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。

过渡金属氧化物对气溶胶灭火剂燃烧性能的影响研究

为有效降低热气溶胶灭火剂的燃烧温度,以KNO_(3)作为氧化剂,蔗糖和乌洛托品作为可燃剂,酚醛树脂作为粘合剂设计了气溶胶灭火剂的基本配方,并通过灭火试验和喷射试验研究了CuO、Fe_3O_4、Fe_2O_(3)、Co_2O_(3)、MnO_(2)等5种过渡金属氧化物添加剂对气溶胶灭火剂的灭火效率、残渣率、燃烧温度及稳定性的影响。结果表明:过渡金属氧化物的添加有助于缩短灭火剂燃烧时间和降低灭火剂燃烧温度;添加CuO的配方的燃烧温度降低最明显,从370.2℃降低至255.7℃,并且燃烧性能更加稳定,这是由于CuO的加入抑制了高温火焰的产生。

可充放锌空电池用过渡金属氧化物双功能催化剂研究进展

近年来,可充放锌-空气二次电池因其高理论比能密度、高安全性、环境友好、低成本等优点,引起了广泛的关注,被认为是未来电网和电动汽车供电的可行选择之一.锌空电池中,氧还原反应和析氧反应催化剂的活性和稳定性对电池的能量密度、功率密度和寿命有重要影响,因此,开发高效、稳定的氧还原/析氧反应双功能催化剂已经成为一个重要研究方向.本文介绍了不同种类过渡金属氧化物催化剂的活性来源及其在锌空电池能量密度、充/放电电压、循环寿命等方面的表现,总结了当下研究现状中提高催化性能的策略和方法.

钙钛矿氧化物BaMO_(3)(M为过渡金属)的晶体结构和物理性质

钙钛矿氧化物BaMO_(3)(M为过渡族金属)具有复杂的晶体结构和物理性质,本文系统地总结了BaMO_(3)的研究进展,重点关注在M元素变化过程中晶体结构和物理性质的演化,以及高压调控下的结构相变、电输运性质和磁学性质的变化,讨论了M离子半径及合成压力对六方钙钛矿到钙钛矿演化过程的影响,同时对该领域中一些问题做了展望,探讨了这一体系可能出现的新的原子组合和结构,相应材料可能具有的新特性和科学意义。

钠离子电池过渡金属氧化物正极材料研究进展

近年来,钠离子电池(SIBs)由于资源丰富、价格低廉等特点,逐渐成为储能领域的研究热点。然而,钠离子具有较大的离子半径和较慢的动力学速率,成为制约储钠材料发展的主要因素,而发展高性能的嵌钠正极材料是提高钠离子电池比能量和推进其应用的关键。围绕近几年氧化物类嵌钠正极材料体系方面的研究工作,综述了SIBs中过渡金属氧化物正极材料近十年的研究进展,并探讨过渡金属氧化物正极材料的结构和提高电化学性能的关系,分析了提高正极材料可逆容量、电压、结构稳定性的可能途径,为SIBs电极材料的发展提供参考。

CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料在锂离子电池中的研究进展

锂离子电池(LIBs)因其能量密度高、体积小、质量轻等优点在便携式储能设备中广受欢迎。然而,传统商用LIBs存在可逆容量低、循环性能差、成本高、安全性差等问题,需要进一步提高其功率密度、能量密度、寿命和安全性。过渡金属氧化物负极材料提供的可逆容量与传统石墨材料相比高2~3倍,且具有更高的嵌锂电位和更高的安全性。同时,纳米结构电极材料由于其高比容量、快速的电子/离子转移速率,以及具有可减轻体积膨胀的自由空间等优点,成为电池电极的理想材料。本文综述了氧化铜(CuO)纳米结构材料用于LIBs的研究进展,包括球状、线状、片状等纳米结构,还阐述了它们的优势;还介绍了其他过渡金属氧化物纳米结构材料在LIBs中的应用;最后,讨论了CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料未来在LIBs中应用的机遇和挑战。

Pb系简单钙钛矿氧化物PbMO_(3)(M=3d过渡族金属)的高温高压制备及物性研究

系统总结了近十几年利用高压技术制备简单钙钛矿功能氧化物材料PbMO_(3)(M=3d过渡族金属)及其物性研究方面的进展,重点关注M元素变化过程中的晶体结构、电子结构、磁性和电输运性质的演化,以及高压调控下的结构相变、电荷转移和绝缘体金属化等行为,同时也对该领域中一些亟需解决的问题做了展望。

钠离子电池过渡金属氧化物正极材料研究进展

相对于锂资源的稀缺,钠资源在地球上储量丰富,因此,钠离子电池具有高性价比的特点,在储能和小动力领域应用,比锂离子电池更具有优势。目前,正极材料是影响钠离子电池产业化的一个关键环节,本文阐述了其中一类典型的正极材料即如过渡金属氧化物的研究进展,探索材料制备方法、结构稳定性与电化学性能之间的相互影响情况,为钠离子电池正极材料的研究及应用提供参考。

钠离子电池过渡金属氧化物改性研究进展

由于金属钠具有资源丰富、分布广泛、价格低等优势,因此钠离子电池被认为是锂电池极具发展潜力的替代品之一。虽然钠离子电池正极材料中的过渡金属氧化物的导电性和稳定性良好,但是金属氧化物存在容易发生相变、比容量较低及循环稳定性较差等缺点。文章归纳过渡金属氧化物现有的改性方法,如离子掺杂、表面包覆、微观结构设计等,综述过渡金属氧化物正极材料的改性方法,为钠离子电池过渡金属氧化物正极材料的改性研究提供理论和实验基础。

过渡金属氧化物催化氧化NO实验研究

采用沉淀法制备出一系列过渡金属氧化物催化剂,在内径为10 mm的固定床反应器中考察其对低浓度NO的催化氧化活性,催化反应活性顺序为:Mn>Cr>Co>Cu>Fe>Zn,并考察了以锰为活性组分采用低温固相法、流变相法和浸渍法制备的催化剂催化氧化NO的活性。实验结果表明,采用流变相法和低温固相法制备的锰氧化物催化剂,在反应温度150℃,NO浓度为5×10-4,O2为3%,N2为平衡气,空速51 000 h-1条件下,NO转化率分别为65%和57%;采用浸渍法制备的Mn/TiO2-10%催化剂,在反应温度200℃,空速相同的条件下,NO转化率为47%。

过渡金属氧化物对硅橡胶耐热性的影响

采用液相沉淀法制备一系列的过渡金属氧化物，将它们作为耐热添加剂，研究了对高温硫化硅橡胶耐热性能的影响。通过热空气老化及热失重分析，研究了不同的过渡金属氧化物的热稳定效果，分析了作用机制。

稀土及过渡金属氧化物改性纳米碳酸钙/天然橡胶复合材料的结构与性能

用镧、铈、钐、钬和镱稀土 (Ln)氧化物 (Ln2 O3 )及锌、钴和镍过渡金属 (TM)氧化物 (TMO)制备了稀土氢氧化物包覆纳米碳酸钙 [NCaCO3 -Ln(OH) 3 ]和过渡金属氢氧化物包覆纳米碳酸钙 [NCaCO3 -TM(OH) 2 ]。将二者分别加入 1 0 0份 (质量 ,下同 )天然胶乳 (NRL)中 ,保持体系的pH值约为 1 2 ,于 85℃下恒温搅拌 1h ,采用凝聚共沉法制备了稀土氧化物改性纳米碳酸钙 /天然橡胶复合材料 [NR/NCaCO3 -Ln(OH) 3 ]及过渡金属氧化物改性纳米碳酸钙 /天然橡胶复合材料 [NR/NCaCO3 -TM(OH) 2 ]。结果表明 ,所选用的Ln2 O3 与TMO对NCaCO3 均具有优良的改性作用 ,对硫化胶有显著的增强作用 ,其中以La2 O3 ,Sm2 O3 ,ZnO的改性效果为佳 ,且三者最佳用量依次为 0 5 0 ,1 0 0 ,2 5份。扫描电子显微镜分析表明 ,NCaCO3 -La(OH) 3 ,NCaCO3 -Sm(OH) 3 ,NCaCO3 -Zn(OH) 2 与NRL的界面结合牢固 ,并形成拉丝结构。动态力学分析表明 ,与未改性纳米碳酸钙填充天然橡胶 (NR/NCaCO3 )的硫化胶相比 ,NR/NCaCO3 -Sm(OH) 3 和NR/NCaCO3 -Zn(OH) 2 硫化胶的玻璃化转变温度稍有上升 ,内耗也略有增大。

层状嵌锂多元过渡金属氧化物的研究

综述了近几年来锂离子电池正极材料层状多元过渡金属氧化物的研究进展,重点讨论了具有协同作用的Ni、Co、Mn三元复合型层状正极材料LiCoxMnyNi1-x -yO2 (0 <x <0 . 5 ,0 <y <0 . 5 )及部分二元过渡金属氧化物正极材料锂镍锰氧化物和锂钴锰氧化物的制备方法,以及多元素过渡金属氧化物体系的电化学反应机理及其元素配比变化对材料综合电性能的影响。进一步分析了今后几年这类层状多元过渡金属正极材料研究的可能热点及该类材料走向规模化应用的关键因素。

纳米级过渡金属氧化物对高氯酸铵催化性能的研究

用热分析法考察了纳米级过渡金属氧化物对含能材料高氯酸铵(AP)的催化分解作用。结果表明,对于一元过渡金属氧化物,纳米CuO的催化效果最明显,其催化活性与其制备方法和微结构有关。其中分散性较好的球形纳米CuO,催化活性最强,使AP的高温分解峰温前移93.19℃,分解放热量由590.12J·g-1增至1420J·g-1。掺杂5%Cu2+的纳米Fe2O3对AP分解的催化活性大大增强,使AP的高温分解峰温由原来前移约35℃增至约78℃,进一步前移43℃之多。分解放热量也由掺杂前的980.50J·g-1增至1230J·g-1。同一元过渡金属氧化物相比,某些多元过渡金属氧化物的催化活性更高。特别是化合物1,使AP的高温分解峰温下降了110℃之多,分解放热量增至1470J·g-1。

过渡金属氧化物修饰石墨毡阴极及电催化氧化性能测试

采用H2O2化学预处理石墨毡,并将过渡金属氧化物Ce O2负载到石墨毡上,制备出复合石墨毡阴极材料。研究结果表明H2O2处理可增加石墨毡的含氧官能团,改善表面亲水性,进而提高Ce O2的负载量,XRD分析表明石墨毡表面负载的Ce O2为萤石结构。电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安曲线(CV)分析表明修饰后的石墨毡电荷传输阻力变小,氧化还原电流强度显著增强,活性表面积增大8倍,线性扫描(LSV)实验表明改性石墨毡在氧还原过程中具有较大的电流密度,是未改性前的8.5倍。采用改性石墨毡作为阴极,进行电芬顿催化降解甲基橙测试,20 min脱色率达到96.8%,与未改性石墨毡相比,去除率提高133.2%,显著提高了其电催化氧化性能。

过渡金属氧化物对阻燃剂聚磷酸铵热分解的影响机制

过渡金属氧化物(MO)可以显著影响聚磷酸铵(APP)的热分解过程,进而改善APP复配膨胀阻燃聚合物材料的阻燃效率。将ZnO、Fe2O3、TiO2掺入到APP中,采用热失重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射分析(XRD),考察了3种MO对APP热分解行为的影响,分析了相互作用过程中金属原子和磷原子化学结合状态的变化以及高温热分解产物的物相结构。TGA和XPS图谱分析结果表明,MO可降低APP的起始热分解温度,并催化APP释放NH3和H2O,而在热分解后期由于金属磷酸盐的形成可显著增加APP的高温残留量。3种MO催化APP热分解脱NH3和H2O的活性由大到小的顺序是:ZnO>Fe2O3>TiO2,而对APP凝聚相热分解P-O产物的交联能力从大到小的顺序为:Fe2O3>ZnO>TiO2。XRD结果显示,ZnO在高温下与APP反应生成了Zn(PO3)2晶体,而Fe2O3和TiO2与APP反应分别生成了Fe4(P2O7)3和TiP2O7晶体。

过渡金属氧化物催化剂上甲烷催化燃烧的研究

Catalysts for methane combustion were prepared by iron,cobalt and manganese oxides as active components.The catalysts showed high activity,good thermal stability and similar character to noble metal catalysts.The high activity was kept after aging at 1000℃ for 5h.Preparation methods thus ensued had great effect on catalytic activity and thermal stability.

3种过渡金属氧化物对生物质微波快速催化热解产物的影响

以3种过渡金属氧化物Fe2O3,Co3O4,NiO为催化剂,HZSM-5为载体,在微波反应器中对3种典型生物质原料松木、水曲柳和玉米芯快速催化热解。对气、液、固3相热解产物的产率计算结果表明,松木和水曲柳的热解液相产率均比玉米芯高8%左右,Co3O4/HZSM-5有利于液相产率提高,最高可达45.4%(水曲柳)。对液相成分的GC-MS分析表明,所用催化剂均对生物质原料具有良好的脱氧效果,可降低液相产物中酸、醛、酮含量。各催化剂均能大幅提高芳香族化合物产率,其中Co3O4/HZSM-5作用最为明显,最高可达49.61%(松木);且均能促进G型酚与S型酚生成结构更稳定的H型酚,NiO/HZSM-5作用尤为明显,最高产率可达31.64%(玉米芯),有利于产物的富集;Fe2O3/HZSM-5可促进定向热解,对糠醛产率具有较为明显的提高作用,其中玉米芯糠醛产率高达13.61%。

TiO_(2-)B纳米管负载过渡金属氧化物的电化学嵌锂性能

采用碱性条件下的水热法合成了质子钛酸盐纳米管,在此基础上采用化学沉淀方法制备了负载过渡金属(Co,Ni和Cu)氢氧化物的纳米管材料,然后在300℃氩气氛下烧结后得到负载过渡金属(Co,Ni和Cu)氧化物TiO2-B纳米管。采用XRD和TEM等对其结构与形态进行了表征,采用恒电流充放电、循环伏安以及交流阻抗测试研究了其电化学嵌/脱锂性能。结果表明,TiO2-B纳米管通过负载过渡金属(Co,Ni和Cu)氧化物纳米颗粒之后,改善了TiO2-B纳米管的高倍率放电性能和循环稳定性。其中,负载NiO和CuO的TiO2-B纳米管的高倍率放电性能和循环稳定性较为突出。研究还表明,负载过渡金属氧化物纳米颗粒后,有助于保持TiO2-B纳米管在动态反应条件下的拟电容反应控制特征,并不同程度地减小了TiO2-B纳米管的表面电荷转移电阻,这是TiO2-B纳米管的电化学性能改善的主要原因。

ZrO_2负载过渡金属氧化物催化剂对CO+NO(O_2)反应的影响

本文运用固定床微反技术考察了Cu,Fe,Mn,Cr,Co和Ni负载(ZrO_2载体)氧化物对CO+NO(O_2)反应的催化活性.研究了NO和CO在不同比例时,催化剂对N_2O和N_2生成的响.结果表明,在NO+CO反应中,NO和CO的比例对催化剂活性和N_2O,N_2生成均有明显的影响.CuO_x/ZrO_2催化剂的活性最高N_2O是NO+CO反应的中间产物,低温或NO过量时有利于生成N_2O,高温或NO不足时有利于生成N_2.在CO+O_2反应中,催化剂的氧化活性顺序为:CuO_x>CoO_x>MnO_x>FeO_x>NiO_x>CrO_x.