷反应性能的影响.结果表明，一部分Co进入分子筛骨架，同时有少量Co以氧化钴形式高度分散在SAPO-5表面. Co掺杂对SAOP-5催化剂比表面积没有显著影响，但可使其孔体积减小.相反， Co掺杂可以提高SAOP-5分子筛表面B酸性位数量和总酸量.活性测试结果表明，环己烷转化率随着Co-SAPO-5催化剂中Co含量的增加而增加，但KA油选择性在转化率高于6.3%时急剧下降.还考察了反应温度、反应时间、初始氧气压力和催化剂用量对Co-SAPO-5分子筛催化剂性能的影响，得到了最优反应条件.以Co-SAPO-5-0.2(Co/Si摩尔比为0.2)分子筛为催化剂时， KA油总收率最高可达7.8%.另外， Co-SAPO-5催化剂在环己烷氧化反应中显示出很好的稳定性， Co-SAPO-5-0.2催化剂套用6次后活性几乎没有变化.
关键词:
SAPO-5分子筛
,
钴
,
环己烷
,
选择氧化
,
氧气
Keqiang QIU
,
Qingsheng ZHANG
,
Aimin WANG
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Haifeng ZHANG
,
Bingzhe DING
,
Zhuangqi HU
材料科学技术（英文）
Bulk Zr55Al10Ni5Cu30 metallic glass plates with a dimension of 85mm×35mm×4mm and a complicated plate were fabricated by injecting casting method using spongy zirconium and industrial purity aluminum, nickel and copper as raw materials. It was shown that the holding time of liquid metals at elevated temperatures had a great influence on the oxygen content of the plates due to the contamination resulting from the atmosphere. Increasing holding time resulted in the increase of oxygen content in the injected alloy. The glass transition temperatures of the bulk metallic glass plates are higher than that reported in the literature and crystallization temperature is lower for the one with higher oxygen content at the same heating rate. The extension of the undercooled liquid region ΔTX reaching about 87 K is 3 K higher than that previously reported and 26 K higher than that with oxygen content of 0.076 wt pct for the one with oxygen content as high as 0.065 wt pct. Therefore the oxygen content of the alloy has a significant influence on the glass forming ability and thermal stability of bulk metal glass. It is suggested that direct correlation between high glass forming ability and large ΔTX is only valid for a well-defined low oxygen concentration or has to be reconsidered by incorporating oxygen as an additional alloying element.
关键词:
Zr-base amorphous alloy
,
null
,
null
