分散剂对锂镍钴锰氧化物前驱物浆料分散性能的影响

为改进传统固相法制备锂离子电池正极材料原料混合均匀性较低的缺点,将原料粉体磨细成粒度<1μm的超细粉体,以提高原料混合的均匀度,再进行焙烧合成,是一种新的制备方法。但超细粉体由于比表面积大,在制备、后处理和应用过程中极易发生团聚长大,影响后续制备过程和产品性能。添加适当的分散剂可以改善超细粉体分散稳定性能,防止团聚,同时有利于浆料磨制过程的进行。研究了柠檬酸铵、四甲基氢氧化铵、聚乙烯吡咯烷酮、一缩二乙二醇、三乙醇胺、马来酸-丙烯酸共聚物等6种不同分散剂对制备锂镍钴锰氧化物的原料在水中分散特性的影响。采用分散相的沉降实验、浆料流变行为和分散后颗粒的粒度分布实验等方法评价了分散效果。结果表明,在所研究的几种分散剂中,锂镍钴锰氧化物前驱物在水介质中最有效的分散剂是马来酸-丙烯酸共聚物。

锂空气电池用碳纳米管/钴锰氧化物复合电极材料的制备及电化学性能

采用沉淀法合成了不同钴锰含量的碳纳米管(CNTs)/钴锰氧化物纳米复合材料.利用XRD、SEM、TEM、BET和FT-IR等方法对材料进行了表征,考察了不同复合材料对锂空气电池放电及充电过程的影响,同时对循环性能进行了研究.结果表明:钴锰比例为4:0与0:4时,产物为CNTs/Co3O4与CNTs/Mn3O4,钴锰比例为3:1、2:2、1:3时,产物为CNTs/(Co,Mn)(Co,Mn)2O4。产物具有良好的分散性能,氧化物负载在碳管表面,其中CNTs/Mn3O4的分散性能最好。随着锰含量的增加,电池的放电性能提高,CNTs/Mn3O4的放电电压达到2.92 V。随着钴含量的增加,电池的充电性能提高,充电电压最低为3.80 V。钴锰比为3:1时的产物充放电过电势(△V)仅为1.05 V,5次循环后依然保持着良好的放电性能。

钴锰氧化物@生物质碳复合材料的制备与电容性能研究

用水热法将锰和钴盐负载于海带衍生生物质碳(BC)表面后经高温热解形成生物质碳负载钴锰氧化物(Co-Mn-O@BC)。利用X射线衍射仪和扫描电镜表征了复合材料的物相和形貌,结果表明Co-Mn-O@BC为碳载正方晶系的钴锰氧化物[(Co,Mn)(Co,Mn)2O4],且为绒球状。利用循环伏安法、恒电流充放电法和交流阻抗法评价Co-Mn-O@BC作为电极材料的电容性能。相比于Co-O@BC和BC,Co-Mn-O@BC的电容性能最佳,在1 A/g电流密度下的比电容达1070.88 F/g。组装的Co-Mn-O@BC//BC二电极装置在功率密度为800 W/kg时能量密度为49.26 Wh/kg,在10 A/g的电流密度下经5000次充放电循环后的容量保持率为92.02%。

钴锰氧化物微波催化降解甲苯的研究

采用溶胶凝胶法制备了一系列不同Mn/Co摩尔比的均质Mn-Co氧化物,并将其用于微波催化氧化甲苯,分析了形貌和微波吸收特性对Mn-Co氧化物在常规热场和微波场中催化氧化活性的影响.结果表明,Mn1Co2混合氧化物表现出最好的吸波升温性能、高催化活性和优异的耐久性.与常规热场相比,催化剂在微波场下的低温段催化活性明显提高.扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、氢气程序升温还原分析(H_(2)-TPR)、X射线衍射(XRD)测试结果表明,降解甲苯性能最佳的Mn-Co混合氧化物表面具有大量不规则的多面体结构、介孔和三维穿透内部通道,存在大量的Co^(3+)、Mn^(3+)和Mn^(4+)物种,吸附氧种类丰富,因而低温催化氧化性高.

电感耦合等离子体法(ICP法)测定镍钴锰三元复合氢氧化物中的微量磷元素

本文探讨了一种采用电感耦合等离子体(ICP)法测定镍钴锰三元复合氢氧化物中微量磷元素的方法。磷元素对材料的电化学性能有显著影响,因此,准确测量其含量对于优化电池性能和质量至关重要。本文采用的ICP法是一种高灵敏度、高准确度的测量技术,对于复杂基质中的微量元素测定具有优异的效果。研究结果显示,该方法对于镍钴锰三元复合氢氧化物中的磷元素测定具有良好的线性关系、高精密度和高准确度,干扰小等优点,证明了其在实际应用中的可行性。

层状锂镍钴锰氧化物正极材料的改性研究进展

过渡金属(Ni,Co,Mn)氧化物、氢氧化物或碳酸盐前驱体与锂盐经高温焙烧形成的固溶态层状锂镍钴锰氧化物正极材料,具有高放电比容量、低成本等一系列优点,成为研究的热点,并开始广泛应用。然而锂镍钴锰氧化物正极材料在安全性、循环性等方面仍需改善,尤其是在高电压、高温度和高倍率下的充放电性能有待进一步提高。很多研究结果已证明表面包覆和体相掺杂是改善正极材料电化学性能的有效方法。通过表面包覆改性可阻止电极材料与电解液的直接接触,抑制循环过程中HF对电极材料的侵蚀,减少电极材料与电解液的副反应,降低电池在充放电过程中的电荷转移电阻,可进一步提高材料的高倍率电化学性能;而引入掺杂离子可以提高晶体晶格能,稳定材料结构,可提高材料的循环性能。本文对锂镍钴锰氧化物正极材料表面包覆和掺杂的研究现状进行了较全面的分析和总结,并对今后的研究方向提出展望。

镍钴锰氢氧化物制备过程中报废物料回收方法

采用浓硫酸作为浸取酸,双氧水作为还原剂,从镍钴锰氢氧化物制备过程所产生的报废物料回收镍钴锰氢氧化物,并研究了废料和浓硫酸的质量配比、初始酸度、反应温度、反应时间等对镍钴锰氢氧化物回收率的影响。结果表明,反应时间在30~50 min,反应温度在50~60℃、采用98%的初始硫酸浓度以及液固比5∶1,镍钴锰氢氧化物回收率超过99%。

多孔尖晶石型锰钴氧化物的制备和催化性能

为获得高效催化还原对硝基苯酚的锰钴氧化物催化剂,以聚甲基丙烯酸甲酯为模板,采用硬模板法制备了具有三维有序大孔结构的尖晶石型锰钴氧化物(MnCo_(2)O_(4))。运用X射线粉末衍射仪、全自动物理吸附仪、扫描电子显微镜及紫外-可见分光光度计等对催化剂的结构和形貌进行表征,并研究其对硼氢化钠还原对硝基苯酚反应的催化性能。结果表明,多孔MnCo_(2)O_(4)催化剂具有立方晶相结构,其三维有序大孔孔径均一,比表面积达到65.7 m^(2)/g;与体相MnCo_(2)O_(4)和其他贵金属催化剂相比,多孔MnCo_(2)O_(4)催化剂表现出更优异的催化活性,对硝基苯酚还原的反应速率常数可达6.59×10^(-2)s^(-1)。多孔MnCo_(2)O_(4)催化剂在5次重复利用后对硝基苯酚的转化率仍高达90%以上。

基于氧化物-金属多层膜固态化合方法制备MCNO薄膜

红外热成像技术具有高度实用性、灵敏性和可靠性等优点,在航空、医疗等多个领域发挥着重要作用。相较于其他类型的非制冷红外探测器,测微辐射热计(Microbolometer)具有工作范围宽、响应速率快且器件结构简单等优点。相较于非晶硅和氧化钒等常见热敏层材料,立方尖晶石结构的过渡金属氧化物锰钴镍氧化物(Mn-Co-Ni-O,MCNO)具有更高的TCR系数。使用磁控溅射法-电子束蒸发复合法在蓝宝石(Al_(2)O_(3))衬底上制备MCNO薄膜,结合XRD、SEM和电学性能测试,分析和探讨了工艺条件对其性能的影响。研究结果表明,在450℃沉积5 h得到厚度为450 nm的MCNO薄膜样品,随后在真空腔内原位退火1 h,再使用管式退火炉在空气氛围中进行60 min 850℃后退火,MCNO薄膜呈现出良好性能,(111)晶相的XRD半峰宽为0.48,晶格常数为8.71A(1A=10^(-10) m),晶粒平均大小为81.7±24 nm。使用四探针法测试MCNO薄膜室温下电阻率为642.19Ω·cm,室温下(295 K)电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance,TCR)系数为-4.20%/K。在6~8.5μm波长范围内,最高吸光度为1.50。研究结果验证了所提出的多层复合方法用于制备MCNO薄膜的可行性,为进一步优化MCNO薄膜组份与掺杂配比以及结构-性能关系提供了新思路。

层状锂钴镍锰氧化物交流阻抗谱的研究

用交流阻抗法研究了锂离子电池结构、充电状态以及温度对层状锂钴镍锰氧化物反应动力学的影响．结果表明:与未卷绕的2032电池相比,卷绕的18650电池在高频出现了感抗．根据不同电位下的阻抗谱可以推断层状锂钴镍锰氧化物的脱锂过程分为三个阶段,2．0-2．7V为克服晶格结构作用力阶段,2．7-3．65V为锂离子多层钝化膜的形成过程,3．65-4．25V为多层钝化膜与溶液界面的双电层形成过程．温度的升高加快了电荷传递速度和锂离子扩散速度,计算得到电荷传递活化能和锂离子扩散活化能分别为20．48、48.67kJ／mol,且后者是电化学反应的控制步骤．

桉木表面构建层状双氢氧化物仿紫光檀颜色

【目的】针对人工林速生桉木材色较浅、表面色调单一的问题,以层状双金属氢氧化物(LDHs)对其进行材色调控,仿制名贵木材紫光檀的黑棕色效果。【方法】将与木材高度亲和的钴基金属有机框架(Co-MOF)作为模板和前驱体,利用MnCl_(2)在木材表面发生水解反应,在桉木单板表面制备钴锰层状双金属氢氧化物(CoMn-LDH);探究桉木单板分别在0.016、0.032、0.064 mol/L MnCl_(2)溶液和20、40、60、80℃条件下表面颜色的变化规律;并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FT-IR)分析,探究LDHs与桉木单板表面的结合机理;通过接触角和耐光老化测试评估改色木材的耐水性和耐光老化性。【结果】(1)在40℃下,利用0.032 mol/L MnCl_(2)溶液制得的钴锰双氢氧化物涂层桉木单板实现了紫光檀颜色效果,两者的色度值和紫外光谱均相近。(2)MnCl_(2)水解诱导Co-MOF和木材的OH−交换形成金属氢氧化物,生成CoMn-LDH;SEM显示CoMn-LDH具有微纳米复合结构,XRD和XPS分析表明钴和锰分别以Co^(2+)和Mn^(2+)的形式存在,CoMn-LDH为典型的钴锰双氢氧化物;其红外光谱呈金属–羟基振动模式。(3)调色木材的接触角由36.2°增大至49.5°;光照120 h后色差在3~6范围内,属于中质量分辨率下可见色差;表明制备的钴锰双氢氧化物涂层桉木单板表面疏水能力和耐光老化性能均得到提升。【结论】本研究所用调色处理条件温和,能有效改善桉木颜色,提高产品装饰效果和附加值,促进人工林木材的高效利用。

氯化银比浊法测定镍钴锰三元素氢氧化物中氯离子

建立了氯化银比浊法测定镍钴锰三元素氢氧化物中氯离子含量的测定方法。选择了合适的测定波长,并对硝酸用量、沉淀剂用量、稳定时间对测定结果的影响进行了试验,确定了较优的分析条件。样品加标回收率在95%-103.3%,氯离子浓度在0-4μg/mL与浊度值有良好线性关系。方法为控制镍钴锰三元素氢氧化物中氯离子提供了检测依据。

离子色谱法测定镍钴锰氢氧化物中硫酸根离子含量

建立了离子色谱法测定镍钴锰氢氧化物中硫酸根含量的方法。试样以盐酸溶解，挥发除去过量盐酸，经阳离子树脂柱去除金属离子，离子色谱法测定其中硫酸根离子的含量。方法操作简便快速，检出限低，样品测定具有较好的精密度，加标回收率为97％～103％。

大洋锰钴氧化物资源与多金属软泥自氧化-还原酸浸试验研究

以大洋锰钴氧化物资源及多金属软泥为原料进行了常压酸浸的条件试验研究。通过对配矿比、硫酸用量、浸出温度、液固比、浸出时间、粒度条件因素的试验研究,得出了优化条件。即:在搅拌转速300rpm,配矿比1∶0.3,粒度-0.074 mm占28.34%,液固比(L/S)3∶1 m L/g,硫酸用量0.6倍,浸出时间2 h,浸出温度80℃条件下,Ni、Co、Cu、Mn、Fe的平均浸出率分别为99.44%、99.17%、53.02%、99.62%、38.34%。

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定镍钴锰三元素氢氧化物中铅

研究了用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定镍钴锰三元素氢氧化物中铅含量的测定方法。选择了仪器的最佳测量条件、元素测定的质量数,进行了基体元素的干扰等实验。方法测定结果准确、可靠,测定下限小于0.00005%,样品加标回收率在99.2%~101.0%。方法的建立为控制镍钴锰三元素氢氧化物中铅提供了检测依据。

用于超级电容器的锰钴氧化物/碳纤维材料

设计开发高性能超级电容器的电极材料是缓解当代能源危机的迫切需要。本研究工作采用简单的水热法并结合后续煅烧处理的方法制备了锰钴氧化物与碳纤维的复合材料。该方法制备的复合材料中的锰钴氧化物可以均匀地分散在碳纤维表面,从而增加了电极材料与电解质的界面接触,提高了电极材料的利用率。因此,锰钴氧化物材料上可发生完全的赝电容反应。而且,碳纤维的加入降低了材料的电阻,使得锰钴氧化物与碳纤维的复合材料具有良好的电容性能。在电流密度为2 A·g^-1时,电容可达854 F·g^-1。在此条件下,2000次循环后,电容仍可维持在72.3%。因此,碳纤维负载锰钴氧化物的复合材料可用于提高超级电容器的电化学性能,并为制备高性能超级电容器的电极材料提供了新的策略。

共沉淀法制备钴锰层状双金属氢氧化物及其电化学性能

通过共沉淀法制备钴锰层状双金属氢氧化物(CoMn-LDH)。在制备过程中,考察了钴锰摩尔比、碱浓度、晶化时间对材料形貌与电化学性能的影响。结果表明,当钴锰摩尔比为2∶1、碱浓度为2 mol/L、晶化时间为21 h时,在1 A/g的电流密度下,CoMn-LDH的比容量为952 F/g;经过1 000次充放电,比容量保持在92. 7%;电流密度从0. 5 A/g增加至10 A/g,比容量保持在79. 8%。

低温自蔓延法合成SOC金属连接体用锰钴氧化物

采用柠檬酸低温自蔓延法合成尖晶石锰钴氧化物(MnCo2O4)粉体,利用湿粉末喷涂在Crofer 22金属连接体上制备致密涂层,考察工艺条件对涂层的影响,用XRD、SEM分析涂层的相结构及形貌,并对电性能进行分析。在900℃下烧结的连接体涂层具有更好的性能,其在850℃时测得的面积比电阻(ASR)为6.5 mΩ·cm2。

丁二酮肟沉淀分离-EDTA滴定法测定镍钴锰三元氢氧化物中镍

镍钴锰三元氢氧化物为制备锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的主要原料,Ni含量是其比较重要的质量指标。若直接采用EDTA滴定法测定镍钴锰三元氢氧化物中Ni含量,共存的Co和Mn会对测定结果存在干扰。试验首先将镍钴锰三元氢氧化物样品用盐酸溶解,在微氨性的溶液中,以丁二酮肟为沉淀剂,Ni2+与丁二酮肟生成红色沉淀并实现与Co2+、Mn2+的分离;再将沉淀溶解,用EDTA滴定法测定Ni2+,从而建立了丁二酮肟沉淀分离-EDTA滴定测定镍钴锰三元氢氧化物中Ni含量的方法。对实验条件进行优化,确定沉淀剂用量为理论用量的1.9倍,沉淀初始pH值为8~9,陈化时间为30min,陈化温度为80℃,沉淀洗涤次数为6次。通过对模拟样品溶液测定表明,样品中Mg、Fe、Cu、Zn、Cr、Cd等微量杂质元素对Ni测定的干扰可忽略。对NCM111型、NCM622型、NCM811型镍钴锰三元氢氧化物中的Ni进行准确度考察,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)在0.29%~0.48%之间,测定值与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)结合EDTA滴定法的结果相一致。对NCM523型、NCM811型镍钴锰三元氢氧化物的加标回收率在96.9%~102.5%之间。

钴锰复合氧化物在挥发性有机物催化燃烧中应用

由于挥发性有机化合物(VOCs)的危害越来越严重,VOCs的综合整治已经上升为国家和地区层面战略的关键举措之一。在现行的处理技术中,催化燃烧技术被认为是一种有效且绿色的处理技术。在VOCs催化燃烧设备中,催化剂是核心。在推动VOCs催化燃烧技术中,催化剂的研制起着关键性作用,其性能的优劣对燃烧效率和能耗有着重要的影响。近年来研究发现,钴锰复合氧化物催化剂在VOCs处理的效果在一定程度上优于贵金属催化剂,在实际工程应用中也表现出一定的工业应用化前景。基于此,本文从催化剂所用的活性成分入手,尤其是钴锰复合氧化物在催化燃烧VOCs的最新研究进展进行了综述,期待该类催化剂在未来有更广泛的应用。