超细Co3O4粉体的制备及其应用

综述了超细Co3O4粉体的制备方法和特点,简要介绍了超细Co3O4粉体在催化剂、电极、陶瓷等领域的应用现状.     

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。     

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。     

ZIF-67衍生Co3O4/g-C3N4复合材料光催化降解盐酸四环素废水的研究

将ZIF-67与g-C₃N₄按一定质量比复合制备Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化材料,并以此来提高Co₃O₄的光催化性能。利用XRD、SEM和FT-IR对复合材料结构、性能和元素分布进行表征。结果表明,当盐酸四环素(TC-HCl)质量浓度为3 mg/L、质量分数为3%的Co₃O₄/g-C₃N₄投加量为15 mg且pH为中性时,催化剂光催化性能最佳,90 min降解盐酸四环素效率达到了91.1%。3%Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化剂重复使用5次后,其降解率仍可达到88.5%,表明该材料具有一定的光催化稳定性和重复利用性。体系自由基捕获实验证明,产生了·O^-₂、h⁺、·OH...     

C@Co3O4的制备及电催化耦合电絮凝法除氯研究

目前广泛使用的烟气脱硫技术主要采用石灰石-石膏湿法。该技术会产生大量的高氯废水,使得设备和管道被严重腐蚀。因此,脱硫废水除氯是目前迫切需要解决的问题。采用电催化法除氯时,生成的氯气返溶会生成盐酸和次氯酸,从而腐蚀电催化剂,导致析氯性能下降。因此,开发一种耐腐蚀的新型析氯电催化剂具有重要意义。本文制备了一种碳层包覆四氧化三钴的新型析氯电催化剂(C@Co₃O₄)用于电催化耦合电絮凝法进行除氯。实验结果表明,C@Co₃O₄不仅除氯性能优于形稳性阳极(DSA),而且具有良好的稳定性;电压为5 V时,氯离子的去除率达到95%以上。     

多孔Co3O4合成及其可见光光催化降解亚甲基蓝性能研究

以ZIF-67为模板,通过不同煅烧温度,合成具有立方体形貌的多孔Co₃O₄。并通过XRD,SEM和BET对材料进行理化性能分析,并将其应用于可见光光催化降解亚甲基蓝。实验结果表明,450℃煅烧条件下制备的Co₃O₄对降解亚甲基蓝具有较好的光催化活性,可见光光照4 h,降解率达到96%。     

还原氧化石墨烯膜负载Co3O4活化过硫酸氢钾降解罗丹明B

以RGO(还原氧化石墨烯膜)为载体,采用水热法制备RGO/Co₃O₄高效复合催化剂。通过XRD(X射线衍射仪)、SEM(扫描电子显微镜)和XPS(X射线光电子能谱仪)等手段对复合催化剂的结构、形貌和化学组成等进行表征,并以RhB(罗丹明B)为降解物评价复合催化剂活化PMS(过硫酸氢钾)的反应活性。另外,考察了PMS质量浓度、RhB初始质量浓度、pH值及温度对催化剂活化PMS降解RhB的影响。结果表明：在PMS质量浓度为100 mg/L、RhB初始质量浓度为10 mg/L、pH值为7、温度为25℃时反应18 min对RhB降解率为98%。自由基捕获实验结合ESR(电子顺磁共振)结果表明体系中同时存在SO₄^-·和HO·2种活性自由基。循环实验结果显示催化剂经过5次循环使用后对RhB的降解率仍保持90%以上,显示优异的循环稳定性。     

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。     

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。     

3YPSZ-Al2O3-Co3O4陶瓷力学性能的研究

为了提高3YPSZ陶瓷的强度和韧性,先研究了Al2O3的加入量对3YPSZ陶瓷力学性能的影响,结果表明,当Al2O3含量为25wt%时,3YPSZ陶瓷综合力学性能最佳,抗弯强度为582.4MPa,维氏硬度15.4GPa,断裂韧性为6.6MPa.m1/2。再将Al2O3的含量控制在25wt%,通过改变Co(NO3)2.6H2O添加剂的含量来研究3YPSZ-25wt%Al2O3陶瓷材料力学性能的变化,研究发现,当Co3O4的引入量为0.25wt%时,3YPSZ-25wt%Al2O3陶瓷材料综合力学性能最佳,抗弯强度为623.5MPa,维氏硬度为16.9GPa,断裂韧性为7.2MPa.m1/2。并利用XRD和SEM等表征方法分析了Co(NO3)2.6H2O添加剂对材料力学性能和显微组织结构的影响。     

Co3O4对2,4-二氯苯酚的吸附性能影响

以硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)为钴源,考察了不同沉淀剂(6 mol/L氨水、1 mol/L NaOH溶液、饱和碳酸铵溶液)对Co₃O₄吸附2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)性能的影响。考察了焙烧温度、pH值、沉淀剂种类、吸附剂用量、2,4-DCP初始质量浓度对Co₃O₄吸附性能的影响,并进行了离子干扰实验。结果表明,焙烧温度为300℃、pH=9.0、沉淀剂为1 mol/L NaOH时,Co₃O₄对20 mg/L 2,4-DCP吸附性能最佳。Co₃O₄对2, 4-DCP的动力学吸附过程符合准二级动力学方程,等温吸附方程符合Langmuir方程,吸附过程以单分子层化学吸附为主。     

Co3O4/4A分子筛活化PMS处理高盐AO7废水研究

采用浸渍-焙烧法制备Co₃O₄/4A分子筛复合催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）处理高盐酸性橙7（AO7）废水。采用扫描电镜、X-射线衍射仪、红外光谱仪等对复合催化剂进行表征,同时考察其稳定性。考察复合催化剂活化PMS对AO7模拟废水的处理效果,结果表明,当Co₃O₄/4A分子筛投加量为0.2 g/L、PMS投加量为0.7 mmol/L、pH为9时,高盐（Na₂SO₄,10 g/L）废水中AO7浓度可在20 min内由15 mg/L左右降至接近0,去除率达99%以上,同时催化剂钴离子溶出量约为0.36 mg/L,低于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中规定的1 000μg/L。     

Co3O4@MnO2空心核壳材料的制备及电容性能研究

以二甲基咪唑和六水硝酸钴为原料合成ZIF-67,采用水热法在ZIF-67表面生长MnO₂纳米片,经热处理获得空心Co₃O₄@MnO₂核壳材料。表面网状纳米片具有更多的活性位点,同时为电解液渗透提供扩散通道,空心材料的薄壁提高了电子的迁移效率。电容性能测试结果表明,Co₃O₄@MnO₂/泡沫镍（Co₃O₄@MnO₂/NF）电极在0.5 A/g电流密度下容量达到278.3 F/g,高于ZIF-67/NF电极（53.7 F/g）和ZIF-67@MnO₂/NF电极（192.8 F/g）;循环5 000次后容量仍保持了最大值的80.5%,具有优异的稳定性。     

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。     

Cu掺杂Ru/Al2O3催化剂催化环己醇空气氧化合成环己酮的研究

环己酮作为一种重要的有机化工原料,常用于制造己二酸和己内酰胺,并且广泛应用于纤维、合成橡胶、工业涂料、医药、农药和有机溶剂等工业领域。以H₂O₂做氧化剂,通过相转移催化剂催化或杂多酸为催化剂可实现环己醇氧化制备环己酮。然而,高浓度H₂O₂的强腐蚀性和易爆危险性,以及制备工艺的繁琐性使其应用受到限制。因此,寻求安全且成本低廉的催化工艺成为研究重点。本文以Cu掺杂Ru/Al₂O₃作为催化剂,空气为氧化剂,在釜式工艺下研究环己醇的氧化反应,考察了反应溶剂、温度、压力、催化剂组分等对反应的影响。     

微乳液法制备Fe3O4/TiO2磁性纳米粒子

采用多元醇还原法制备出平均粒径为6.0 nm的Fe3O4磁性纳米粒子,以此磁性纳米粒子为核,在OP-10/正丁醇/环己烷/浓氨水反向微乳体系中制备出Fe3O4/TiO2磁性纳米复合粒子,通过XRD,TEM,VSM对复合粒子进行性能表征。结果表明,采用微乳液法能够制备出Fe3O4/TiO2磁性纳米复合粒子,并且包覆后比饱和磁化强度有所下降,但矫顽力仍趋近于0,显示超顺磁性。     

4种不同金属氧化物电极催化还原硝酸盐氮研究

针对现有电化学法的阴极电极性能的研究中缺乏不同种类电极的横向比较的问题,比较了Ti、Ni、Co、Cu 4种金属为阴极进行电化学反硝化反应的效率.选取Ti片作为基底,通过电沉积法,负载了CuO、Fe2O3、Co3O4和NiO作为阴极,对这些电极的性能在进行了横向比较;探究了当Cl-对硝酸盐还原反应效率的影响.结果 表明,...     

Co3O4/Fe3O4/MXene复合纳米结构的电磁波吸收性能调制

在电子设备快速发展和广泛使用的今日,电磁波辐射日益严重,影响了电子设备的正常运行及人类的身体健康。为了解决这个问题,选择具有特殊层状结构、高导电率和介电损耗性能极佳的二维材料MXene与磁性铁氧体复合,通过改进的两步法水热-溶剂热法制备棒状Fe₃O₄。为了进一步提高铁氧体的磁损耗性能,采用高温液相还原法将Co₃O₄附着在其表面,之后将不同比例的Co₃O₄/Fe₃O₄通过静电自组装的方式与MXene复合。经过电磁参数和性能的测试与计算,得到了Co₃O₄/Fe₃O₄/MXene复合材料,当其中的Co₃O₄/Fe₃O₄添加比例为25%时,在14.9 GHz频段,有着最高的RL值,厚度为8.5 mm,最佳RL值达到-49 dB,EAB为1.1 GH...     

焦粉基Fe3O4/C诱导铜盐还原耦合化学沉淀法脱除废水硫氰酸盐

煤焦化过程中产生大量酚-氰-硫氰酸盐等组分复杂的工业废水,对水体生态环境具有潜在危害,研究高效的含硫氰酸盐废水处理技术具有积极的经济、环保意义。以焦粉固废为碳源,采用等体积浸渍,结合限热碳还原法制备磁性Fe₃O₄/C材料,采用XRD和N₂吸附-脱附技术进行物质结构表征,并应用于诱导铜盐化学沉淀法脱除模拟焦化废水中硫氰酸盐。XRD结果表明,负载的Fe₃O₄平均晶粒尺寸为10.8 nm, Fe₃O₄/C材料比表面积6.8 m²·g^-1。模拟焦化硫氰酸盐废水(浓度为2.5 g·L^-1)处理实验结果显示,在铜盐浓度为0.03 mol·L^-1时,采用铁质量分数20%Fe₃O₄/C催化剂(投加量1.25 g),废水初始pH=5.6,45℃下反应2 h,硫氰酸盐脱除率可达99.84%,催化剂稳定性良好;动力学模拟显示反...     

g-C3N4/Fe3O4/MnO2光催化剂制备及光催化性能研究

以尿素和铁盐为原料,负载了MnO₂,利用原位沉淀法与煅烧法制备g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料。使用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS对合成的部分光催化剂进行表征。结果表明：g-C₃N₄为类石墨的层状结构,Fe₃O₄和Mn O₂通过分子间作用力与g-C₃N₄复合。在不同反应条件下的可见光诱导的光催化实验表明,当m(Mn)∶m(g-C₃N₄/Fe₃O₄)=1∶1时,g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料具有出色的降解污染物的能力,其中光降解反应的优化条件为g-C₃N