Al_(2) O_(3)-MgAl_(2) O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,在基质中添加与不添加尖晶石细粉的2种情况下,分别以板状刚玉骨料和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料制备了刚玉-尖晶石浇注料。先利用FactSage反应热力学软件计算了1600℃时板状刚玉和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料与熔渣之间的反应热力学,并采用浸泡法研究了2种骨料的抗渣性能,再采用静态坩埚法研究了2种骨料对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:与板状刚玉骨料相比,Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料侵蚀层中的裂纹细而少,遭受熔渣侵蚀后不易剥落,其过渡层中既有CA 6相也有尖晶石相,而且尖晶石相中固溶有Fe、Mn元素,该骨料不仅通过形成CA 6层来阻挡熔渣侵蚀,而且通过尖晶石吸收熔渣中FeO、MnO等物质而降低熔渣的黏度,进而起到抵抗熔渣侵蚀的作用。由Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料替代板状刚玉骨料,浇注料试样的侵蚀和渗透面积百分率均有所降低,尤其在基质和骨料中同时引入尖晶石可更加有效地提高刚玉-尖晶石浇注料的抗渣性能。

高效MFe_(2)O_(4)(M=Zn、Mg、Cu和Mn)尖晶石催化剂应用于费托合成

一系列尖晶石催化剂,包括ZnFe_(2)O_(4)、MgFe_(2)O_(4)、CuFe_(2)O_(4)和MnFe_(2)O_(4)被用于费托合成反应(Fischer-Tropsch synthesis,FTS)。Zn、Mg、Cu和Mn很容易与Fe形成尖晶石。其中,在前处理和反应过程中,Zn和Mg能够显著维持尖晶石结构,使得CO转化率较低。在反应过程中,Cu和Mn有利于碳化铁的生成,导致CuFe_(2)O_(4)和MnFe_(2)O_(4)对FTS性能影响显著。C_(2)^(=)-C_(4)^(=)ZnFe_(2)O_(4)对烃分布和C_(2)−C_(4)烯/烷比影响很小。MgFe_(2)O_(4)的C_(5+)选择性较低,同时由于Mg的碱性作用,从而提高了选择性和C_(2)−C_(4)烯/烷比。Cu可以促进催化剂的碳化,从而使CuFe_(2)O_(4)具有较高的活性。同时,CuFe_(2)O_(4)可以显著提高C_(5+)选C_(2)^(=)-C_(4)^(=)择性。此外,Cu可以促进H_(2)的解离和活化,从而有利于烯烃的二次加氢,降低选择性和C_(2)−C_(4)烯/烷比。虽然Mn在反应过程中会促进催化剂的碳化,但MnFe_(2)O_(4)对碳链的长短影响很小。然而,Mn能促进少量ε-Fe_(2)C的生成,这是导C_(2)^(=)-C_(4)^(=)致MnFe_(2)O_(4)具有较高选择性和C_(2)−C_(4)烯/烷比的原因。同时,所有尖晶石催化剂都具有较低的二氧化碳选择性,符合当前的绿色环保发展要求。

NaF-Na_(3)PO_(4)-H_(2)O体系相图与热力学模型

NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系是稀土矿物加工的典型盐水体系,开发氟、磷回收工艺需要该体系的相图和热力学模型支持。利用等温溶解平衡法测定了273.15 K、298.15 K、323.15 K和348.15 K的固液相平衡数据,并基于eNRTL模型框架构建了该体系从最低共熔点到348.15 K的热力学模型。实验结果表明:NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系存在NaF、Na_(3)PO_(4)·12H_(2)O、Na_(3)PO_(4)·8H_(2)O和复盐NaF·2Na_(3)PO_(4)·19H_(2)O 4个固相物种;其中复盐在各温度均占据三元体系的主要相区,磷酸钠水合物的相区极窄,很难单独成盐,NaF相区相对较大并随温度升高而增大。热力学模型研究较好地表达了NaF–H_(2)O、Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系的多温离子活度系数、溶液渗透系数、二元体系相图,获得了盐水作用参数和6个固相的热力学数据;通过对三元体系多温相图数据的有效表达,获得了盐-盐作用参数和复盐的热力学数据,在此基础上推测了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系相图结构,获得了难以实验测定的9个零变量点和9条单变量共饱和线,从而得到了全部固相的平衡相区,并给出了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系完整相图,为更复杂体系的热力学表达以及工业应用提供了参考依据。

基于层状锌铝复合氢氧化物前驱体优化制备Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)气相醛加氢催化剂

以偏铝酸钠作为铝源通过一步法、两步法和混合法引入Cu制备基于ZnAl-LDH前驱体的3种不同的Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)催化剂,对催化剂及其前驱体结构性质进行表征,结合辛烯醛(2-乙基-2-己烯醛,EPA)加氢反应评价结果,探究不同制备方法、不同铝的引入方式对ZnAl_(2)O_(4)尖晶石形成的影响,考察不同条件下所得催化剂的结构与反应性能之间的构效关系。结果表明:与工业催化剂相比,在辛烯醛气相加氢反应中混合法制得的催化剂与工业催化剂活性相当,产物选择性在空速1.5 h^(-1)时高于工业剂1.9%,在空速4.0 h^(-1)时高于工业剂2.5%;以偏铝酸钠作为铝源制备的ZnAl-LDH前驱物大大提高锌铝结合效率,减少非结合Al_(2)O_(3)的产生,提高产物选择性,同时实现380℃低温焙烧条件下ZnAl-LDH向ZnAl_(2)O_(4)尖晶石的转变,避免传统的高温焙烧过程中CuO的烧结。

制备条件对尖晶石型LiMn_2O_4的相行为及结构的影响

将 Li NO3和 Mn3O4 按不同物质的量比 [x=n(Li)∶n(Mn) =0 .5 0 ,0 .5 2 ,0 .5 4,0 .5 8,0 .62 ,0 .70 ]混合 ,在空气气氛下 ,于 70 0℃烧结得样品 .实验发现 ,在 0 .5 2≤ x≤ 0 .70的范围内 ,样品均呈现出单相的尖晶石型 Li Mn2 O4 结构 ,晶胞参数随着 x的增加而减小 .将 x=0 .5 0的 Li NO3和 Mn3O4 混合物在不同温度(3 0 0 ,40 0 ,5 0 0 ,60 0和 70 0℃ )下进行烧结处理 .结果表明 ,于 3 0 0℃合成得到的样品为尖晶石型 Li Mn2 O4 ,随着烧结温度的升高 ,晶胞参数增大 ;当温度大于 60 0℃时出现杂相 ,可以通过加入过量的 Li(即 x≥ 0 .5 2 )来加以抑制 .实验结果表明 ,通过控制烧结温度和 Li加入量可以得到理想的尖晶石型 Li Mn2 O4 单相材料 .

尖晶石LiMn_2O_4前驱体的低热固相反应法合成机理及其结构与热分解过程研究

以氢氧化锂、醋酸锰和柠檬酸为原料 ,采用低热固相反应法制备了 Li+与 Mn2 +摩尔比为 1∶ 2的前驱体化合物 Li Mn2 L( Ac) 2 .通过元素分析、红外光谱、质谱和热重 /差热等测试方法对前驱体的组成、结构、合成反应机理及热分解过程进行了研究 .结果表明 ,可在全固相条件下通过低热固相反应得到锂离子与锰离子达到分子级混合水平的前驱体 ,该前驱体在 3 5 0℃下焙烧 4h即可出现明显的尖晶石相 Li Mn2 O4 产物 .

球磨促进高温固相反应合成尖晶石相LiMn_2O_4

利用球磨促进高温固相反应方法进行了LiMn2 O4的合成 ,研究了球磨时间对原料颗粒大小和反应温度的影响 ,并利用热重分析 (TG)、扫描电镜 (SEM )、X射线衍射 (XRD)等手段对反应过程及产物形貌和物相结构进行了分析。实验结果表明球磨大大地降低了LiMn2 O4的合成温度 ,缩短了合成时间 ,并且晶粒的粒径要比没球磨的样品小。电化学测试结果表明用此种方法合成的尖晶石结构LiMn2 O4其初始放电容量能达到 1 2 0mAh/g 。

铝锂混合掺杂尖晶石相Li_(1+x)Al_yMn_(2-y)O_4材料结构性能的研究

采用一种简单的合成工艺 ,将铝和锂混合掺入到主尖晶石相锰酸锂中 ,研究不同掺杂铝量对材料的初始容量及循环稳定性能的影响 .结果表明同时掺杂铝锂的材料要比单独掺杂铝或锂的循环稳定性好 .利用扫描电镜、粉末X_射线衍射仪、红外光谱仪对材料形貌及结构进行研究 ,结果表明所合成的掺杂铝锂材料颗粒细小、分布均匀 ,具有较好的结晶性能 ,较高的初始容量和良好的循环稳定性 ,其初始容量达 119mAh/g ,循环 2 0 0次后容量仍然保持在 10

锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4的固相合成与表征

对高温固相烧结法制备锂离子电池正极材料的合成工艺进行研究.根据正交试验结果确定的最佳合成工艺条件为反应温度750℃,反应时间24 h,锂锰原子数之比nLi∶nMn=1.05∶2.对优化条件下合成的正极材料LiMn2O4进行X射线衍射分析、扫描电镜观察和电化学性能检测.结果表明,该工艺条件下合成的LiMn2O4粉体具有良好的尖晶石结构形貌.组装成的电池在常温下初始比容量为97.38 mA.h/g.

尖晶石相ZnCr_2O_4陶瓷生成条件

用 XRD法研究配料粒度、烧结温度及陈化处理诸因素对生成尖晶石相 Zn Cr2 O4数量的影响 ,结果表明 ,在 80 0～ 110 0℃间 ,原料的陈化处理可促进尖晶石相 Zn Cr2 O4的生成。

低温固相反应合成NiFe_2O_4尖晶石纳米粉

以FeSO4.7H2O,NiSO4.6H2O和NaOH为原料,NaCl为分散剂,在室温下充分研磨反应制备前驱体,然后将前驱体进行煅烧得到NiFe2O4尖晶石纳米粉.重点研究了分散剂含量、煅烧温度和保温时间对粉体粒度和形貌的影响.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得产物进行表征.结果表明:添加20%(质量分数)NaCl制得的前驱体在800℃下煅烧1.5h得到的纳米粉分布均匀,颗粒呈球形并且晶型完整单一,平均粒径约为75nm.

尖晶石相Li_(1+x)Mn_2O_4及LiAl_(0.1)Mn_(1.9)O_(4-y)F_y的循环性能

用高温固相法制备了尖晶石相Li1+xMn2O4及LiAl0.1Mn1.9O4-yFy锂离子电池正极材料。电性能测试表明,Al、F共掺杂能提高LiMn2O4的容量。LiAl0.1Mn1.9O4-yFy(y=0.05、0.10)常温下的初始容量分别为104.4 mAh/g和105.3mAh/g,高于Li1+xMn2O4;100次循环后,容量仍高于Li1+xMn2O4。Li1+xMn2O4(x=0.05、0.06和0.07)的高温(55℃)循环性能较好,100次循环后,容量衰减率分别为24.02%、21.78%和22.23%,除Li1.04Mn2O4(x=0.04)外,均低于LiAl0.1Mn1.9O4-yFy。阴离子的掺杂提高了材料的容量,阳离子掺杂抑制了Jahn-Teller效应,增强了尖晶石结构的稳定性,提高了材料的循环性能。

尖晶石LiMn_2O_4和LiCoO_2与电解液的相容性

研究锂离子电池正极活性材料尖晶石LiMn2O4和LiCoO2与6种电解液充、放电时的相容性。用X射线衍射检测自制的LiCoO2试样和尖晶石LiMn2O4试样的结构；用粉末微电极循环伏安法测定6种电解液在导电剂乙炔黑表面的氧化电位；将制得的尖晶石LiMn2O4试样和LiCoO2试样在上述电解液中进行恒电流充放电实验。结果表明：充电至高电位3．3～4．3V（vs Li／Li^＋）时，如果正极活性材料表面与电解液发生不可逆反应并在其上覆盖一薄层电子不可导的钝化膜，则将导致活性材料的充、放电效率降低，放电容量减少，即正极活性材料与电解液的相容性差；反之，则相容性好；尖晶石LiMn2O4与上述6种电解液的相容性都很好，普适性强；LiCoO2与上述6种电解液的相容性差别较大，呈选择性。

金属相20Ni-80Cu表面包覆NiFe2O4尖晶石对15(20Ni-80Cu)/85(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷腐蚀性能的研究

金属陶瓷金属相优先腐蚀是目前惰性阳极工业化难点之一,在金属相表面包覆NiFe2O4尖晶石来提高其耐高温熔盐腐蚀性能。包覆实验结果显示,包覆后的颗粒尺寸为2～5μm,且有团聚现象,金属相20Ni-80Cu表面除形成NiFe2O4尖晶石外,可能还含有NiFe2O4-x、Cu2O、NiO、CuxNi1-x、NiyFe1-yFe2O4-a和NizFe1-zO。腐蚀实验表明,金属表面包覆10%、20%、30%、40%和50%NiFe2O4尖晶石后制备的金属陶瓷惰性阳极样品其金属腐蚀层厚度都在20～50μm,其年腐蚀率分别为1.89、1.73、1.65、1.58和2.03cm/a,未包覆金属陶瓷惰性阳极金属腐蚀层厚度为200μm和年腐蚀率为4.15cm/a,说明金属表面包覆NiFe2O4尖晶石能提高惰性阳极的抗熔盐腐蚀性能。

固相法制备尖晶石型LiMn_2O_4的电化学性能

采用固相法在不同温度下(700℃,750℃,800℃和850℃)合成了尖晶石型锰酸锂·应用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安和交流阻抗等技术对材料进行了研究·结果表明,不同温度合成样品的晶格常数均大于标准尖晶石型锰酸锂的晶格常数,颗粒细,粒径分布在0 2～0 4μm·循环伏安测试表明,锂离子脱嵌分两步进行;750℃下合成的样品循环伏安曲线对称性好,随着循环进行,电极表面形成钝化膜,并逐渐趋于稳定·交流阻抗测试表明,电极过程由一个参数控制转化为两个状态参数控制·

尖晶石相型LiM0.2Mn1.8O4（M=Mg、Cd）相的晶格畸变与红外吸收峰频移

通过室温固相法制备了不同元素掺杂的前驱体，并采用分步煅烧法获得了尖晶石型LiMn204和LiM0．2Mn1.8O4（M=Mg、Cd）相。采用XRD和F11R技术就元素掺杂对产物晶格畸变、Mn-0键长和键能强度等微观结构参数和光谱频移现象进行分析。结果表明，不同元素掺杂导致产物产生不同程度的晶格畸变。Mg元素掺杂使晶格收缩，Mn（Ⅳ）-0和Mn（Ⅲ）-O键收缩和键能强度增加，对应吸收峰发生蓝移；Cd元素掺杂使晶格膨胀，Mn（IV）-O和Mn（Ⅲ）-O键增长和键能强度降低，对应吸收峰发生红移。

掺锶尖晶石相-LiSr_xMn_(2-x)O_4的合成和电化学性能研究

采用固相合成方法制备掺锶尖晶石型锂锰氧化物 ,通过X射线衍射法对材料的结构进行了表征 .结果表明 ,当掺入的锶含量较低时 ,得到的产物具有尖晶石结构特征 ,并表现出极佳的电化学性能 ,材料在充放电循环 90周次后仍能保持

超声振荡结合液相还原法合成尖晶石LiMn_2O_4

采用超声振荡结合液相还原法,制备尖晶石LiMn2O4,对产物进行XRD、SEM分析及电化学性能测试。超声振荡生成的前驱体具有更接近尖晶石的过渡结构,制得的LiMn2O4粒子更致密、均匀。在3.5～4.5 V循环,0.1C首次放电比容量为126 mAh/g,第50次循环的放电比容量为122 mAh/g。

尖晶石相LiMg_(0.2)Mn_(1.8)O_4的制备与性能研究

以氢氧化锂、柠檬酸以及醋酸锰、醋酸镁为原料,利用低温固相法制备了LiMn2O4及其Mg元素的掺杂产物,采用XRD、FTIR和恒流充放电测试研究了合成产物的性能。XRD测试表明,所有产物均为尖晶石相结构,Mg离子能很好地溶入尖晶石相产物的晶格之中;FTIR结果显示,经过Mg元素掺杂改性后,产物中的Mn(Ⅳ)-O和Mn(Ⅲ)-O键分别存在着蓝移和红移现象;电化学测试则表明,LiMg0.2Mn1.8O4的初始电化学容量较LiMn2O4低,但经过一定的循环次数后,电化学容量超过了LiMn2O4,且在整个循环过程中LiMg0.2Mn1.8O4的容量衰减率较小,循环性能相对于未掺杂前的产物得到了较大的提高。

柠檬酸对液相燃烧合成尖晶石型LiMn_2O_4的影响

以醋酸锰和醋酸锂为原料,柠檬酸为燃料,研究了不同柠檬酸用量及不同硝酸浓度改性对液态燃烧合成法制备尖晶石型LiMn2O4的影响。结果表明,柠檬酸与锰离子的摩尔比≤0.5时,所得产物的主晶相为LiMn2O4,含有极少Mn2O3等杂质;>0.5时,所得产物主要为Mn2O3,LiMn2O4含量较少。燃烧反应产物中LiMn2O4相对含量随硝酸浓度的升高而增加,当柠檬酸与锰离子的摩尔比为0.1,硝酸浓度为2mol/L时,所得尖晶石型LiMn2O4较纯净且结晶性较好,但晶体粒子尺寸分布不均。