贫菱锰矿合成碱锰电池级化学二氧化锰研究

以贫菱锰矿为原料合成碱锰电池用化学二氧化锰(CMD), 系统研究了合成过程中各工艺因素对二氧化锰产品性能的影响。结果表明, CMD的视密度受中间产品MnCO₃视密度影响较大, 控制碳化结晶条件可以获得视密度达2.10 g/cm³的重质MnCO₃; CMD的电活性主要与晶型有关, 在350～400 ℃下热分解重质MnCO₃所得γ型MnO₂电活性最佳; 通过热解产品精制可以提高CMD的MnO₂含量, 同时改善CMD颗粒形貌, 获得了MnO₂含量达91%, 视密度为1.90 g/cm³, 电容量为249.43 mAh的CMD最终产品。     

氯化钙对三水碳酸镁晶体结晶过程的影响

以菱镁矿煅烧所得活性氧化镁为原料,氯化钙为添加剂,采用热分解法制备了MgCO₃·3H₂O晶体,主要研究添加剂种类、氯化钙用量及热解时间对结晶过程的影响,并分析氯化钙的作用机理。借助X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征产物的物相结构和微观形貌。结果表明,氯化钙用量为5.0 g/L时,获得表面长着球状颗粒、平均长度45 μm、长径比15的棒状MgCO₃·3H₂O晶体。氯化钙对MgCO₃·3H₂O晶体的定向生长无调控作用,主要通过静电吸附的方式参与MgCO₃·3H₂O晶体的结晶过程,其作用下,诱导期延长,成核速率减缓,生长速率增大。      

中空球形碳酸锰合成及热分解制备MnOx研究

以MnC₄H₆O₄·4H₂O和NH₄HCO₃为原料,通过水热法制备了中空球形结构MnCO₃。基于MnCO₃在空气、氩气及氢气气氛中的TG-DSC分析结果,研究了MnCO₃在400~800 ℃、不同气氛中焙烧2 h后的产物变化。结果表明,空气中焙烧产物主要为MnO₂及Mn₂O₃,氩气条件下焙烧产生的MnO被氧化为Mn₃O₄,氢气条件下焙烧产物主要为MnO。不同气氛条件下焙烧后获得的MnO_x基本保持MnCO₃的形貌特征,且表面结构明显改善,有利于后续MnO_x的功能化应用。通过调控MnCO₃形貌及气氛焙烧条件,可制备不同形貌、价态、成分的锰氧化物及复合材料。     

工业硫酸锰深度除钙、镁、铁的试验研究

研究了工业MnSO₄净化除去钙、镁和铁的工艺。具体工艺包括: 采用先溶成浆再两步加料的方式, 向MnSO₄溶液中加入MnF₂浆料净化溶液中的Ca²⁺、Mg²⁺。加入适量的高锰酸钾优先氧化Fe²⁺后, 再氧化溶液中1%的Mn²⁺生成活性MnO₂, 从而有效吸附沉淀CaF₂、MgF₂和水解产物Fe(OH)₃。试验结果表明: 控制pH为4, 反应温度90 ℃, 搅拌时间2 h, 当硫酸锰的浓度为300 g/L时, 钙、镁和铁的净化率分别高达98.8%、97.25%和99.92%。最后以净化除杂后的硫酸锰为锰源, 采用液相共沉淀法合成MnO₂。SEM和XRD表征表明, 合成的MnO₂产品具有球形形貌, 衍射峰峰型较尖锐, 属于四方晶系α-MnO₂。     

微电解Fenton法处理有机废水可行性研究

采用微电解Fenton法处理硫铵酯-苯甲羟肟酸-苯胺黑有机废水。考察了初始pH值、铁屑及活性炭投入量、曝气量、H₂O₂用量、催化剂MnO₂加入量和反应时间对废水COD、NH₃-N和色度去除率的影响。最佳条件为:初始pH=3、铁屑用量70 g/L、活性炭用量80 g/L、H₂O₂用量7 mg/L、MnO₂用量8.0 g/L、曝气量500 mL/(min·L)、反应时间20 min,此时废水COD、NH₃-N和色度的去除率达88.21%、93.57%和98.68%。通过多因素正交实验确定了影响COD、NH₃-N和色度去除率的因素强弱顺序为:铁屑投入量=活性炭投入量>H₂O₂用量>pH值>MnO₂用量。     

新鲜生物质催化热解气化制富氢燃料气的试验研究

采用TG/DTA/GC 技术进行了新鲜小麦秸秆和玉米秸秆以K₂CO₃，Na₂CO₃，ZnCl2和CaO为催化剂制富氢燃料气的试验研究，分析了催化剂种类及用量对新鲜生物质热解气化气体产物组成的影响.结果表明:催化剂的加入改变了新鲜生物质热解气化气体产物的组成，气体产物中H₂的含量增加； K₂CO₃，Na₂CO₃，ZnCl₂对提高H₂含量效果很明显；ZnCl₂对CH₄的生成有抑制作用，CaO对生物质热解过程中CH₄的产生有一定的促进作用；随着催化剂用量的增加H₂的含量增加，当K₂CO₃和Na₂CO₃用量为20%左右时，H₂含量可达55%左右.     

锂锰氧化合物的分子模型及理论容量计算

以LiNO₃ 和电解MnO₂ 为原料, 以含羟基有机溶剂和水的混合溶液为分散剂, 采用流变相法合成尖晶石型Li_xMn₂O₄, 提出了锂锰氧的分子模型并计算了其理论容量。结果表明, 在700～800 ℃温度范围, 所得化合物为化学计量尖晶石型材料, 其理论容量为148 mAh/g;当合成温度达900 ℃以上时, 产物为缺氧型尖晶石, 其理论容量为120 mAh/g, 材料中电化学活性物质Mn³⁺的含量降低是材料理论容量降低的主要原因。实验结果表明, 当锂锰摩尔比为0.488 时, 锰的平均氧化价态为3.52, 在煅烧温度为760 ℃时, 所合成锂锰氧材料的充电容量可达128.1 mAh/g, 放电效率为92.3%。     

菱镁矿气泡模板法制备三水碳酸镁晶体及其生长机理

以菱镁矿为原料,采用气泡模板法制备三水碳酸镁(MgCO₃·3H₂O)晶体,探究CO₂、空气、N₂三种气泡对晶体物相组成与形貌的影响。结果表明: CO₂、空气、N₂辅助下,所得产物为形貌不同的三水碳酸镁晶体,N₂气泡对产物形貌具有调控作用。当通入尺寸为1 μm的N₂气泡60 min时,获得光滑棒状与放射状晶体; N₂气泡通入时间为120 min时,产物为多面体状与放射状晶体。N₂气泡充当泡界模板,晶体沿着气泡表面生长形成新的棒状三水碳酸镁分枝,最终构筑成不规则多面体状和放射状三水碳酸镁晶体。      

热分解法制备三水碳酸镁晶须及其结晶动力学研究

利用菱镁矿制备重镁水溶液,以此为前驱溶液,采用热分解法制备三水碳酸镁晶须。借助X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜（SEM）探究热解时间、重镁水溶液浓度和搅拌速率对产物组成和形貌的影响,并研究结晶动力学。结果表明,在温度50 ℃、热解时间120 min、重镁水质量浓度为2.75~3.39 g/L时,热分解法制备得到平均直径为6.0 μm、平均长度为100 μm的棒状MgCO₃·3H₂O晶须。随着时间和浓度增加,MgCO₃·3H₂O晶体表面或整个棒状结构会发生溶解重新形成无定形颗粒,并逐渐形成多孔棒状4MgCO₃·Mg（OH）₂·3H₂O。搅拌速率影响MgCO₃·3H₂O晶须的产率。MgCO₃·3H₂O晶体中,[MgO₆]正八面体通过Mg-O键以共顶点的方式紧密相连,沿化学键作用力较强的[010]方向无限连接形成长链。结晶动力学线性拟合结果表明重镁水溶液浓度增大,诱导期时间缩短。      

锰渣硫酸浸出正交实验探究

以电解锰渣为原料, 常温下采用硫酸浸出, 充分利用浓硫酸水化放热效应, 促使锰渣与H₂SO₄反应。开展了单因素酸浸及正交酸浸实验, 探索了硫酸用量、液固比、反应时间及搅拌速度对锰浸出率的影响。结果表明, 在浓硫酸用量0.5 mL/g、液固比3∶1、反应时间2 h、搅拌速度150 r/min时, 锰浸出率可达到86.53%。     

电镍钴渣氧化除铁的试验研究

研究了钴渣溶出液中添加氧化剂Na₂S₂O₈, H₂O₂ 和KMnO₄氧化沉铁的效果, 重点探讨了影响KMnO₄氧化沉铁的因素。结果表明: 3种氧化剂中KMnO₄沉铁效果最好; 采用KMnO₄作氧化剂时, 在n(KMnO₄)/n(Fe²⁺)=1∶5, 氧化温度为85 ℃, 反应时间120 min, 氧化后液pH值为4.5的条件下, KMnO₄氧化沉铁率为96.79%, 满足深度除铁要求。     

锑掺杂立方相ITO水热制备研究

以铟锭、SnCl₄·5H₂O、SbCl₃和尿素为主要原料, 按In₂O₃∶SnO₂∶Sb₂O₃的质量比为95∶5∶0、93∶5∶2、90∶5∶5制备前驱体, 使用水热法制备锑掺杂In(OH)₃纳米粉末, 然后马弗炉中煅烧得到锑掺杂ITO。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重-差热(TGDSC)、红外光谱和分光光度计等手段分析研究不同制备条件对产物的影响。结果表明 温度是水热反应的决定性因素, 水热温度为160 ℃时制备的水热产物为立方纯相;尿素用量与阳离子浓度对水热结果的影响不明显;添加适量分散剂PVP可以减少团聚, 得到均匀分散的产物;锑的掺杂使ITO对红外线的阻隔波段有所变化。     

锰及其化合物微波吸收性能研究

采用中间介质量热法考察了微波辐射时间、输出功率、物料质量等条件对各锰矿微波吸收能力的影响, 并对各锰矿的升温特性和介电性能进行了比较。结果表明, 二氧化锰吸波能力最强, 而一氧化锰和一水合硫酸锰吸波能力较弱; 在实验微波输出功率、辐射时间条件范围内锰矿相对于中间介质水的吸波能力未改变。二氧化锰介电损耗最大, 在微波场中也有较好的升温特性, 一氧化锰和一水合硫酸锰介电损耗较小, 升温特性也较差。说明矿物微波吸收性能主要取决于其介电性能。升温特性测试法、介电常数测试法和中间介质量热法表征矿物的微波吸收性能结果基本相吻合, 三者各存在优势和劣势, 相互补充。     

二氧化锰还原法制备锰酸锂材料及其性能研究

采用二氧化锰还原法制备了锰酸锂前驱体, 将前驱体在不同温度下进行热处理, 制得尖晶石型锰酸锂。利用AAS、滴定法、XRD、SEM表征样品的元素含量、晶体结构、形貌和粒径, 并研究了不同热处理温度对锰酸锂电化学性能的影响。结果表明, 通过二氧化锰还原法合成出了具有一定尖晶石结构的锰酸锂前驱体。当热处理温度为800 ℃时, 锰酸锂的导电性最佳, 0.2C放电容量为132.7 mAh/g, 0.5C放电容量为123.9 mAh/g, 循环10次后, 容量衰减5.97%。