活性碳负载纳米金属氧化物对AP热分解的催化性能

采用水热法制备了两种纳米金属氧化物(纳米CuO和纳米Fe_(2)O_(3)颗粒),将纳米CuO和纳米Fe_(2)O_(3)负载在活性碳上,制备成CuO@C、Fe_(2)O_(3)@C复合材料,并将其作为催化剂与高氯酸铵(AP)混合制备成混合物样品AP/CuO、AP/CuO@C、AP/Fe_(2)O_(3)、AP/Fe_(2)O_(3)@C;通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重-微分热重分析(TG-DTG)和热重-红外光谱(TG-FTIR)联用等技术研究了4种催化剂对AP热分解的催化机理及分解动力学特性。结果表明,4种催化剂均将AP的两步分解反应催化为单放热峰,在5 K/min升温速率下,AP的分解峰温较纯AP分别提前90.1、73.4、65.4和69℃;AP/CuO@C分解主要气相产物有HCl、CO_(2)、N_(2)O、HNO_(3)和NO_(2),其中NO_(2)含量最高;AP/Fe_(2)O_(3)@C分解主要气相产物中CO_(2)含量显著提升,NO_(2)含量稍有降低。

锂金属氧化物电池安全性研究

通过外部短路试验、强制放电试验、针刺试验和火焰试验考察了锂金属氧化物电池的安全性。结果表明,锂金属氧化物电池在外部50 mΩ短路试验过程中最高温度65.4℃;强制放电试验过程中,电池电压稳定在约-2.47 V;针刺试验过程中,电池最高温度为29.2℃。锂金属氧化物电池在外部短路、强制放电、针刺安全性试验中均未发生燃烧、爆炸等问题,通过GJB 2374A-2013《锂电池安全要求》中的规定。在火焰试验2500 s时发生了泄放,泄放位置位于铝塑膜侧边封装处,火焰安全性试验通过HJB 864.1-2018《水中兵器锂电池安全性要求第1部分:锂金属氧化物电池》中的规定。

层状锌铝双金属氧化物的制备及其吸附-光催化性能

采用前驱体煅烧法制备具有吸附-光催化双功能的层状锌铝双金属氧化物(LDOs)。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见漫反射光谱(UV⁃Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)等表征探究了双金属比例、煅烧温度对其吸附-光催化降解四环素(TC)性能的影响。结果表明,当Zn、Al物质的量之比为2∶1,煅烧温度为400℃时,可形成具有优异吸附-光催化活性的Zn_(2)Al_(1)@LDO_(400)。吸附实验表明,Zn_(2)Al_(1)@LDO_(400)对TC是化学吸附限制的非均相单分子层吸附,且高温利于吸附。利用自由基猝灭实验结合电子顺磁共振(EPR)测试证实光生空穴(h^(+))、羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O_(2)^(-))作为活性物种参与TC的协同降解。

负载铁系金属氧化物催化次氯酸钠降解酸性大红的实验研究

酸性大红是一种性能良好的染料,也是一种难以治理的工业废水,但由于它在水中溶解度较高,通常难以通过简单方法直接进行处理。次氯酸钠为多功能强氧化剂,安全无毒,但稳定性不高,对氧化活性的利用不够,对酸性大红染料的去除能力有限。通过负载铁系金属氧化物来催化次氯酸钠对酸性大红染料进行降解,从而高效率提供分子反应动能,提高其氧化性;考察pH值、催化剂投入量、反应时间、次氯酸钠用量、负载催化剂量等对酸性大红的降解作用,得出最佳处理条件。结果显示:①采用沉淀—负载法,随着负载量增加,硅藻土图谱上的CoFe_(2)O_(4)峰越来越明显,完成了有效负载;②在pH值为4、反应时间为25 min、催化剂投加量为0.7 g、负载催化剂量达到30%、次氯酸钠溶液为5 mL时,降解酸性大红效果最显著;③对比次氯酸钠和芬顿试剂氧化降解酸性大红发现,次氯酸钠对酸性大红的去除率比芬顿试剂高;④在实际生产废水降解实验中,使用负载铁系金属氧化物催化次氯酸钠降解酸性大红和COD的效果十分显著,用此方法对废水中的酸性大红和COD的去除率分别为90%和83%。

钠离子电池用O3型层状金属氧化物研究进展

O3型层状金属氧化物具有理论容量高、制备简单等优势,是有前景实现商业化应用的钠离子电池正极材料之一。固有的缺点严重限制了层状金属氧化物正极的商业化进程,迫切需要解决。系统总结不可逆相变、表面侵蚀、产气等问题,分析比较固相法、共沉淀法和溶胶凝胶法等3种常用合成方法的优缺点,对O3型层状金属氧化物相关改性策略进行归纳,包括元素掺杂、表面包覆、混相设计和高熵设计等。

金属氧化物半导体MEMS气体传感器研究进展

随着物联网的快速发展,各领域对气体监测的需求越来越大,基于先进微机电系统(Micro-electro-mechanical systems, MEMS)技术的金属氧化物半导体(Metal oxide semiconductor, MOS)气体传感器在过去几十年里取得了很大发展。MEMS微热板的多样化设计、MOSs纳米结构的多样化以及机器学习算法的出现为MEMS的传感性能以及智能传感系统的构建提供了很大助力。本文从MEMS气体传感器的分类、制备和应用以及传感器阵列的构建等方面综述了金属氧化物半导体MEMS气体传感器的最新研究进展,并对MEMS基气体传感器的发展前景进行了总结和展望。

介孔二氧化硅/金属氧化物的复合催化剂设计研究进展

有序介孔材料具有比表面积高、孔径较大、孔径及孔的形状可调、孔表面易于修饰以及形貌多样可控等优点,是一种良好的载体。研究发现,将金属氧化物负载在介孔材料可以极大地提高金属的催化性能。综述了单金属氧化物催化剂和双金属氧化物催化剂以及双金属催化剂在介孔二氧化硅材料上负载的方法,为之后的发展提供参考。

金属氧化物基生物炭复合材料在污水处理领域中的应用现状

生物炭是生物质在缺氧条件下热解产生的一种富含碳固体物质,特点为疏松多孔、比表面积大且表面富含酚羟基、羧基和氨基等多种官能团。同时,生物炭是一种廉价易得、性能优良的吸附材料,因其环境友好、来源广泛,在污水处理领域具有广泛应用。分析了生物炭对水中污染物的吸附机理,重点阐述了TiO_(2)、磁性氧化铁、MnO_(2)以及其他氧化物等金属氧化物基生物炭复合材料在污水处理领域中的应用现状、循环利用以及再生性能,最后展望了金属氧化物基生物炭复合材料的发展前景。

纤维素-金属氧化物在传感器中的应用研究进展

纤维素-金属氧化物作为一种复合材料同时具有有机半导体的柔性与无机半导体良好的电子传输能力。这种复合材料在传感器领域有着巨大的潜力与研究价值。本文综述了以ZnO、SnO_(2)和TiO_(2)为主的纤维素-金属氧化物复合材料在紫外、气体和生物等传感器研究中的应用,总结了纤维素-金属氧化物复合材料中纤维素的作用、金属氧化物的状态和形貌、纤维素与金属氧化物的连接方式、不同类型传感器的传感机理以及不同传感器的结构、性能和优缺点。希望通过对纤维素-金属氧化物在传感器中研究进展的总结与展望为相关研究以及行业发展提供一定的帮助。

双金属氧化物负载对污泥生物炭吸附重金属Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的影响

纯污泥生物炭由于其比表面积较低等导致其去除水中污染物的能力有限,需要对污泥生物炭进行改性强化其对污染物的去除.本文采用污泥生物炭负载层状双金属氧化物强化污泥生物炭吸附水中重金属.考察了金属组合,金属离子比例,负载金属浓度和焙烧温度对双金属氧化物(LDO)强化污泥生物炭(ASB)吸附水中重金属的影响,进而确定双金属氧化物-污泥生物炭复合材料(LDO-ASB)的制备方法.同时对制备的LDO-ASB进行表征并与ASB相比,探讨了双金属氧化物的负载对污泥生物炭的重金属吸附性能的影响机制.结果表明,Mg^(2+)和Fe^(3+)组合制备的LDO-ASB较其他金属组合具有更好的Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力.在Mg^(2+)∶Fe^(3+)物质的量比为3∶1,Mg^(2+)的负载浓度为0.4 mol·L^(−1),焙烧温度为500℃的条件下制备的(Mg/Fe)LDO-ASB对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附量分别为149.72 mg·g^(−1)和183.69 mg·g^(−1),较ASB的吸附能力有显著的提高.材料的表征结果显示,Mg和Fe以氧化镁和三氧化二铁的形态负载在污泥生物炭表面,负载后污泥生物炭表面粗糙,加大了细纹隧道,同时也增加了—OH官能团的含量,进而强化了污泥生物炭的重金属吸附能力.

离子液体辅助合成纳米金属氧化物的研究进展

离子液体的物理化学特性和氢键作用能够辅助纳米金属氧化物的定向生长,具有传统溶剂所不具备的优点,在纳米金属氧化物材料合成方面受到重视。综述了离子液体辅助合成TiO_(2),ZnO,γ-Al_(2)O_(3),ZrO_(2)四种纳米金属氧化物的最新研究进展,重点结合离子液体阴阳离子的影响及诱导机制进行讨论。最后总结了离子液体辅助合成纳米金属氧化物可能面临的挑战和未来的研究方向。

构筑Ni/ZnCO_(2)O_(4)@ZnO复合金属氧化物脱硫剂及其反应吸附脱硫-再生性能研究

采用共沉淀法在ZnO中引入金属Co并使其形成复合金属氧化物,通过共沉淀-浸渍法构筑了不同Co含量的复合金属氧化物脱硫剂,考察其脱硫活性和再生性能。采用XRD、TEM、N_2低温吸附-脱附、XPS和H_(2)-TPR等对脱硫剂的结构和性质进行系统表征,证实得到了Ni/ZnCO_(2)O_(4)@ZnO结构的复合金属氧化物脱硫剂。复合金属氧化物脱硫剂中ZnCO_(2)O_(4)的形成有利于脱硫剂的颗粒尺寸减小、分散度提升、比表面积增大。反应后XRD显示,ZnCO_(2)O_(4)也可作为H_2S的吸附剂,从而提高了脱硫剂的硫吸附容量。所有的复合金属氧化物脱硫剂的脱硫性能显著优于Ni/ZnO,其中,Zn:Co物质的量比为1:1的脱硫剂NZCo-3具有最优的脱硫性能,该脱硫剂在反应温度300℃,氢压3 MPa,质量空速2.2 h^(-1),氢油体积比300的条件下脱硫率为100%,且经过六次循环后仍能够保持优异的脱硫性能。该研究结果为合理设计Ni/ZnO脱硫剂以提高其脱硫性能和再生性能提供新的思路。

尖晶石结构过渡金属氧化物纳米阵列的研究进展

尖晶石结构过渡金属氧化物的纳米阵列相对其纳米线和纳米颗粒具有独特的优势,在能源存储、催化、磁性和光电等诸多领域具有重要的应用。概述了水/溶剂热法制备尖晶石结构过渡金属氧化物纳米阵列的过程中影响其结构形貌的多种因素(基底、反应温度、反应时间和原料等),探讨了纳米阵列的结构形貌与性能之间的关联性,简介了尖晶石结构过渡金属氧化物分级结构纳米阵列的相关研究,希望能为设计开发多功能或功能集成化的纳米阵列并拓宽其应用范围起到推动作用。

金属氧化物异质结光电探测器研究进展

金属氧化物(metal oxide,MO)因其具有易于制备、高稳定性、对载流子的选择性传输等优点,被广泛应用于光电探测领域。MO材料具有较强的光吸收,但表面效应和缺陷态等问题导致了MO光电探测器响应速度低和暗电流较大的问题。异质结中的内建电场可以有效促进光生电子-空穴对的分离,从而提升器件响应速度和降低器件暗电流。因此,构建金属氧化物异质结光电探测器(heterojunction photodetectors,HPDs),对于MO在光电子领域的进一步应用具有重要的意义。本文先介绍了MO的界面性质,然后围绕PN、PIN和同型异质结3种结构,对金属氧化物HPDs的工作机制进行了阐述。接着对响应波段在紫外-可见-近红外光区的、具有不同结构的MO/MO和MO/Si HPDs的性能参数进行了分析和比较,并讨论了金属氧化物HPDs的性能优化方法,最后对金属氧化物HPDs的发展进行了展望。

介孔氧化硅分子筛负载金属氧化物高温煤气脱硫剂结构调控与脱硫过程放硫的研究进展

煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术,但气化粗煤气中所含硫化氢(H_(2)S)会腐蚀设备并污染环境,因此需要对煤气进行净化脱硫。介孔氧化硅分子筛具有大比表面积、大孔容和有序的介孔结构等特性,将其作为金属氧化物的载体可促进金属氧化物的分散,并为脱硫反应提供大量的反应活性位点,减少传质阻力。脱硫剂构效关系是煤气脱硫技术的关键科学难题之一,然而对于负载型高温煤气脱硫剂而言,上述关系受介孔氧化硅分子筛、脱硫活性组分种类、脱硫剂改性手段和脱硫条件等多因素叠加影响,因而要明晰其本质极具挑战。为此,首先探讨了不同介孔氧化硅分子筛的孔道结构特性,剖析了介孔氧化硅分子筛负载活性组分后的脱硫行为差异,发现拥有丰富孔结构及较厚孔壁的载体的脱硫剂在高温脱硫过程中表现更优。同时,分析了近年来针对锌基、锰基和铁基等金属氧化物负载型脱硫剂的结构调控策略及其对脱硫性能的影响规律,认为通过金属掺杂复合改性可提高活性组分脱硫活性;并对脱硫过程中的放硫机制、放硫规律及抑制手段进行了探讨,认为在脱硫剂中引入催化羰基硫(COS)氢解助剂可有效抑制放硫行为。本综述内容可为高性能高温脱硫剂结构设计与功能化构筑提供理论依据。

珊瑚状镧铁金属氧化物复合材料的制备及其气敏性能研究

以硝酸镧、硝酸铁为原料,尿素为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵为分散剂,采用微波-超声辅助法和煅烧工艺,制备珊瑚状镧铁金属氧化物复合材料用于三乙胺检测,考察不同镧铁摩尔比对材料结构和气敏性能的影响。结果表明:当原料中镧铁摩尔比为2∶1时,获得的珊瑚状镧铁金属氧化物复合材料LFO1在工作温度为250℃时对100×10^(-6)g/mL三乙胺气体的灵敏度响应值达到505,检测限为2.8×10^(-6)g/mL,并具有良好的选择性、稳定性以及快速响应特性。这种优异的气敏性能归因于珊瑚状结构所具有的大比表面积为LFO1提供了大量活性位点,从而增强其对三乙胺气体的吸附和扩散能力。

复合金属氧化物制备及催化氧化CVOCs性能研究

本研究旨在解决传统Ce-Ti体系在处理含氯挥发性有机废气(CVOCs)时易受氯中毒和深度催化氧化能力不足的问题,通过引入过渡金属元素并调控其微观结构,制备了针对CVOCs催化氧化的四元金属催化剂Cu_(a)ZrCeTiO_(x),并以二氯甲烷(DCM)为测试底物对催化活性及产物选择性进行了初步评价。利用多种表征技术分析其对DCM的催化氧化性能差异,结果显示Cu和Zr的共掺杂显著提高了催化剂的性能。特别是Cu_(0.001)ZrCeTiO_(x)催化剂,在360℃反应温度下,DCM的转化率高达98.13%,CO 2的选择性达到61.53%,经20 h的测试周期后,DCM的转化率依旧保持在80%以上,表现出高催化活性、产物选择性和稳定性。揭示了过渡金属掺杂在提升催化系统性能方面的重要作用。

铜铝锌复合金属氧化物导热系数和储热特性研究

铜铝复合金属氧化物储热材料导热系数低,该文通过复合导热相氧化锌提高导热系数,对其导热提升机理和改善后的储热特性进行研究。结果表明:铜铝锌复合金属氧化物Cu_(9)Al_(1)Zn_(3)固体介质连续性提高/孔隙率降低/导热系数提高71%;同时其氧化还原基本可逆,还原/氧化反应时间从Cu_(9)Al_(1)的1.45 min/4.48 min降到1.16 min/2.82 min,循环稳定性高,在200次循环内能够保持98.3%的还原特性和94.2%的氧化特性;成型模块储热试验中Cu_(9)Al_(1)Zn_(3)模块还原/氧化反应时间从Cu_(9)Al_(1)的30.4 min/24.5 min降到20.5 min/22.9 min,反应速率加快,反应时间缩短,能够更快完成储放热响应。

铈基复合金属氧化物强化糠醛影响下乙酸酮基化反应的研究

酮基化反应可以将生物油中的有机羧酸转化为易增链的酮类,是生物油高值化利用的重要环节之一。然而,生物油中的呋喃类物质对酮基化反应具有不利影响。针对这一问题,本研究以乙酸和糠醛作为模化物,考察了CeO_(2)-MO_(x)(M=Mg、Zr、Mn、Fe)复合金属氧化物催化剂在酸-呋喃混合反应物酮基化反应中的催化活性。在CeO_(2)催化剂上,糠醛的加入使乙酸的转化率从94.68%降至79.33%,主要原因是呋喃类物质与乙酸在活性位上的竞争吸附效应,此外部分乙酸与糠醛还发生了协同转化。在铈基复合金属氧化物催化剂中,CeO_(2)-MnO_(2)对乙酸的转化和羰基化合物的生成均表现出最佳的催化活性,在反应温度为350℃,12 h连续反应中乙酸转化率为90.79%,羰基化合物碳收率可达61.95%。其原因是CeO_(2)-MnO_(2)具有最高的比表面积和表面氧空位活性位浓度,能有效削弱糠醛由于竞争吸附对乙酸酮基化反应的不利影响,提高了催化剂抵抗失活的能力,同时较平衡的表面酸碱性位点分布有利于酮基化反应的进行。

纳米金属氧化物吸附剂除砷研究进展

综述了国内外诸多纳米金属氧化物吸附剂在除砷领域的研究现状和进展,系统地总结了不同类型纳米金属氧化物的材料组成、物相特性、吸附机制、吸附能力、应用情况等。阐述了单一、二元和三元金属氧化物纳米材料在除砷领域的应用。通过不同纳米金属氧化物的比表面积、吸附容量、除砷效率、适用pH范围等指标对比评估材料除砷性能优劣,并探讨了主要的吸附机理。总结归纳了当前纳米金属氧化物吸附剂除砷技术面临的转化应用难度大、再生性能差等问题,并提出了多金属协同、多种机理配合、优化设计专属性等具有一定参考价值的纳米金属氧化物吸附剂未来发展对策和建议。