镍锰氧化物复合电化学传感器对抗坏血酸的检测

首先,通过一步水热法制备了镍锰氧化物复合材料(Mn-Ni-Oxide),并将其修饰玻碳电极构建抗坏血酸快速检测的电化学传感器。利用XRD、SEM、EDS及FTIR对Mn-Ni-Oxide进行了表征。采用滴涂法将Mn-Ni-Oxide修饰于电极表面,并用循环伏安(CV)法、差分脉冲伏安(DPV)法测试了抗坏血酸在Mn-Ni-Oxide修饰电极上的电化学行为。结果表明,Mn-Ni-Oxide的外表面为带有孔隙的纳米球形结构,主要组分为Mn_(2)O_(3)、NiMnO_(3)。在pH为4的乙酸/乙酸钠缓冲溶液条件下,修饰电极的Mn-Ni-Oxide修饰量为10μL,抗坏血酸浓度(c)在0.1~9000μmol/L时与氧化峰电流(I_(p))呈线性关系,线性方程为I_(p)=3.2435c+17.198(R^(2)=0.9920),检出限为0.025μmol/L,灵敏度为3.2435μA·m·L/(mol·cm)。该传感器实际应用于果汁饮料中抗坏血酸的测定,加标回收率为95.5%~103.1%,表明其在食品分析等方面具有良好的应用前景。

界面效应在锰氧化物修饰的CeO_(2)纳米立方甲苯氧化中的作用

本研究通过水热-浸渍两步法成功制备了不同Mn负载量的二元xMn/Ce(xMnOx/CeO_(2))催化剂,并评估了催化剂在甲苯催化氧化反应中的性能。研究结果表明,引入MnOx能显著提高催化剂的甲苯氧化活性。特别是当Mn负载量为10%(10Mn/Ce)时,在气体空速为60000 mL/(g·h)的条件下,t90(甲苯转化率达到90%时的温度)仅为233℃,显示出最优的甲苯催化氧化活性。这一结果说明,适量加入MnOx能够显著提高催化剂的催化性能。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,发现MnOx的加入在MnOx与CeO_(2)之间形成了界面效应,这显著改变了Mn/Ce催化剂的物理化学性质。由于界面效应的作用,不仅提高了10 Mn/Ce催化剂中Ce3+、Mn3+离子的浓度以及氧空位的浓度,而且还降低了催化剂表面Ce−O键强度,使得表面晶格氧更易于参与甲苯的催化氧化,提升了催化剂的氧化还原性能,从而促进了甲苯的催化氧化。本研究不仅成功制备了具有优异甲苯氧化活性的Mn/Ce催化剂,而且揭示了其背后的界面效应机制,为VOCs高效氧化催化剂设计与制备提供了简单有效的方法与思路。

酒石酸改性铁锰氧化物对锗的吸附特征

煤系伴生资源提取不可避免产生大量低浓度含锗废液,导致稀散金属锗资源的流失,并污染环境。采用酒石酸改性铁锰氧化物(JFMBO)作为吸附材料富集回收煤浸出液中低浓度锗,通过XRD、BET、Zeta电位等测试手段研究了JFMBO的晶体结构和表面性质等特征,并探究了JFMBO对锗的吸附行为。结果表明,改性铁锰氧化物吸附锗的最佳投加量为2 g L;JFMBO对锗的吸附容量与溶液pH呈现正相关的趋势;JFMBO对锗的吸附容量随离子强度的增大而降低,升高温度有助于JFMBO对锗吸附反应的进行。锗在JFMBO上的吸附过程可用准二级动力学方程描述,吸附等温线更符合Langmuir模型,25℃下锗的最大饱和吸附容量为169.535μmol g。JFMBO可再生使用,循环进行3次吸附-脱附后仍可保持较高的吸附效率。

磁性铁锰氧化物的制备及其对磷吸附性能的研究

通过化学沉淀法制备了磁性铁锰氧化物,并将其应用于模拟废水中磷的吸附,通过调控溶液pH值、反应温度、反应时间、离子强度、腐殖酸等参数,探究磁性铁锰氧化物对磷的吸附作用。吸附动力学和吸附等温线结果表明,准二级动力学模型和Freundlich等温线模型能较好地描述磷在磁性铁锰氧化物表面的吸附过程,磁性铁锰氧化物对磷的吸附主要以化学吸附为主,且为多层吸附。pH值对吸附实验结果的影响表明,弱酸性条件更有利于磁性铁锰氧化物对磷的吸附。离子强度实验结果表明,磁性铁锰氧化物对磷的吸附机理以内表面络合为主。FTIR分析结果表明,磁性铁锰氧化物表面富有含氧官能团,为磷的吸附提供丰富的活性位点。

锰氧化物对土壤中三氯生的化学氧化

本文选取江西鹰潭红壤、云南金墩红壤和河南封丘潮土,研究了农田土壤中三氯生(TCS)在有无锰氧化物下的降解过程,考察锰氧化物浓度和有机酸种类及浓度对TCS降解率的影响,并通过高效液相–飞行时间质谱仪分析TCS的降解产物,探讨TCS在土壤中被活性锰氧化物氧化降解的过程。结果表明:锰氧化物在3种不同类型土壤中均具有不同程度的TCS去除能力,水土比4︰1条件下,5 g/L的MnO_(2)在酸性土壤(江西鹰潭红壤)中对TCS的氧化能力最强,云南金墩红壤土壤次之,这说明锰氧化物的氧化能力与土壤pH呈负相关性。同时TCS的降解率随着土壤中锰氧化物的浓度增加而增加,当土壤中锰氧化物的浓度升高到50 g/L时,TCS在8 h内的降解率达到81%,其一级反应动力学常数与锰氧化物浓度之间具有线性相关性。土壤中小分子有机酸能够影响TCS的降解效率,其中高浓度草酸和柠檬酸对TCS的降解具有明显抑制作用;而酒石酸则相反。此外,在反应过程中检测到TCS聚合形成的二聚体产物,并在此基础上提出了氧化转化路径。以上结果为理解TCS在土壤中的衰减和转化提供了新的视野,也为氯酚类污染场地修复提供了理论支撑。

锰氧化物用于催化氧化挥发性有机物的研究进展

挥发性有机物(VOCs)的大量排放不仅对大气污染造成巨大影响,也对人体健康构成了严重威胁,因此对VOCs类化合物进行源头高效治理刻不容缓。催化氧化技术因其处理效率高、副产物少而被认为是较有前景的VOCs处理方法之一,已被广泛用于不同行业的含VOCs废气末端治理。催化剂是催化氧化技术的核心,过渡金属氧化物因其来源广泛及可变价态等优点成为优异的VOCs催化氧化材料,其中锰基金属氧化物由于锰的丰富价态而具备优异的氧化还原活性,成为VOCs催化氧化研究方向的热点研究材料。综述了近年来不同基氧化物催化剂的研究进展,分别针对单一锰氧化物、金属掺杂改性锰氧化物、复合锰氧化物的制备方法和VOCs催化性能进行总结与讨论。最后对锰氧化物在VOCs催化氧化方面的现存问题和未来发展进行了展望。

锰氧化物/N-掺杂碳复合材料的制备及电化学性能研究

为了得到一种高功率密度、高比电容和长循环寿命的电极材料,通过苯胺(An)气体与高锰酸钾(KMnO_(4))水溶液之间的气-液界面反应合成了二氧化锰/聚苯胺(MnO_(2)@PANI)纳米复合材料,然后将制得的MnO_(2)@PANI纳米复合材料置于管式炉中,在氩气保护下,高温700℃的条件恒温煅烧2 h,得到锰氧化物/碳(MnO_(x)@C)的复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、比表面积及孔径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪对产品进行了成分、结构和微观形态的分析。电化学测试结果显示,MnO_(x)@C具有更高的电压范围(-1~1 V),较为优异的比电容(215 F/g,1 A/g),较为理想的倍率性能(当电流密度从1 A/g增加到10 A/g时,比电容保持率为56%),并且具有较长的循环寿命(在5 A/g电流密度下经过5000次充放电循环后,比电容仍保持96.2%)。证实通过引入碳材料的方法可以有效地改善锰基超级电容器电极材料的比电容、倍率性能和循环稳定性。

不同晶型锰氧化物去除地下水中氨的效能与机理

研究了3种不同晶型二氧化锰(α-MnO_(2)、γ-MnO_(2)、δ-MnO_(2))去除地下水中氨的效能与机理,并考察了负载γ-MnO_(2)滤料填充滤柱实际应用效果.结果表明,γ-MnO_(2)催化氧化除氨效果最优(γ-MnO_(2)>α-MnO_(2)>δ-MnO_(2)),第20d 5mg/L氨可以被完全去除,且其中间产物亚硝酸盐氮的积累时间最短,峰值最低.γ-MnO_(2)负载滤料填充滤柱可以快速(第6d)具备优异的催化除氨能力,当进水氨为2.0mg/L时,出水氨低于标准限值(<0.5mg/L).结合材料表征分析结果发现,γ-MnO_(2)具备最优的催化氧化除氨能力主要是由于其较高的锰平均氧化态与其丰富的表面羟基氧,其电子传递能力最强.本研究为锰氧化物在饮用水除氨领域的应用提供了理论指导,γ-MnO_(2)负载滤料具有良好的催化氧化除氨稳定性和效能,为实际工程中催化氧化活性滤料的制备提供了新思路.

二元掺杂钙钛矿锰氧化物薄膜的磁性能和磁热效应

用溶胶凝胶法制备二元掺杂的钙钛矿锰氧化物(La_(2/3)(Ca_(1-x)Ba_(x))_(1/3)MnO_(3),LCBMO)块体材料,以其作为靶材用脉冲激光沉积法在Pb(Mg_(0.33)Nb_(0.66))O_(3)-PbTiO_(3)(简称PMN-PT)衬底上制备LCBMO薄膜,研究Ca^(2+)、Ba^(2+)掺杂摩尔分数x对薄膜的结构、磁性及磁热特性的影响。实验结果表明纯相薄膜样品具有优异的磁特性,3个不同掺杂摩尔分数(x=0.5、0.6、0.8)的薄膜样品分别在居里温度260、272、280 K处获得最大的磁熵变值1.06、5.78、2.93 mJ·cm^(-3)·K^(-1)。室温附近较大的磁熵变结果对于开发室温磁致冷器件具有很好的参考价值。

锰氧化物吸附性能研究综述

锰氧化物具备高比表面积及良好的孔隙结构,有良好的物理结构作为吸附基础,具备较大的吸附潜能。近年来,天然或合成的锰氧化物对特定物质的吸附效果明显,在一定条件下,锰氧化物可进行物理和化学吸附。锰氧化物的吸附性能受多种条件影响,主要应用在染料、放射性核素及溶液中重金属离子的去除等方面,可实现溶液的深度净化,是一种效果较为理想的吸附剂。

锰氧化物负载活性炭颗粒电极的制备及其对甲基橙的降解性能

颗粒电极的性质对于三维电化学反应器的运行效果至关重要。为了提高颗粒电极的催化活性,本实验通过浸渍-煅烧法制备了负载锰氧化的颗粒活性炭(MnOx/GAC),并将其作为催化颗粒电极构建三维电化学反应器处理含甲基橙的模拟染料废水。通过单因素实验考察了制备条件对MnOx/GAC电催化降解甲基橙的影响。结果表明:MnO_(x)/GAC中Mn的价态包含+2、+3和+4价,在浸渍溶液Mn2+质量分数2.4%、煅烧温度600℃、煅烧时间2 h条件下制得的颗粒电极对甲基橙降解性能良好且性质稳定;经240 min处理后,甲基橙去除率达到98.5%;循环使用4次后,染料去除率无明显下降。

水热法制备锰氧化物纳米线的研究进展

锰氧化物由于其优异的结构多样性以及新颖的物理和化学性质而备受关注,常见的锰氧化物MnO_(2),Mn_(2)O_(3),Mn_(3)O_(4),MnO在催化、磁性应用、储能等领域具有广阔的应用前景。材料维度的减小可能会带来性能的提升,因此人们在制备锰氧化物纳米线方面做了很多努力,特别是采用水热法制备了具有不同晶体结构的锰氧化物纳米线。概述了水热法制备过程中生长参数(反应温度、反应时间、pH值等)对锰氧化物纳米线结构与形貌的影响,旨在为水热法生长尺寸可控、性能良好的锰氧化物纳米线提供参考。

胡敏素-锰氧化物复合材料对铅的吸附特征研究

以矿源煤基胡敏素(Humin,HM)为基体,用不同浓度KMnO_(4)溶液制备改性胡敏素材料胡敏素-锰氧化物复合材料(HMM),考察了HMM用量、初始pH对重金属的吸附效果影响;利用吸附动力学和吸附等温线以及扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等对其进行表征分析,探索了HMM对重金属的吸附机理。结果表明,HM表面负载MnO_(x)后增加了HM的表面吸附位点,随KMnO_(4)浓度的升高,HMM对Pb^(2+)吸附效果略有升高,吸附动力学遵循准二级动力学模型,化学吸附占主导作用;吸附等温线符合Langumir模型方程,0.05HMM对Pb^(2+)的最大吸附量Qm为397.911 mg/g,是HM的2.5倍;通过改性提高了HM对Pb^(2+)的吸附能力以及吸附的稳定性。

锰氧化物/聚苯胺/石墨烯三元复合电极材料的制备及电化学性能

首先通过苯胺气体与高锰酸钾水溶液之间的气-液界面反应合成了二氧化锰/聚苯胺(MP)纳米复合材料,然后将其与氧化石墨烯(GO)水溶液混合并进行水热处理,最终得到了锰氧化物/聚苯胺/石墨烯(MPG)三元纳米复合电极材料。通过X射线衍射、拉曼光谱和扫描电子显微镜分析了产物的物质组成、结构和微观形貌。电化学测试结果表明,MPG具有较高的比电容(251 F/g,1 A/g)、理想的倍率性能(扫描速率由10 mV/s增大到200 mV/s时的比电容保持率为55%)和长循环寿命(5 A/g电流密度下,循环充放电5 000次后,其比电容保持率为81%),证实通过三元复合的方法可以有效改善锰基超级电容器电极材料的电化学性能。

共存铁和锰氧化物氧化和固定Ce(Ⅲ)的机制

该研究通过批次和动态实验,考查含锰褐铁矿和合成针铁矿对Ce(Ⅲ)的氧化和固定作用,并在此基础上探讨共存铁和锰氧化物氧化和固定Ce的机制及地质意义。批次实验结果显示,含锰褐铁矿对Ce的氧化和固定有重要促进作用,在初始Ce浓度为6000μg/L,含锰褐铁矿添加量为1 g/L时,可在48 h实现对Ce的完全固定;初始Ce(Ⅲ)浓度在300~4500μg/L时,含锰褐铁矿对Ce(Ⅲ)氧化和沉淀的促进作用与Mn含量正相关,而合成针铁矿相对于无矿体系体现出抑制效应。动态实验结果显示,对高锰褐铁矿固定的Ce,其分布不受锰氧化物的制约,与铁氧化物的分布一致。对结果的分析表明Ce氧化和沉淀的过程为:吸附—氧化—CeO_(2)沉淀生成—CeO_(2)自催化氧化Ce(Ⅲ);锰和铁氧化物共存时,对Ce氧化和固定的贡献分别是:前者促进Ce氧化,后者通过静电吸附作用促进CeO_(2)的固定。研究对于解释“锰氧化物氧化Ce(Ⅲ)的能力强于铁氧化物,但二者共存时铁氧化物更易于固定Ce”这一地质现象有一定启示意义。

锰氧化物沸石的制备及其对锰离子的吸附性能研究

研究了用天然沸石表面负载KMnO_(4)和MnSO_(4)制得锰氧化物制备锰氧化物沸石,并用于吸附去除废水中的锰。通过SEM、EDS、XPS、BET等对锰氧化物沸石的形态和结构等进行了表征。结果表明:锰氧化物沸石组成为MnO_(2)89.08%、MnO 10.92%,与天然沸石相比,比表面积更大,孔径分布范围更广;锰最大吸附量达5.498 mg/g,远远高于天然沸石;锰氧化物沸石过滤柱连续除锰30 d,锰去除率仍能保持95%以上,滤后水锰离子浓度符合国家标准;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。锰氧化物沸石除锰效果较好,具有一定应用价值。

基于机器学习的钙钛矿锰氧化物材料设计

ABO_(3)钙钛矿锰氧化物因成本低廉和稳定性好,已成为反铁磁体中最热门的存储器材料。提高ABO_(3)钙钛矿锰氧化物的奈尔温度(Néel temperature,T_(N)),使之在室温下呈现反铁磁性,具有重要的意义。利用超多面体方法对特征变量的重要性进行排序,进而结合机器学习算法来筛选特征变量,并构建了极端梯度回归(XGBoost)机器学习模型,搭建了ABO_(3)钙钛矿锰氧化物的T_(N)在线预报平台。利用高通量筛选找到了T_(N)预测值高于室温的候选材料(Sr_(0.7)Ce_(0.1)Sm_(0.2)MnO_(3),308.5 K),其TN比已知最高的样本还高6.37%。该研究方法有助于实验工作者选择最有希望的材料来做实验,可以加快新材料的研发和性能突破。

直写成型电极锰氧化物粉末的合成与浆料调控

制备可适用于直写成型程序的、具有较高固相含量的浆料是提升直写成型产品质量的关键,但现有研究在浆料调控的普适规律方面仍有所欠缺。采用水热法合成了一系列尺寸可控的锰氧化物粉末,并将其用于直写成型电极,采用XRD、SEM、BET表征并分析了不同颗粒尺度对固相含量选取的规律,采用稳态流动测试了相关浆料的流变行为。结果表明,通过调节水热反应温度,锰氧化物颗粒直径呈梯度变化,1.06~1.64μm颗粒的适配固相含量随颗粒比表面积的下降而上升,46.46~91.36μm颗粒的适配固相含量随颗粒直径的上升而下降。采用该规律所配浆料进行直写成型,挤出流畅、体积收缩小、产品机械强度高。

掺杂锰氧化物的聚乙烯醇基碳包覆复合材料的制备及界面改良优化机制

采用掺杂锰氧化物MnO_(x)的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)基碳包覆(CF_(0.79)@C-MnO_(x))对氟化碳(CF_(0.79))进行改性.为提升锂氟化碳电池倍率性能,进一步探讨碳化温度、氧化温度和包覆层厚度对制备的CF_(0.79)@C-MnO_(x)复合材料电化学性能的影响,以此优化氟化碳包覆层获得界面改良最佳优化机制.实验结果表明.优化碳化温度,可得到导电性最好的碳层;优化氧化温度,可得到结晶性好的锰氧化物;优化PVA和Mn(NO_(3))_(2)浓度来调控包覆层厚度,可进一步改善氟化碳的界面,促进锂离子扩散到氟化碳电极上.微观形貌表征及电化学性能分析均表明,CF_(0.79)@C-MnO_(x)-350℃氩气-400℃氧气-0.25 mol/L Mn(NO_(3))_(2)-0.25 mol/L PVA具有最佳的性能,在高的放电倍率下,无论在倍率性能还是电压平台,都优于原始氟化碳和其他掺杂MnO_(x)的PVA碳包覆复合材料.

纳晶锰氧化物对CO氧化反应的催化活性研究(英文)

用γ-射线辐射方法制备了MnO2、Mn2O3和Mn3O43种纳晶锰的氧化物，它们的平均粒径分别为10、20和22nm。通过与常规晶粒的相应粉末对比研究发现，纳晶粉末对CO的氧化反应的催化活性远远高于常规晶粒。经过一次催化实验之后，纳晶锰的氧化物的平均颗粒尺寸虽然有一定程度的增加，但仍保持在纳米范围内，这说明纳晶锰的氧化物作为CO氧化反应的催化剂是相对稳定的，因此，可以作为廉价和易得的清除CO的催化剂。