Co3O4催化臭氧氧化降解水中酮基布洛芬的研究

以Co(NO₃)₂·6H₂O和尿素为原料制备了9种Co₃O₄催化材料,考察了其对水中酮基布洛芬(KTP)的催化臭氧氧化降解效能。结果表明,与单独臭氧氧化相比,所制备的Co₃O₄对水中KTP的催化臭氧氧化降解率提高了12.0%～63.8%,且在n[Co(NO₃)₂·6H₂O]:n(尿素)=4:1、煅烧温度400℃下制备得到的Co₃O₄催化剂催化活性最高。SEM、XRD、FTIR、XPS、BET等表征分析显示,该Co₃O₄催化剂表面呈覆盖细小微粒的球状颗粒,晶相为立方相,且表面含有丰富的羟基,表面羟基密度为1.075×10^-5 mol/m²。机理研究证实,Co₃O₄对水中KTP的非均相催化臭氧氧化降解...     

Co3O4纳米颗粒的制备及其超级电容性能研究

采用简单化学沉淀法,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板,Co(NO3)2.6H2O和NaOH为原料,空气作为温和氧化剂,室温下合成了具有花状分级多孔结构的Co3O4纳米颗粒电极材料。X-射线衍射(XRD)表明,产物中主要成分为Co3O4;扫面电镜的结果显示,制备的材料具有菜花状分级多孔结构;电化学测试结果表明,最高比容量达250 F/g,且经过1 000次循环后,容量保持了84%,显示出良好的超级电容性能。     

ZIF-67及其母液衍生Co3O4催化氨硼烷水解制氢

采用常规液相沉淀反应合成了沸石咪唑酯金属有机骨架化合物ZIF-67,并对母液进行浓缩结晶以回收钴基化合物。通过高温焙烧的方式将ZIF-67及其母液转化为2种Co₃O₄(记作Co₃O₄-S和Co₃O₄-L)作为氨硼烷水解的催化剂前驱体。考察了反应液中氨硼烷浓度、催化剂浓度和反应温度对体系产氢速率的影响,并进行动力学分析。结果表明:Co₃O₄-S为多孔多面体结构而Co₃O₄-L为纳米颗粒;增加反应液中氨硼烷浓度和催化剂浓度有助于提升体系的产氢速率;经4次循环使用后,Co₃O₄-S催化产氢速率无衰减,Co₃O₄-L催化产氢速率为初始值的78%。     

多元复合Co3O4/g-C3N4光催化性能研究进展

Co₃O₄/g-C₃N₄材料是一种可见光复合光催化材料,但很难同时满足理想光催化剂的诸多要求,限制了其实际应用能力。本文梳理了国内外利用金属粒子、金属氧化物、金属基材料、碳材料和磁性Fe₃O₄等对Co₃O₄/g-C₃N₄复合改性的研究进展,介绍了其制备方法、应用、光催化增强机理等。本文将对后期Co₃O₄/g-C₃N₄光催化剂的改性研究提供参考,以期获得性能更优的复合材料。     

Co3O4/HY选择性催化苯甲醇氧化合成苯甲醛的研究

以HY分子筛为载体,采用水热法合成了系列Co₃O₄/HY复合分子筛催化剂,通过XRD、SEM、EDS、FT-IR、BET等手段对Co₃O₄/HY进行表征,并对Co₃O₄/HY分子筛催化氧气液相氧化苯甲醇合成苯甲醛的性能进行研究。结果表明,Co₃O₄的引入未破坏分子筛的骨架结构,且Co₃O₄在HY晶体表面形成片层蜂窝状多孔结构,可有效增加催化剂样品的介孔孔容和外表面积,增加催化活性。但Co₃O₄负载过量易出现堆叠现象,使得介孔孔容和外表面积降低,不利于氧化反应进行。以1.0-Co₃O₄/HY为催化剂,在适宜的反应条件下苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性分别达到73.2%和95.8%;催化剂重复使用5次,依然表现出较好的催化活性。     

Co3O4-钛基纳米电极去除工业废水中硝酸盐的研究

工业废水中过量的硝酸盐(NO₃^-)可导致严重的环境污染和人类健康问题,通过电化学还原法去除工业废水中的NO₃^-具有重要意义。采用阳极氧化和溶胶-凝胶两步法制备了Co₃O₄-钛基纳米电极(Co₃O₄-TNE),并研究了其电化学还原NO₃^-的性能。结果表明,Co₃O₄的负载有利于暴露更多的反应活性位点,Co₃O₄-TNE电极比TNE表现出更强的电化学活性和更高的NO₃^--N去除率。电流密度的增加有利于提高NO₃^--N去除率,Cl^-浓度的增加有利于降低NH₄⁺-N生成率且对NO₃^--N去除率几乎...     

“科教融合”背景下科研反哺教学探究——以Co3O4晶体结构表征及其电催化性能为例

在“科教融合”背景下,将科学研究的前沿创新成果融入教学环节,以高质量教学保障人才培养成效,对于培养新时代创新人才具有重要意义。本文针对《材料科学研究方法》专业必修课存在的理论与实践缺乏紧密联系的教学痛点,探究了科研反哺教学设计与实践的有效路径,设计了与理论知识紧密结合的且由典型科研成果转化的实验教学内容——“Co3O4晶体结构表征及其电催化性能”,采用案例型教学模式,引导学生深刻理解并掌握X射线衍射分析的基本原理、应用及数据分析方法,从而灵活运用材料分析表征方法。该教学实验设计对于促进学生实现“从学到用”的闭环、启发学生科研创新思维、提升学生自主学习能力具有极大的推动作用。     

ZIF-67@Co3O4催化氧化VOCs性能研究

以MOF为前驱体构筑金属氧化物催化剂对于甲苯等VOCs催化氧化具有重要意义。以廉价且易合成的ZIF-67为前驱体,在不同条件下焙烧制备了一系列催化剂用于甲苯催化氧化,研究了焙烧温度和焙烧时间对所得催化剂结构和甲苯催化性能的影响。结果表明,对ZIF-67焙烧温度的控制可有效调控所得催化剂的结构,其中350℃焙烧所得的ZIF-67-Co₃O₄-350有较小的纳米粒径、较大的比表面积和孔径、丰富的缺陷结构、较多的Co³⁺和较强的低温还原性能,展现出优异的甲苯催化活性。此外,焙烧时间也会影响催化剂的活性。     

Co3O4-MMT催化剂的制备及其N2O催化分解性能

以MMT为载体,采用原位聚合-配位沉积法制备3种不同Co负载量的Co₃O₄-MMT催化剂。采用N₂物理吸附、XRD和TEM对载体和催化剂进行表征,并在连续流动微反装置上考察其N₂O催化分解性能。结果表明,与Co₃O₄催化剂相比,Co₃O₄-MMT催化剂的比表面积显著增大,且活性组分Co₃O₄具有较高的分散状态。Co₃O₄-MMT催化剂的催化活性随着Co含量的增加先升后降,其中0.015Co-MMT表现出最佳的催化活性,其活性远高于Co₃O₄催化剂,同时,该催化剂还表现出良好的催化稳定性和较好的杂质气体耐受性。     

一步法制备Co3O4及其电化学性能研究

以六水合硝酸钴为钴源、二甲基咪唑为有机配体,通过室温共沉淀法合成前驱体模板ZIF-67,而后再高温煅烧形成目标产物Co₃O₄材料。利用X-射线衍射与扫描电镜对目标产物进行表征,而后选用蓝电电池测试系统测试其倍率与循环性能。测试表明,在100mA/g电流密度条件下,Co₃O₄电极的首次充电容量和放电容量分别可有2069.2mAh/g和2928.3mAh/g,首次库伦效率有70.66%,循环使用寿命长,但容量维持率低,经100圈测试后容量保持率仅有35%;而在倍率测试中发现即使经过50次充放电,电流密度从2000mA/g回到100mA/g时,Co₃O₄电极的放电容量依然可以保持有1482mA/g,并且表现出良好的循环稳定性,说明Co₃O₄即使经过高倍率充放电,其结构依然可以保持稳定,具有较为不错的倍率性能。     

氧化还原法制备Mn3O4催化剂及其甲苯催化氧化性能与机理研究

在氧化还原法制备α-MnO₂的基础上,通过控制焙烧温度和气氛制备了Mn₃O₄催化剂,系统考察了其甲苯催化性能。结果显示,Mn₃O₄催化性能优于MnO₂,并且在230℃下保持转化率90%以上稳定运行100 h。原位红外等表征结果表明,与MnO₂相比,Mn₃O₄具有适当的氧化还原能力、更高的晶格氧活性、更多的表面吸附氧和更强的甲苯吸附能力,促使催化剂表面苯甲酸物种的快速转化,进而提高其甲苯催化性能。本研究可为锰基催化剂的制备及其甲苯催化氧化性能提升机理研究提供参考。     

Fe3O4磁粉的合成与结构表征

采用化学共沉淀法制备纳米磁性Fe3O4粒子。选用NH3.H2O作为沉淀剂,加入到Fe2+和Fe3+的混合盐溶液中,制得了纳米磁性Fe3O4粒子。考察了影响产物粒径的一些实验因素。通过X-Ray谱图证实了产物结构特征,平均粒径在37 nm左右,平均晶粒度只有28 nm左右的均分散。     

催化剂MnyCezOx/Al2O3催化氧化乙酸乙酯的性能

采用浸渍法制备了Mn基负载型催化剂,测定了它们催化氧化乙酸乙酯的活性以及水蒸气对其催化性能的影响,研究结果表明所制备的催化剂对乙酸乙酯都具有明显的催化活性,其中催化剂Mn0.8Ce0.2Ox/Al2O3催化氧化乙酸乙酯的活性最高,其T90仅为225℃。催化剂Mn0.8Ce0.2Ox/Al2O3的抗水蒸气影响的能力也要高于催化剂MnOx/Al2O3。     

Cu/C-Al2O3催化臭氧氧化印染废水

采用浸渍-焙烧法制备了Cu/C-Al2O3。以Cu/C-Al2O3为催化剂,臭氧为氧化剂,对印染废水进行了催化臭氧化处理,考察了催化剂投加量、氧化剂浓度、pH和反应时间等因素对处理效果的影响。结果表明:当pH为9,催化剂投加量为10 g/L,O3质量浓度为55 mg/L,反应时间为60 min时,COD去除率达到60%,色度去除率达到96%。     

Fe3O4/PI磁性纳米复合微球的研究进展

Fe₃O₄/PI磁性复合微球因具有聚酰亚胺复合材料的结构特点以及对无机纳米粒子的磁场反应特点,可使纳米复合材料能够在外部磁场的影响下迅速地分散与处理并反复使用。本文对Fe₃O₄/PI磁性复合微球近年来的制作方法及其应用进行了综述,并对未来研究发展的应用和存在的问题进行了分析与展望。     

Mn改性Co3O4催化剂及其低温CO氧化反应研究

利用锰掺杂对Co₃O₄基催化剂进行改性,合成了具有不同Mn掺杂量的Mn_aCo_bO_x催化剂,考察了Mn掺杂量对催化剂结构以及表面物种对CO氧化反应的影响。结果表明,随着Mn掺杂量的增加,Mn_aCo_bO_x催化剂的催化活性显著增加,其变化趋势呈现为“火山型”曲线。Mn₁Co₅O_x催化剂表现出最佳的催化活性,80℃实现CO完全氧化。Mn掺杂提高了催化剂表面Co³⁺含量,有利于CO的吸附和活化过程。同时,Mn掺杂也增强了催化剂的氧迁移能力,有利于CO氧化过程中CO₂的解吸过程和随后表面氧空位的再生过程。     

Fe3O4/MWCNTs湿式催化降解PVA废水

通过共沉淀法将Fe₃O₄负载到多壁碳纳米管中,制备Fe₃O₄/MWCNTs纳米材料。通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)、N₂物理吸附仪和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对样品的结构、形貌和表面性能进行了表征。结果表明,Fe₃O₄成功负载到MWCNTs表面,并且表现出良好的分散性和均一性。在等号pH=2.5、催化剂添加量为1.5 g/L、反应温度为275℃、氧气压力为1.0 MPa条件下,将Fe₃O₄/MWCNTs纳米材料作为催化剂,采用湿式氧化法降解质量浓度为2%的PVA废水,反应120 min后,降解率为93.6%,黏均分子量降低了99.0%,溶液中的大分子酚、醛和酮类等物质被氧化为相对分子质量较小的酸类物质等,实现了对PVA废水的降解。     

颗粒Co3O4-g-C3N4吸附剂的制备及其对甲基橙的吸附性能研究

本文采用简单的一步热聚合法制备了钴掺杂碳基材料Co₃O₄-g-C₃N₄,并对其作为吸附剂的性能进行研究。所制备的材料通过XRD、XPS、BET对晶体结构、形貌、价态分布、比表面积以及孔径分布进行表征分析,实验以甲基橙为目标污染物进行吸附,其最大平衡吸附容量为118.83mg/g。Co₃O₄-g-C₃N₄吸附剂对甲基橙溶液吸附的动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温线。     

Fe3O4与钡基碱性化合物混合物对六氯苯的协同降解研究

采用Fe3O4分别与BaO、Ba(OH)2在不同质量配比物理混合后对六氯苯(HCB)在反应温度为300℃、时间为10 min的条件下进行了降解研究。结果发现BaO、Ba(OH)2分别与Fe3O4物理混合后对HCB的降解效率都高于各单一组分,表明不仅Fe3O4与BaO的混合物对HCB的降解存在协同降解效应,而且Fe3O4与Ba(OH)2的混合物对HCB的降解也存在协同降解效应,且这种协同效应能促进HCB的深度加氢脱氯。而不同质量配比的Fe3O4与Ba(OH)2、BaO混合物表现出不同的活性,当质量配比为40∶10时降解活性最高,分别为96.2%、91.5%。根据降解产物分析,推测了Fe3O4与Ba(OH)2混合物对HCB的协同加氢脱氯降解机制。     

H3PW12O40/C催化合成三甘醇双丙烯酸酯的研究

研究了H3PW12O40/C体系对丙烯酸和三甘醇的催化酯化反应,通过对活化温度、共沸剂、催化剂的用量及酸醇摩尔比等因素的优化,酯化率可达91.7%,产品纯度大于98%,并且催化剂可以重复使用多次.