纳米铜锰复合氧化物的研究进展

纳米铜锰复合氧化物是一种新型高功能精细无机产品，具有独特的结构及表面特性，凶而其催化活性和选择性大大高于传统催化剂。综述了纳米铜锰复合氧化物催化剂的特性及制备方法，重点介绍了室温固一固化学反应法，并介绍了国内外纳米铜锰复合氧化物催化剂的应用研究状况，可以作为工业化应用的参考依据。     

微波固相合成纳米铜锰复合氧化物及表征

采用室温微波固相合成法制备了纳米级铜锰复合氧化物，微波加热大大缩短了传统低温固相热分解的时间；用XRD谱、TEM和IR等测试手段对前驱物和产物的物相及微观结构进行了表征，找出了影响微波固相合成铜锰复合氧化物的主要因素。在微波辐射功率为540W、微波辐射时间为10min、热分解温度为350℃、分解时间为2h的条件下制备铜锰复合纳米氧化物，测试结果表明，其产物属立方晶型，粒径主要在20～50nm范围。     

过氧化氢氧化苯酚铜锰复合氧化物催化剂的制备

采用固相法制备了新型催化剂铜锰复合氧化物催化剂。利用高效液相色谱法对苯酚过氧化氢氧化反应产物进行分析,以苯酚转化率和苯二酚收率为评价指标,对催化剂进行了评价。结果表明,催化剂性能随铜与锰物质的量比、焙烧温度、焙烧时间和研磨时间等因素的增大呈先升高再降低的趋势,并与络合剂的还原性有关。确定最佳工艺条件为:室温下,按锰与铜物质的量比1:2将Cu_2(OH)_2CO_3、MnCO_3和适量H_2C_2O_4·2H_2O混匀,置于研钵匀速研磨10 min,马弗炉400℃焙烧2 h。最佳条件下,苯酚转化率为63.7%,苯二酚收率为59.1%。     

混合锰氧化物制备尖晶石型锰酸锂及其性能研究

将电解二氧化锰(EMD)分别与化学二氧化锰(CMD)、碳酸锰及三氧化二锰混合作为锰源材料制备锰酸锂。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等研究了不同混合锰氧化物制备的锰酸锂的结构及形貌,通过充放电性能检测分析了不同混合锰源材料对锰酸锂电化学性能的影响。结果表明,合成的锰酸锂均为规则的立方晶体结构,以EMD和碳酸锰的混合物作为锰源材料制备的锰酸锂晶格常数最小,晶体结构最稳定,颗粒大小分布均匀,各倍率下的放电比容量均最高,同时也表现出优良的循环性能。     

固-固相化学反应法制备纳米铜锰复合氧化物

以碱式碳酸铜、无水碳酸锰与草酸为原料,采用固-固相化学反应法制备了纳米铜锰复合氧化物前驱物,利用正交设计考察了原料中铜与锰的摩尔比、热分解温度及时间对产物纳米铜锰复合氧化物粒径的影响。研究表明,热分解温度对产物的粒径影响最大。最小粒径产物的制备条件是:原料中铜与锰的摩尔比为 1∶2、热分解温度 400℃、热分解时间 2h。XRD和TEM分析结果表明,产物的主要物相组成为Cu0. 425Mn0. 549O2,属立方晶系,Fd3m空间群,平均粒径为 11 .7~19nm。应用TG-DTA和DSC技术研究了纳米铜锰复合氧化物的热分解过程以及热分解动力学,采用Ozawa积分法和Coats-Redfern积分法得前驱物的热分解机理函数均为G(a) =[ -ln(1-α) ]23。     

从锂锰氧化物中分离回收锂和锰

研究了在浓硫酸存在下用碳还原分解锂锰氧化物，再通过浓缩结晶与碳酸盐沉淀相结合的方法从锂锰氧化物中分离回收锂、锰。并对锂锰氧化物试样的分解条件、浓缩结晶条件、沉淀剂的选择以及锂的回收进行了讨论。结果表明，锂锰氧化物的最佳分解条件为试样、碳粉及浓硫酸的质量配比为1．0：0．2：1．4，焙烧温度为450℃，浓缩结晶温度为80℃以上，沉淀分离锰时以碳酸氢钠为沉淀剂较为合适。     

纳米铜锰复合氧化物固相反应法的制备与表征

以乙酸铜、乙酸锰与草酸为原料,采用固相化学反应法制备了纳米铜锰复合氧化物前驱物,利用均匀设计考察了微波功率与加热时间、热分解温度及时间对产物粒径的影响。研究表明热分解温度对产品粒径的影响最大。最小粒径产物的制备条件是：微波功率540 W,微波加热时间15 min;热分解温度370℃,热分解时间2 h。XRD和TEM分析结果表明,此产品主要物相为Cu1.5Mn1.5O4,结构属立方晶系,空间群为Fd3m,平均粒径16.9-19.0 nm。应用TG-DTG和DSC技术研究了纳米铜锰复合氧化物的热分解过程以及热分解动力学,采用Ozawa积分法和Coats-Redfern积分法得前驱体的热分解机理函数均为G（α）=[-ln（1-α）]^2/3。     

纳米铜锰复合氧化物前驱物晶粒生长动力学研究

通过对低热固一固化学反应法制备的纳米铜锰复合氧化物前驱物晶粒生长动力学的研究,得到其晶粒生长变化的规律,及晶粒生长激活能和动力学指数的平均值,分别是:E≈33.5 kJ/mol,n≈2.80,为其工业化生产提供理论参考依据.     

铜锰氧化物催化剂制备方法研究进展

过渡金属是一类重要的催化剂,在催化领域已得到广泛应用,将过渡金属氧化后,其催化性能更加优良,可以预见过渡金属氧化物将是催化剂发展的重要方向。综述了近年来国内外铜锰金属氧化物催化剂的研究进展,讨论了铜锰金属氧化物催化剂的各种制备方法,如浸渍法、水热合成法、共沉淀法、固相法和溶胶-凝胶法等,对各种制备方法的特点进行总结和归纳,并展望铜锰氧化物催化剂的发展前景。     

一种铜锰氧化物复合催化剂的制备及其应用

铜锰催化剂作为过渡金属氧化物催化剂,是去除高纯氮气中CO的主流催化剂,但现有铜锰催化无法有效去除高纯氮气中低浓度CO。为此本研究拟采用一步水热氧化-沉淀法制备一种铜锰氧化物,并与活性氧化铝和拟薄水铝石混合挤出制备了铜锰氧化物复合催化剂。结果表明,该复合催化剂可以有效去除氮气中低浓度的CO,在2000 ppmV的CO含量的氮气测试中,CO去除率达到98%,在3 ppmV的CO含量的氮气下去除率达到100%,能够用于高纯氮的生产制备。     

铜锰复合氧化物催化剂上甲苯的催化燃烧

采用碳酸盐共沉淀法在全范围内制备了一系列具有高比表面积的铜锰互相掺杂的复合氧化物,通过调变铜锰摩尔比考察了其在甲苯催化燃烧反应中的表现。铜锰复合氧化物催化剂,尤其是掺杂低浓度铜的氧化锰,在甲苯催化燃烧中表现出了超越单组分氧化物的性能。随掺杂量的变化,反应活性呈现火山状的趋势。XRD、H₂-TPR、XPS及BET等表征结果显示氧化物粒子的结晶度及分散度、催化剂的可还原性、表面氧浓度、催化剂的比表面积等诸多因素均对催化活性产生了一定的影响,然而复合氧化物催化性能上升的根本原因在于铜物种和锰物种之间存在的较强的相互协同作用。     

微反应器共沉淀反应制备铜锰催化剂

在Caterpillar微反应器中采用共沉淀法制备了不同铜锰比的共沉淀物,直接焙烧得到铜锰复合氧化物催化剂。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对沉淀物和催化剂进行了物相和结构分析。结果显示,随着Cu含量的增加,催化剂中Mn³⁺所占比例逐渐下降,表面晶格氧含量呈现先上升后下降的趋势,催化甲苯降解的活性呈现先上升后下降的规律。微反应器中的流动反应特性使得催化剂中的Cu、Mn保持良好分散性,有利于提高催化剂中Mn³⁺含量,此时表面晶格氧成为催化活性的制约因素。     

Li—Cu—Ti—O体系复合氧化物的合成及电性研究

本文报道了Li-Cu-Ti-O体系的物相分析及其电学性质。于293K测得CuO式量数为0～0.1的样品的电阻率在绝缘体范围;CuO式量数为0.1～1.6的样品的电阻率在半导体范围;CuO式量数为1.6～2.0的样品的电阻率在金属范围。但在低温下CuO式量数为1.6～2.0的样品烧结温度为950℃时得到的曲线呈半导体性质。在空气中烧结得到了LiCu_(0.5)Ti_(1.5)O_4尖晶石单相。     

锂镍钴锰氧正极材料的热聚合法制备及性能表征研究

经过几十年的发展,锂离子电池由于其在能量密度、循环寿命等方面的优势,在小心电子产品上获得了广泛的应用。在目前的商业化锂离子电池产业中,应用最广泛的正极材料是由Good enough等开发的LiCoO2材料,但是其有毒、热稳定性差等特点,导致其难以得到进一步的应用。因此,通过开发他们的复合材料成为了锂离子电池正极材料开发的主要研究方向之一。论文主要对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的热聚合法制备及性能表征进行了一定的研究。     

微反应器研究陈化过程对铜锰催化剂的影响

陈化过程是共沉淀法制备Cu-Mn复合催化剂的关键步骤,沉淀物在形成初期快速的结构变化过程是研究的难点和盲点。采用微反应器制备Cu-Mn催化剂,并利用延长管进行陈化以研究极短陈化时间对Cu-Mn沉淀物及催化剂结构的影响,采用高倍电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、拉曼光谱（Raman spectra）、X射线光电子能谱（XPS）对不同陈化时间的沉淀物和催化剂的理化性质进行分析。结果显示,在陈化过程中沉淀物中的MnCO₃在数分钟内快速完成了从无定形到结晶态的转变,而Cu²⁺进入结晶态MnCO₃结构的过程需要数十分钟才能完成。结晶态MnCO₃的形成使Cu和Mn相互分离,而Cu-Mn复合碳酸盐的形成使得Cu-Mn分散性又逐渐变好。这导致了催化剂的结构参数呈现规律变化,使催化剂性能随陈化时间呈现先迅速变差后缓慢变好的规律。     

微反应器研究陈化过程对铜锰催化剂的影响

陈化过程是共沉淀法制备Cu-Mn复合催化剂的关键步骤,沉淀物在形成初期快速的结构变化过程是研究的难点和盲点。采用微反应器制备Cu-Mn催化剂,并利用延长管进行陈化以研究极短陈化时间对Cu-Mn沉淀物及催化剂结构的影响,采用高倍电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、拉曼光谱（Raman spectra）、X射线光电子能谱（XPS）对不同陈化时间的沉淀物和催化剂的理化性质进行分析。结果显示,在陈化过程中沉淀物中的MnCO₃在数分钟内快速完成了从无定形到结晶态的转变,而Cu²⁺进入结晶态MnCO₃结构的过程需要数十分钟才能完成。结晶态MnCO₃的形成使Cu和Mn相互分离,而Cu-Mn复合碳酸盐的形成使得Cu-Mn分散性又逐渐变好。这导致了催化剂的结构参数呈现规律变化,使催化剂性能随陈化时间呈现先迅速变差后缓慢变好的规律。     

负载型锰铈复合氧化物SCR脱硝催化剂制备研究

采用复壁炭纳米管(CNTs)为载体,通过室温氧化还原法制备了锰铈复合氧化物低温NH_3-SCR脱硝催化剂Mn-CeO_x/CNTs。通过调节浸渍液的组成,考察了活性分锰铈配比对催化剂低温脱硝性能的影响。研究发现锰铈协同作用能够有效提高催化剂的低温脱硝性能,当Mn/(Ce+Mn)的摩尔比为0.6时,催化剂的低温活性最好,反应温度为160～180℃时脱硝率可达100%。该方法具有制备工艺简单、条件温和、低温脱硝效果好等优点。     

从锂锰氧化物中分离回收锂和锰

研究了在浓硫酸存在下用碳还原分解LiMn2O4,再通过浓缩结晶与碳酸盐沉淀相结合的方法从锂锰氧化物中分离回收锂、锰.并对锂锰氧化物试样的分解条件,浓缩结晶条件、沉淀剂的选择以及锂的回收进行了讨论.结果表明,LiMn2O4的最佳分解条件为碳粉及浓硫酸的质量配比为1.00.21.4,焙烧温度为450℃;浓缩结晶温度为80℃以上;沉淀分离锰时以NaHCO3为沉淀剂较为合适.     

铁锰复合氧化物滤料去除地表水中锰研究

在小试条件下,以石英砂为载体,利用表面负载的铁锰复合氧化膜研究了地表水和地下水催化氧化去除锰的效果差异。结果表明,保持相同的操作条件,地表水中锰去除率(20%)远不及地下水(40%)。通过对比水质参数,认为该差异可能主要取决于水中pH和碱度。将地表水pH提高至和地下水相同,去除效果未见大幅提升;而将碱度提高至和地下水相同时去除效果有较大改善,锰去除率由20%提高至40%,认为碱度含量的不同是导致不同水源水中锰去除效果差异的主要原因。进而在提高碱度至120 mg/L的基础上改变其他运行条件,以寻求保持活性氧化膜去除地表水中锰的有效方法。发现降低进水锰浓度、滤速,增加滤层厚度均有助于提高去除效率,几乎可达到与地下水相同去除率。     

高锰酸钾可控片状镍锰复合氧化物的制备及其光催化研究

采用新型燃烧剂抗坏血酸、高锰酸钾和硝酸镍为原料,燃烧法制备镍锰复合氧化物。研究复合物对亚甲基蓝的光催化性能。考察复合物的类型、催化剂的用量、溶液的酸碱性、双氧水用量等对光催化影响。最佳光催化条件为:催化剂为镍锰摩尔比为1∶1的复合氧化物,催化剂用量为0.01 g/L,p H=6,双氧水用量为60 m L/L,150 min将亚甲基蓝光催化无色,90 min品红脱为无色。复合氧化物对重金属具有吸附能力,在100μg/m L的铬和铅溶液中,铬的吸附率为48%,铅的吸附率为55%。