导读:本文包含了过渡金属氧化物论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:氧化物,金属,多孔,电容器,氮化物,负极,毒剂。
过渡金属氧化物论文文献综述
黄君本,郭思茹,张志忠,杨志华,潘世烈[1]（2019）在《基于氟化功能基团的d~0过渡金属氟氧化物中红外非线性光学材料设计研究（英文）》一文中研究指出红外非线性光学晶体在光电器件、资源勘探和长距离激光通讯等领域具有极其重要的应用,因此探索性能优异的新型红外非线性光学晶体材料已成为该领域的一个重要方向.当前,该领域面临的主要挑战之一是如何实现宽带隙和大倍频效应之间的平衡.本文中,我们提出一种设计策略,即引入d~0过渡金属的氟化功能基团作为活性基元,设计中红外非线性光学晶体材料.通过对含d~0过渡金属氟氧化物的系统研究,我们探索了这类氟化功能基团对带隙和倍频响应的影响机制.研究发现d~0过渡金属的氟化功能基团有利于产生较大的带隙.基于第一性原理计算,我们分析了碱金属/碱土金属d~0过渡金属氟氧化物的光学性能,它们具有宽的带隙(>3.0 e V)和大的双折射率(>0.07),其中2个分别含W和Mo的氟氧化物也呈现了较强的倍频效应.此外,我们对比分析了其他氟化功能基团,发现在基本构筑基元中引入氟离子有利于光学性能的提升.由此说明,这种具有优异氟化功能基团的d~0过渡金属氟氧化物,可以作为探索新型中红外非线性光学的潜在体系.(本文来源于《Science China Materials》期刊2019年12期）
高婷,兰婷玮,强路遥,王涛,孙午亮[2]（2019）在《过渡金属氧化物担载型USY分子筛对神东煤催化热解行为的影响》一文中研究指出利用粉-粒流化床热解实验装置,研究了过渡金属氧化物改性的USY分子筛对神东煤热解行为的影响。结果表明:过渡金属氧化物改性后USY分子筛骨架结构未发生变化,酸量变化显着。催化剂对神东煤一次热解挥发分的催化作用明显,半焦收率基本保持在66%左右;在实验所选五种催化剂作用下热解挥发分的脱氧反应都增强,热解气中CO和CO_2的收率明显增加,液体产物收率下降,强酸性导致积碳严重,双金属改性后积碳情况改善。USY分子筛对轻质芳烃的形成具有较高的催化活性,其酸性中心能促进焦油中含氧化合物、稠环芳烃和脂肪烃向萘类芳烃转化,负载WO_3后会抑制焦油中萘类芳烃的生成,NiO引入后催化剂的双金属活性导致此抑制作用更为明显,且NiO的裂解性和脱氢性能会显着增加焦油中脂肪烃的含量和气体中H2的收率。(本文来源于《煤炭转化》期刊2019年04期）
卢佳欣[3]（2019）在《冷压压力对镍基过渡金属（氢）氧化物电极电化学性能的调控》一文中研究指出超级电容器的基本结构主要由电极、电解液、隔膜和外壳组成。其中,电极是超级电容器中最重要的部件之一,其理化性能在很大程度上决定了超级电容器的电化学特性。目前,主要采用粉末压片法制备超级电容器电极材料。机械压力和压片时间是粉末压片法中非常重要的两个工艺参数,其参数的优化能够调控/改善粉末压片的理化性能,进而影响超级电容器电极的电化学性能。因此,本文拟以简单镍基过渡金属(氢)氧化物(例,Ni(OH)_2和NiO)两种电化学活性物质为研究对象,以1 M KOH水溶液为电解液,以冷压机械压力对Ni(OH)_2和NiO两种物质电化学性能的调控为研究目标,在2~10 MPa压力范围内采用机械冷压法制备含Ni(OH)_2和NiO电极,利用电化学工作站研究机械压力对含Ni(OH)_2和NiO电极电化学性能的影响。首先,测试了不同压力下含Ni(OH)_2电极电化学性能,分析了机械压力对含Ni(OH)_2电极电化学性能的调控作用。实验主要发现:(1)在2~10 MPa压力范围内,随着冷压压力的逐渐增大,含Ni(OH)_2电极的比电容、循环稳定性、能量密度和功率密度均逐渐增大。(2)当冷压压力为10 MPa时,含Ni(OH)_2电极在高频区域范围内具有较小的阻抗(0.39Ω),在中低频范围内具有更好的交流阻抗特性。其次,测试了不同压力下含NiO电极电化学性能,分析了机械压力对含NiO电极电化学性能的调控作用。实验主要发现:(1)在2~10 MPa压力范围内,随着冷压压力的逐渐增大,含NiO电极的比电容、能量密度和功率密度均逐渐增大。(2)当冷压压力为10 MPa时,含NiO电极在高频区域范围内具有略大的阻抗(0.83Ω),在中低频范围内具有一般的交流阻抗特性。再次,在相同的测试条件下,比较了含Ni(OH)_2和NiO电极电化学性能的差异。实验主要发现:(1)扫描速率为50 mV/s或电流密度为2.5 mA/cm~2时,冷压压力可以正比例调制含Ni(OH)_2和NiO电极的比电容,而且含NiO电极的比电容均明显高于或近似等于含Ni(OH)_2电极。(2)在高频区域范围内,含Ni(OH)_2电极在不同冷压机械压力下的溶液阻抗均明显小于含NiO电极;在中低频区域范围内,含NiO电极交流阻抗曲线与Z′轴之间的夹角略高于含Ni(OH)_2电极。综上,在2~10 MPa压力范围内,冷压机械压力的确可以调控含Ni(OH)_2和NiO电极的电化学特性。实验结果表明,优化冷压机械压力有助于通过粉末压片方式提高超级电容器电极的电化学特性。(本文来源于《牡丹江师范学院》期刊2019-06-30）
吴祥芳[4]（2019）在《过渡金属（Mn、Fe）氧化物/碳基复合材料的制备及电化学性能研究》一文中研究指出本论文通过水热法制备得到了不同形貌的过渡金属(Mn、Fe)氧化物及其碳基复合材料,研究了结构和形貌对金属氧化物及其复合物电化学性能的影响。通过扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线光电子能谱分析、能谱仪、拉曼光谱仪、傅立叶红外光谱分析仪、X射线衍射仪等仪器对论文中样品的结构、物相、元素等方面进行了表征,并利用电化学工作站进行了电化学性能方面的测试。通过对实验数据的分析和归纳,研究了水热法工艺参数对金属氧化物及其复合材料结构和电化学性能的影响,并进行了机理的总结和分析。本论文主要包括如下研究内容:(1)以高锰酸钾和硫酸锰为反应物,通过对反应条件的控制,成功制备了具有纳米叁明治、纳米线、微米棒和微米花等不同形貌的二氧化锰。通过对实验结果分析比较得知,微米花状二氧化锰具有最大的比表面积(57.6485 m~2/g)和比电容(184.8 F/g),在经过10000次充放电循环后电容保持率为85%。(2)利用水热法,将二氧化锰生长覆盖于碳纳米纤维(CNFs)表面,成功合成了MnO_2/CNFs复合材料,特别考察了水热反应温度和高锰酸钾溶液浓度对复合材料的影响,结合电化学性能测试结果,确定了具有最佳电化学性能时复合材料的合成条件:反应温度为80?C,高锰酸钾浓度为25 mmol/L。在该条件下合成的复合材料具有最高的比电容(245.33 F/g),在经过5000次充放电循环后,电容保持率为86.7%。(3)以氧化石墨烯(GO)为基底,高锰酸钾为氧化剂,采用一步水热法成功合成了MnO_2/还原氧化石墨烯(MnO_2/rGO)复合材料,其最高比电容达到255F/g,具有良好的循环稳定性,在经过10000次充放电循环后,电容保持率为84.5%。(4)利用氯化亚铁和尿素,通过水热法和后续热处理,实现了玉米叶状Fe_2O_3与还原氧化石墨烯的复合,即Fe_2O_3/rGO复合材料。对其进行电化学性能测试得知,通过与rGO的复合,Fe_2O_3的电化学性能得到了一定程度地提高。(本文来源于《青岛科技大学》期刊2019-06-12）
周玲珊[5]（2019）在《过渡金属（Co、Fe）氧化物的构筑及其电催化性能研究》一文中研究指出可充式锌-空气电池具有转换效率高、环境友好、可重复循环使用等优点,可广泛应用于电动汽车、便携式电源及发电厂等领域。可充式锌-空气电池的性能取决于阴极氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)动力学。当前,可充式锌-空气电池主要采用Pt、Pd、Au等贵金属材料为阴极ORR催化剂、RuO_2和IrO_2材料为阴极OER催化剂。这些贵金属催化材料存在资源稀缺、反应动力学缓慢、稳定性差等问题,严重阻碍了可充式锌-空气电池的发展。因此,开发新型价格低廉、催化性能高的双功能催化剂对促进阴极ORR和OER动力学、提高可充式锌-空气电池的性能具有重要意义。过渡金属氧化物资源丰富,且具有电催化性能,被认为是ORR和OER催化剂的可选择材料。但过渡金属氧化物催化剂普遍存在着催化性能低、稳定性差等问题,因此,要将过渡金属氧化物催化剂直接用于可充式锌-空气电池中,必须通过改性提高其ORR和OER催化性能和稳定性。本论文以发展价格低廉、高性能过渡金属氧化物催化材料为目标,主要研究了核壳结构过渡金属氧化物的ORR、OER催化性能,及其在锌-空气电池上的应用。主要研究内容如下:(1)核壳结构氧化钴包覆四氧化叁铁(Fe_3O_4@CoO)纳米复合颗粒的ORR和OER双功能催化性能及锌-空气电池性能研究。以乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴、油胺、油酸和四丁基溴化铵为原料,先合成出四氧化叁铁的纳米颗粒,然后在四氧化叁铁颗粒的表面外延生长氧化钴,得到Fe_3O_4@CoO纳米复合颗粒。研究表明,Fe_3O_4@CoO纳米复合颗粒核壳结构的存在能够提高ORR和OER催化性能,其ORR电催化性能接近于Pt/C,起始电位与Pt/C仅相差10 mV;此外,该材料在10 mA cm~(-2)下其OER过电位为390 mV,表现出高于RuO_2/C的OER电催化性能。同时,Fe_3O_4@CoO纳米颗粒在10mA cm~(-2)下其OER电位与-3 mA cm~(-2)下其ORR电位之差(ΔE)为0.794 V,比文献报道的双功能催化剂的ΔE更小,表明Fe_3O_4@CoO纳米颗粒具有优异的双功能催化性能。Fe_3O_4@CoO纳米颗粒组装的可充式锌-空气电池比Pt/C-RuO_2/C混合催化剂组装的可充式锌-空气电池具有更高的电流密度和功率密度。Fe_3O_4@CoO的高催化性能主要源于核和壳材料之间的相互作用。另外,壳的厚度对电催化具有重要的影响。本研究为高性能过渡金属氧化物电催化剂的设计和制备提供了新的思路。(2)四氧化叁钴包覆氧化钴/氮掺杂碳纳米管复合材料(CoO@Co_3O_4-NCNT)的ORR和OER催化性能及其锌-空气电池性能研究。以碳纳米管、乙酸钴、乙二胺、亚硝酸钠等为原材料,通过水热法在氮掺杂碳纳米管上生长氧化钴(CoO)颗粒,得到氧化钴/氮掺杂碳纳米管(CoO-NCNT)。在空气气氛中热处理CoO-NCNT,CoO颗粒氧化后表面形成不同厚度的Co_3O_4层,得到CoO@Co_3O_4-NCNT。研究表明,CoO@Co_3O_4-NCNT具有优异的ORR和OER双功能催化性能,其ORR起始电位为0.966 V,具有比Pt/C更好的电催化性能,在10 mA cm~(-2)时的其OER过电位为430 m V,Tafel斜率为80.2 mV dec~(-1),具有比RuO_2/C更优异的OER动力学过程。此外,CoO@Co_3O_4-NCNT的ΔE为0.810 V,低于文献报道的大多数催化剂。CoO@Co_3O_4-NCNT组装的可充式锌-空气电池,电流密度、功率密度比Pt/C-RuO_2/C的更大,并且CoO@Co_3O_4-NCNT具有更好的长期循环稳定性。因此,CoO@Co_3O_4-NCNT材料是优异的双功能催化剂,具有大规模应用的潜力。综上所述,本论文针对当前锌-空气电池循环性能差、催化剂价格昂贵等问题,开发了Fe_3O_4@CoO和CoO@Co_3O_4-NCNT双功能电催化剂。研究表明,Fe_3O_4@CoO中的核壳结构能够提高电催化反应性能;空气中热处理得到CoO@Co_3O_4-NCNT能够提供更多的电化学活性面积,并降低ORR和OER电荷转移电阻,提高ORR、OER电催化性能。本论文为高性能ORR、OER双功能电催化剂的设计和制备提供了新的思路,对促进锌-空气电池的商业化进程具有重要意义。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-06-11）
高寒[6]（2019）在《负载型过渡金属氧化物催化剂热催化分解甲基膦酸二甲酯的研究》一文中研究指出传统的毒剂防护技术为无铬浸渍炭吸附技术,存在防护谱窄、饱和失效和陈化失活等问题,不适应日益增长的多元化学威胁防护需求,替代技术成为目前研究的热点。热催化分解净化技术可将毒剂分子催化分解为无毒或低毒的小分子物质,显示出广阔的军事应用前景。然而,毒剂分子所含的杂原子易造成催化剂失活,研制高效、稳定的催化剂是该技术的关键。负载型过渡金属氧化物催化剂具有独特的电子结构和化学性质,展现出热催化分解毒剂的研究价值。本论文的目标是通过研究负载型过渡金属氧化物催化剂对沙林模拟剂—甲基膦酸二甲酯(DMMP)的热催化分解性能,获得较优的催化剂组分,并利用多种表征分析手段,研究热催化分解DMMP的产物组成,探讨热催化分解DMMP的反应途径及催化剂活性下降的原因。通过等体积浸渍法制备了负载型单活性组分金属氧化物催化剂,研究了γ-Al_2O_3分别负载过渡金属氧化物(Ni、Fe、Cu、Mn、Co、Ce)对DMMP的热催化分解性能;考察了叁种常用催化剂载体(γ-Al_2O_3、TiO_2、ZrO_2)负载最优活性组分时催化剂的热催化分解性能;在最优组分催化剂的基础上,进一步优化了活性组分的负载量,研究了不同反应温度、空速条件的影响。实验结果表明,在负载型过渡金属氧化物MO_x/γ-Al_2O_3(M为Mn、Ni、Fe、Co、Cu和Ce)中,CuO组分显示出了较好的热催化分解性能,5%CuO/γ-Al_2O_3在400℃下对DMMP的防护时间达到377 min;在以γ-Al_2O_3、TiO_2和ZrO_2为载体的负载型CuO催化剂中,CuO/γ-Al_2O_3的热催化分解性能最佳;CuO负载量对CuO/γ-Al_2O_3的热催化分解性能有显着影响,5%是负载CuO的最适比例;升高反应温度能够延长5%CuO/γ-Al_2O_3对DMMP的防护时间,降低反应空速有利于提高5%CuO/γ-Al_2O_3对DMMP的处理量。通过多种分析手段对DMMP在5%CuO/γ-Al_2O_3上的热催化分解产物展开研究。质谱和红外气体分析仪的结果显示,DMMP在5%CuO/γ-Al_2O_3上热催化分解的气态产物包括甲烷、甲醇、氢气和二氧化碳,未检测到一氧化碳和有机磷产物;X射线光电子能谱、红外光谱、离子色谱和ICP-OES的分析结果显示,被穿透的5%CuO/γ-Al_2O_3表面和体相中均含有较多磷元素,催化剂表面的磷物种包括磷酸和甲基膦酸。表面磷物种的沉积和金属磷酸盐的生成破坏了催化剂的孔结构和晶体结构,是5%CuO/γ-Al_2O_3热催化分解活性下降的主要原因。为进一步改善负载型CuO催化剂对DMMP的热催化分解性能,通过共浸渍法制备了负载型双活性组分金属氧化物催化剂CuO-MO_x/γ-Al_2O_3(M为Fe、Mn或Ce),考察了第二活性组分对CuO-MO_x/γ-Al_2O_3热催化分解DMMP性能的影响,研究了第二活性组分的最佳负载量,探讨了第二活性组分影响催化剂反应性能的作用机制。实验结果表明,负载型双活性组分催化剂CuO-MO_x/γ-Al_2O_3(M为Fe、Mn或Ce)均表现出了优于5%CuO/γ-Al_2O_3的热催化分解性能,其中,CeO_2作为第二活性组分时,催化剂的性能最佳;当CuO的负载量为5%时,随着CeO_2负载量的增加(1%、5%、10%),负载型铜铈催化剂的防护时间先升高后降低,CeO_2的最佳负载量为5%,其在350℃下对DMMP的防护时间达到237 min。XRD、XPS和H_2-TPR等表征结果显示,该催化剂中的Cu、Ce组分产生了较强的相互作用,其作用方式可能包含Cu组分对CeO_2晶格的掺杂,相互作用促进了表面吸附氧的生成,有利于催化剂对DMMP的热催化分解反应。(本文来源于《军事科学院》期刊2019-06-06）
左广兴[7]（2019）在《钴镍基过渡金属复合氧化物在超级电容器电极中的应用》一文中研究指出众所周知,超级电容器的基本结构主要由电极、电解液、隔膜、集流体和外壳组成。其中,电极材料的电化学特性决定了超级电容器的性能。尽管价格昂贵的贵金属材料如钌(Ru)具有最佳的电化学性能,但探寻价格低廉而又性能优异的贱金属材料则成为研究热点。因此,本文以钴基二元过渡金属(氢)氧化物(如,Co(OH)_2和Co_3O_4)和钴镍基叁元过渡金属复合氧化物(如,CoNiO_2)为研究对象,以泡沫镍为集流体,以1 M KOH水溶液为电解液,采用机械冷压法在8 Mpa静压力下制备了含Co(OH)_2、Co_3O_4和CoNiO_2活性物质的电极,再利用电化学工作站研究和比较叁种活性物质对它们电化学性能的影响。首先,在1 M KOH电解液中,测试了含Co(OH)_2和Co_3O_4电极的电化学性能,分析比较了含Co(OH)_2和Co_3O_4电极的储能机制和电化学性能指标。实验发现:(1)在相同扫描速率下,含Co_3O_4电极的比电容高于相应含Co(OH)_2电极。(2)在2.5 mA/cm~2电流密度下,含Co_3O_4电极的比电容、能量密度和功率密度明显高于含Co(OH)_2电极。(3)在0.01~100 kHz频率范围和5.0 mV振幅时,含Co_3O_4电极的赝电容交流阻抗特性优于含Co(OH)_2电极。其次,在1 M KOH电解液中,测试了含CoNiO_2电极的电化学性能,分析比较了含CoNiO_2和Co_3O_4电极的储能机制和电化学性能指标。实验发现:(1)在不同扫描速率下,含CoNiO_2电极的比电容高于相应含Co_3O_4电极。(2)在2.5 mA/cm~2电流密度下,含CoNiO_2电极的比电容、功率密度和能量密度高于相应含Co_3O_4电极。(3)含CoNiO_2电极的赝电容交流阻抗特性略逊于含Co_3O_4电极。综上,钴镍基叁元过渡金属复合氧化物的比电容、功率密度和能量密度均优于钴基二元过渡金属氧化物,而其交流阻抗特性略逊于钴基二元过渡金属氧化物。(本文来源于《牡丹江师范学院》期刊2019-06-03）
刘鹏[8]（2019）在《多孔矿物负载型/过渡金属复合型锰氧化物热催化氧化挥发性有机物的研究》一文中研究指出近年来,我国大气污染形势日益严峻,严重危害人类健康和破坏生态环境。挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)是大气光化学臭氧(O_3)和细颗粒物(PM_(2.5))的重要前驱体。为了打好“蓝天保卫战”,从末端控制VOCs污染已成为亟需解决的重要问题。热催化氧化法是末端处理VOCs最有效、最绿色、最经济的方法之一。多孔矿物具有孔隙发育、比表面积大、热稳定性好、形态多样化等特点,是一类活性催化粒子的优良载体。多孔矿物负载型催化剂能够解决活性粒子团聚问题,有利于气体分子在更多的催化位点上转化为所需产物。此外,多孔矿物资源分布广泛、价格低廉,开发简单易制备的负载型催化剂是多孔矿物资源高附加值利用的一种有效途径。锰氧化物具有多重氧化态、多种形貌和晶型、电子和氧传递迅速。目前,以锰氧化物为主要活性组分的材料是一类热门的催化剂。当锰氧化物与其它过渡金属元素形成复合氧化物,结构和电子的调变作用使得含锰复合氧化物的化学性质和物理性质发生改变,如晶格缺陷、表面元素组成和氧化态、元素间的电子传递速率、比表面积、晶粒大小、颗粒团聚程度、磁性等。这些理化性质的改变在不同程度上影响复合型锰氧化物热催化氧化VOCs的性能。本研究中制备的催化剂分为两类:第一类是以介孔埃洛石和大孔硅藻蛋白石为载体的负载型锰氧化物,目的是利用多孔矿物的孔结构和形态热稳定性优化锰氧化物的分散性能,从而提高热催化氧化VOCs的活性;第二类是利用过渡金属元素铜和铁修饰锰氧化物,制备铜锰复合氧化物和锰铁尖晶石,通过不同元素之间的相互作用赋予复合型锰氧化物更高的氧化还原能力,从而提高热催化氧化VOCs的活性。将所制备的多孔矿物负载型/过渡金属复合型锰氧化物用于热催化氧化典型VOCs污染物——甲醛。探究锰氧化物的物相结构,分散性,比表面积与孔结构,锰离子氧化态和氧化还原能力等性质,构建上述物理化学性质与催化氧化甲醛性能之间的联系,同时揭示甲醛在含锰氧化物表面转变为CO_2和H_2O的反应机理。具体研究工作和获得的相关认识如下:一、浸渍法制备埃洛石负载型锰氧化物时,锰源的化学性质和埃洛石表面与形态特征影响锰氧化物的物相结构、氧化态和分散性等,从而导致其氧化还原能力,甲醛催化性能和反应路径不同,该工作为浸渍法制备埃洛石负载型过渡金属氧化物提供理论依据。当使用硝酸锰时,粒径为35-249 nm的软锰矿(β-MnO_2)颗粒散落在埃洛石管之间。乙酸锰作为锰源时,粒径为15-40 nm的黑锰矿(Mn_3O_4)颗粒均匀附着在埃洛石外表面。加入高锰酸钾时,一部分含钾的无定形MnO_2团聚体附着在埃洛石外表面,另一部分含钾无定形MnO_2小颗粒进入埃洛石内腔。锰氧化物的物相结构、氧化态和分散性取决于锰源的氧化能力和锰源与埃洛石表面电荷之间的相互作用,催化活性与氧化还原能力呈正相关。高锰酸钾为锰源时活性最好,这是因为负载的含钾无定形MnO_2具有最优的氧化还原能力。二、阐明硅藻蛋白石表面锰物种的存在形式,发现无定形MnO_2为催化活性最好的锰物种。锰负载量越高,活性氧含量增加,甲醛催化活性升高。同时验证VOCs在硅藻蛋白石负载型锰氧化物表面氧化符合MVK模型,该工作为优化锰氧化物的负载量提供了理论依据。锰物种在硅藻蛋白石上的存在形式为无定形MnO_2、弱结晶态α-Mn_2O_3和少量残留的MnCO_3前驱体。锰物种颗粒附着在硅藻蛋白石壳壁和大孔孔壁,总孔体积和比表面积增长至硅藻蛋白石的1.5倍。热催化氧化甲醛活性随着锰负载量增加而提高。当锰负载量增长至14.1 wt%时,锰氧化物出现颗粒团聚,残留的MnCO_3含量增加,从而抑制催化活性提升速率。催化剂的构效关系分析显示,活性主要依赖于无定形MnO_2中Mn~(4+)的氧化还原能力。锰含量增加尽管未显着改变锰物种分布和氧化还原能力强弱,但增加了能够氧化VOCs的活性氧含量,从而使催化活性提高。叁、发现坡缕石上的无定形铜锰复合氧化物局域结构与类尖晶石CuMn_2O_4相似,阐明了铜和锰在热催化氧化甲醛时的功能属性,基于MVK催化模型,提出坡缕石负载型铜锰复合氧化物的失活机制和一种简易的再生方法,该工作有助于理解铜锰复合氧化物催化氧化甲醛的构效关系和反应机制。10-40 nm的铜锰复合氧化物颗粒均匀分散在坡缕石棒的表面和棒束堆积孔中,局域配位结构与类尖晶石CuMn_2O_4相似,铜占据在四面体位,锰占据在八面体位。铜含量增加能够提高氧化还原能力,加快甲酸盐的生成,提升催化活性和抗水性能。当反应温度高于275 ~oC时,所有坡缕石负载型铜锰复合氧化物(Cu-Mn-O/Pal)催化氧化甲醛能够实现99%的CO_2生成率。当反应温度在150-200 ~oC时,铜锰复合氧化物中氧的活性低,不能将甲醛彻底氧化为CO_2和H_2O,甲酸盐积累在Cu-Mn-O/Pal表面,活性下降。当反应温度在200-250 ~oC时,失活则是表面发生气致化学转变引起的,即Cu-Mn-O/Pal表面氧流失,铜和锰被还原,导致氧化还原能力和催化活性下降。失活催化剂在400 ~oC焙烧后,残存的甲酸盐分解,铜和锰重新被氧化,表面氧含量增加,氧化还原能力和催化活性得到部分恢复。四、通过考察锰含量和焙烧温度对锰铁尖晶石结构和表面性质,甲醛催化性能的影响,发现Mn~(4+)的氧化还原能力最强,与甲醛催化性能密切相关。合成的锰铁尖晶石具有优良的结构热稳定性和催化稳定性,磁性特征为它的分离和转移带来新的便利,有望成为一类潜在的工业VOCs催化剂。锰以Mn~(3+)和Mn~(4+)的形式进入尖晶石结构中,形成具有磁性的锰铁尖晶石。锰含量增加,锰铁尖晶石比表面积和表面氧含量减少,这不利于甲醛和氧气的吸附,但是锰含量增加显着提高氧化还原能力,使得催化活性增强。焙烧温度不同会改变锰铁尖晶石表面Mn~(4+)的氧化还原能力。当锰磁铁矿前驱体在200-600 ~oC范围内焙烧时,尖晶石结构没有遭到破坏。焙烧温度升高使得催化活性先增加后降低,在400 ~oC焙烧时催化效果最好,因为此时锰磁赤铁矿表面的Mn~(4+)氧化还原能力最强。制备的锰铁尖晶石具有弱磁性,有利于回收与更换,同时拥有良好的高温抗水性和循环使用性能。本研究制备的负载型锰氧化物为多孔矿物高附加值开发利用提供了新策略,磁性锰铁尖晶石的开发为VOCs催化剂的回收与转移提供新的便利途径,无定形铜锰复合氧化物失活和再生机理有助于理解VOCs在过渡金属氧化物表面的反应机制,催化构效关系的建立有助于认识锰氧化物的调控对热催化氧化性能的影响机制。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)》期刊2019-06-01）
冯道言[9]（2019）在《多孔过渡金属氧化物块体材料的制备及其储锂性能》一文中研究指出锂离子电池是一种依靠锂离子在正极和负极之间往返嵌入和脱嵌来实现电能和化学能转化的装置,已广泛应用于便携式电子设备、智能电网以及电动汽车等领域。随着电动汽车行业的发展,传统锂离子电池的负极材料不足以满足新一代高能设备对能量密度和功率密度的需求,开发具有高比能、高倍率和循环性能优异的锂离子电池负极材料将面临很大的挑战。与产业化理论容量(372 mAh g-1)较低的石墨电极相比,过渡金属氧化物具有更高的比容量(500～1000 mAh g-1),且具有良好的环境相容性、价格低廉等优势,受到了广泛关注。但同时,过渡金属氧化物负极材料的应用又受限于粒子易团聚、体积膨胀效应显着、离子迁移率低和导电性差等缺点,因此如何提高离子迁移速率、改善其导电性和稳定性,是当前过渡金属氧化物负极材料研究的热点。本研究在系统论述了锂离子电池及其负极材料研究进展的基础上,提出多元复合多孔过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料的思路,采用溶胶-凝胶伴随相分离的方法制备系列过渡金属氢氧化物多孔块体材料,并通过不同的热处理方式获得兼有多孔结构与复合组分的过渡金属合金和过渡金属氧化物,研究了其储锂性能及储锂机制。借助多孔结构的构建、活性材料纳米化和多元组分复合,来解决过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料的主要存在问题,为多孔过渡金属氧化物块体材料在锂离子电池中的应用奠定重要理论基础。具体研究内容及结果如下:(1)叁维多孔过渡金属氢氧化物块体的可控制备。以过渡金属(Mn、Fe、Co、Ni、Zn)氯盐为前驱体,水和甘油为溶剂,聚丙烯酸为相分离诱导剂,氧化丙烯为凝胶促进剂,采用溶胶-凝胶伴随相分离法制备过渡金属氢氧化物多孔块体。聚丙烯酸用量、水醇溶剂比、凝胶促进剂和无机盐前驱体用量对过渡金属氢氧化物多孔块体的孔结构有一定的影响,聚丙烯酸可诱导体系相分离、增强骨架强度和促进凝胶化,改变溶剂组成可以控制多孔块体的孔径分布;将该方法拓展到二元复合体系,制备出系列二元复合过渡金属氢氧化物多孔块体。(2)叁维多孔镍钴合金/碳(NiCo alloy/C)复合材料的制备及孔结构特征。采用溶胶-凝胶伴随相分离法制备NiCo氢氧化物多孔块体,经惰性气氛中800 0C热处理获得多孔NiCo alloy/C复合材料,所制备的NiCo alloy/C复合材料拥有共连续叁维骨架和贯通大孔结构,大孔孔径为～0.4 μm,骨架上的颗粒粒径为100～250 nm,孔隙率和比表面积分别为77.2%和149.72 m2 g-1。(3)叁维多孔ZnFe2O4/C块体复合材料的制备及其储锂性能。采用溶胶-凝胶伴随相分离法制备ZnFe氢氧化物多孔块体,热处理后进行碳包覆得到叁维共连续、中空骨架的多孔ZnFe2O4/C复合材料。复合材料具有精细的多孔结构,大孔尺寸为～0.32μm,骨架由16 nm ZnFe2O4粒子构建而成的中空结构,其孔径尺寸为35 nm,比表面积可达29 m2 g-1。叁维共连续中空结构ZnFe2O4/C具有优异的储锂性能,在电流密度0.2 A g-1循环100圈后,比容量可达970 mAh g-1;在电流密度1A g-1循环400圈后,比容量可达710 mAh g-1,且库伦效率较高。(4)叁维多孔MnO/C复合块体材料的制备及其储锂性能。采用溶胶-凝胶伴相分离法制备Mn氢氧化物多孔块体,经过两次不同气氛下的热处理得到叁维共连续的MnO/C复合材料。聚丙烯酸原位热解的碳构建叁维碳骨架,粒径为60 nm的MnO颗粒均匀分布在叁维共连续的碳骨架上。受益于多孔结构的优势,MnO/C复合材料的储锂性能几乎不受Li+扩散速率的影响,完全受限于赝电容电荷的存储。多孔MnO/C复合材料具有优异的电化学性能,在电流密度1Ag-1循环1000圈后,比容量可达480 mAh g-1。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-06-01）
张丹[10]（2019）在《过渡金属氧化物及氮化物与碳复合负极材料的合成和电化学性能研究》一文中研究指出将锂离子电池应用于电动汽车是解决能源危机的重要一环。负极是锂离子电池的重要组成部分,然而商业化的石墨基负极的理论能量密度和功率密度较低,很难达到电动汽车长距离续航的要求。过渡金属氧化物和氮化物具有较高的能量密度和功率密度,是替代石墨基负极的最佳选择之一,引起了科学家们极大的兴趣。但是过渡金属氧化物和氮化物作为锂离子电池负极材料在充放电过程中都存在着严峻的体积变化问题,导致容量快速衰减。大量研究表明制备过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒并与碳复合可以解决上述问题并实现优异的电化学性能。不过目前过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料的合成方法一般比较复杂,严重限制了它们的发展和应用。因此,设计、开发简单的合成方法,获得过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料,并实现优异的电化学性能,对推动锂离子在电动汽车等领域的应用具有重要意义。本论文在深入分析国内外过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料的研究现状的基础上,利用无机化学的合成理念,设计了几种简便的方法,获得了几种具有特殊结构的过渡金属氧化物及氮化物纳米颗粒与碳的复合材料,并对其电化学性能进行了研究。所获得的主要研究成果如下:1.利用廉价无毒的NaCl作为模板,通过简单的冷冻干燥和煅烧策略制备了V_2O_3纳米颗粒与氮掺杂的多孔叁维碳纳米片骨架复合材料(V_2O_3/PNCNF)。测试结果表明V_2O_3纳米颗粒都长在氮掺杂的多孔叁维碳纳米片骨架里,并且两者之间有很强的化学相互作用。V_2O_3/PNCNF作为锂离子电池负极材料时,实现了较高的可逆容量和优异的循环性能和倍率性能。在500 mA g~(-1)电流密度下循环200圈后给出了436 mA h g~(-1)的放电容量,即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放344 mA h g~(-1)的放电容量。2.利用高锰酸钾和碳之间的反应,通过简单的搅拌,在低温还原的条件下原位合成了Mn_3O_4纳米颗粒与空心碳纳米纤维的复合材料(HCF/Mn_3O_4)。测试表明较小尺寸的Mn_3O_4纳米颗粒都长在空心碳纳米纤维上,并且两者之间存在着很强的化学相互作用。这些特征显着缓解了充放电过程中的体积变化,加快了电子和锂离子传导速度,改善了MnO到Mn_3O_4的可逆电化学反应。HCF/Mn_3O_4作为锂离子电池负极材料时,表现出了优异的电化学性能。在200 mA g~(-1)电流密度下循环100圈后给出了835 mA h g~(-1)的放电容量,在1000 mA g~(-1)电流密度下循环240圈后给出了652 mA h g~(-1)的放电容量,即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放528 mA h g~(-1)的放电容量。3.发明了一种水热辅助的快速简单的方法,成功制备了Co_(1.8)V_(1.2)O_4纳米颗粒与还原氧化石墨烯的复合材料(CoVO/rGO)。TEM测试表明超小尺寸的Co_(1.8)V_(1.2)O_4纳米颗粒(平均粒径为8.4nm)都长在还原氧化石墨烯纳米片上。XPS和XANES测试进一步表明两者之间存在着很强的化学相互作用。这些特征显着提高了电子和锂离子传导速度并有效缓解了充放电过程中的体积变化。CoVO/rGO作为锂离子电池负极材料时,实现了优异的倍率性能和循环性能。在100 mA g~(-1)电流密度下给出了789 mA h g~(-1)的放电容量,在2000 mA g~(-1)电流密度下给出了628 mA h g~(-1)的放电容量。即使在2000 mA g~(-1)电流密度下循环300圈后仍可以释放683 mA h g~(-1)的放电容量。4.通过简单的方法成功制备了一种新颖的Mn_(2.1)V_(0.9)O_4纳米颗粒与还原氧化石墨烯的复合材料(MnVO/rGO)。TEM测试表明较小尺寸的Mn_(2.1)V_(0.9)O_4纳米颗粒(20-50 nm)都长在还原氧化石墨烯纳米片上。XPS和XANES测试表明两者之间存在着很强的化学相互作用。这些特征显着提高了电子和锂离子传导速度并有效改善了充放电过程中的体积变化。MnVO/rGO作为锂离子电池负极材料时,实现了较高的可逆容量和优异的倍率性能。在100 mA g~(-1)电流密度下循环80圈后给出了981 mA h g~(-1)的放电容量。即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放748 mA h g~(-1)的放电容量。5.在非氨气气氛条件下,通过简单的搅拌和煅烧合成了Fe_4N/Fe_2O_3/Fe纳米颗粒与氮掺杂的多孔碳纳米片的复合材料(Fe_4N/Fe_2O_3/Fe/PNCN)。测试表明较小尺寸的Fe_4N/Fe_2O_3/Fe纳米颗粒都长在氮掺杂的多孔碳纳米片里,有效解决了充放电过程中的体积变化问题。Fe_4N/Fe_2O_3/Fe/PNCN作为锂离子电池负极材料时,在100 mA g~(-1)电流密度下循环100圈后给出了554 mA h g~(-1)的放电容量,在1000 mA g~(-1)电流密度下循环300圈后给出了389 mA h g~(-1)的放电容量,即使在2000 mA g~(-1)电流密度下仍可以释放330 mA h g~(-1)的放电容量,表现出了优异的电化学性能。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
过渡金属氧化物论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
利用粉-粒流化床热解实验装置,研究了过渡金属氧化物改性的USY分子筛对神东煤热解行为的影响。结果表明:过渡金属氧化物改性后USY分子筛骨架结构未发生变化,酸量变化显着。催化剂对神东煤一次热解挥发分的催化作用明显,半焦收率基本保持在66%左右;在实验所选五种催化剂作用下热解挥发分的脱氧反应都增强,热解气中CO和CO_2的收率明显增加,液体产物收率下降,强酸性导致积碳严重,双金属改性后积碳情况改善。USY分子筛对轻质芳烃的形成具有较高的催化活性,其酸性中心能促进焦油中含氧化合物、稠环芳烃和脂肪烃向萘类芳烃转化,负载WO_3后会抑制焦油中萘类芳烃的生成,NiO引入后催化剂的双金属活性导致此抑制作用更为明显,且NiO的裂解性和脱氢性能会显着增加焦油中脂肪烃的含量和气体中H2的收率。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
过渡金属氧化物论文参考文献
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[9].冯道言.多孔过渡金属氧化物块体材料的制备及其储锂性能[D].浙江大学.2019
[10].张丹.过渡金属氧化物及氮化物与碳复合负极材料的合成和电化学性能研究[D].吉林大学.2019
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