【摘 要】
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贵金属Au、Pt具有良好的催化活性,为了进一步提高催化活性并降低成本,添加Co、Ni等过渡族元素构成双金属/三金属催化剂成为目前的研究热点。对Au-Pt-TM(TM=Co,Ni)体系的热力学和相平衡研究,对该体系催化剂设计与应用具有重要的指导意义。本研究利用CALPHAD方法,对Au-Pt-TM(TM=Co,Ni)体系进行热力学计算,指导实验合金成分设计和扩散偶热处理设计;采用扫描电子显微镜(SE
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贵金属Au、Pt具有良好的催化活性,为了进一步提高催化活性并降低成本,添加Co、Ni等过渡族元素构成双金属/三金属催化剂成为目前的研究热点。对Au-Pt-TM(TM=Co,Ni)体系的热力学和相平衡研究,对该体系催化剂设计与应用具有重要的指导意义。本研究利用CALPHAD方法,对Au-Pt-TM(TM=Co,Ni)体系进行热力学计算,指导实验合金成分设计和扩散偶热处理设计;采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)以及电子探针微区成分分析(EPMA)对三元合金和扩散偶的组织和成分进行分析,通过X射线衍射仪(XRD)对合金结构进行分析,对计算预测的结果进行验证和修正。主要结论如下:(1)本研究在Au-Co、Au-Pt、Pt-Co二元相图热力学评估工作的基础上,外推计算了 600-1250℃一系列的Au-Pt-Co三元系的等温截面图。计算结果表明,Au-Pt-Co体系在800℃以上温度存在(Au)与(Pt,Co)的三元溶解度间隙,而在750℃以下,除了存在(Au)与(Co)和(Pt)的溶解度间隙,还存在(Au)与L10CoPt和L12CoPt3有序相之间的三元有序-无序转变。(2)在热力学分析基础上,本研究采用合金法与扩散偶法相结合,高效测定Au-Pt-Co三元合金相图。实验测定了 850℃下(Au)与(Pt,Co)的三元溶解度间隙,确定了 600℃下(Au)与(Co)、CoPt、CoPt3、(Pt)之间的两相平衡,并外推了 3个三相区的成分范围。实验结果很好地验证了热力学计算预测的结果。(3)热力学分析和计算了 Au-Ni、Pt-Ni二元相图,并结合一系列Au-Pt-Ni体系高温相平衡实验数据,热力学优化确定了三元系中液相与无序fcc相的自由能。在此基础上预测了 850℃和500℃下Au-Pt-Ni三元等温截面的相平衡关系,为Au-Pt-Ni三元系低温相平衡的实验研究奠定了基础。(4)根据热力学计算结果,确定了关键三元实验合金成分为Au10Pt45Ni45。实验测定了 850℃下(Au)与(Pt,Ni)的两相平衡,实验结果与计算预测相吻合。采用合金法与扩散偶法相结合,实验测定了 500 ℃下Au-Pt-Ni三元系中(Au)、(Ni)、Ni3Pt、NiPt、(Pt)之间的相平衡,确定了 500℃等温截面图。除富Pt区外,实验结果与计算预测相图基本一致。在富Pt区,实验测定的(Pt)的固溶度较计算预测更大。
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