Influence of Fe2O3 and V2O5 on Crystalline Structure of Mg-Al Spinel Synthesized by Waste Aluminum Slag

Mg-Al spinel is synthesized by using industrial waste-residue and basic magnesium carbonate in the aluminum factory as the main raw materials. The influence of V2O5 and Fe2O3 mineralizers on the structure, cell parameters and microscopic morphology of synthesized Mg-Al spinel has been discussed. The Mg-Al spinel is characterized by using XRD, SEM and relevant analytical software, such as Philips plus, Rietveld quantification and so on. The experimental results show that certain amounts of V2O5 and Fe2O3 are beneficial to the formation of Mg-Al spinel, and the optimum addition of V2O5 and Fe2O3 is respectively 2wt% and 3wt%. V2O5 has few effects on cell parameters of Mg-Al spinel; but Fe2O3 can form solid solution with Mg-Al spinel in which Mg-Fe spinel can also dissolve to form continuous solid solution. Therefore, with the increase of Fe2O3 content, the cell parameters of Mg-Al approximately present linear increase.     

尖晶石型FeMnCuO4的光谱分析及量子化学研究

通过量子化学的密度泛函理论,采用模型化学方法和Gatmion03程序,计算了尖晶石型FeMnCu,4不同模型,分析了它们前线轨道附近的能级分布、轨道组成和可能的跃迁,结合可见紫外光谱、红外光谱的结果,确定了FeMnCuO4中紫外区的主要跃迁是d→p跃迁;可见和近红外区主要是d→d跃迁,振动光谱中高频段主要是铁氧八面体中Fe-O键的振动.     

超细尖晶石MnxCo3-xO4颗粒低温合成及氧还原催化性能(英文)

尖晶石型锰钴氧化物(₎被认为是一类重要的氧还原反应(ORR)电催化剂.除了传统的高温固态合成方法,Mn_xCo_3-xO₄通常是通过前驱体在氨水中氧化-沉淀,再在高温(150–180 oC)下晶化而合成的.高温合成方法不仅增加了能源消耗,还会导致氧化物纳米颗粒的生长.与较大颗粒的金属氧化物相比,金属氧化物超细纳米颗粒不仅可以降低扩散阻力,而且具有更大的比表面积,从而暴露出更多的活性位点,更有利于ORR的进行.因此,开发一种用于制备尖晶石型锰钴氧化物超细纳米颗粒的简便、低温合成方法是非常必要的.本文通过一种简单的低温沉淀-脱水方法,成功地合成了导电炭黑负载的尖晶石锰钴氧化物超细纳米颗粒(Mn_1.5Co_1.5O₄/C).采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了所制备尖晶石氧化物的结构和形貌,通过电催化反应及表征测试了氧化物的ORR催化性能,并探究了双金属催化剂Mn<...     

天然钴尖晶石的谱学特征及颜色成因

尖晶石[(Mg, Fe, Zn, Mn)(Al, Cr, Fe)₂O₄]是一种典型的镁铝氧化物,常用于宝石、陶瓷及微晶玻璃材料中。近年来,一种颜色为矢车菊蓝色的天然尖晶石晶体出现在市场中,备受收藏者和设计师们的喜爱,其价格也不断攀高。天然钴尖晶石常呈矢车菊蓝色,透明,长波紫外光下显示弱-中等的绿色荧光,短波呈惰性,变色钴尖晶石在日光下常呈矢车菊蓝色而在白炽灯下呈紫红色。采用电子探针、电感耦合等离子体质谱、傅里叶变换红外光谱、显微聚焦激光拉曼光谱、紫外可见吸收光谱和阴极发光等测试技术获得了天然钴尖晶石和变色钴尖晶石的谱学特征,并探讨了其颜色成因和变色机理。结果表明：天然钴尖晶和变色钴尖晶石属于镁尖晶石,其主要化学成分为MgO和Al₂O₃,平均含量分别为25.77%和71.37%;此外,过渡族元素Zn,Fe,Co和V含量较高,其平均含量分别为1 337.85,831.53,99.52和58.26 μg·g-1。天然钴尖晶石与变色钴尖晶石的红外光谱和拉曼光谱与普通尖晶石的特征峰基本一致,其中红外光谱在517,589和704 cm-1处的主位均发生红移,其红移范围在5~33 cm-1之内;拉曼特征峰集中在300~800 cm-1范围之内。结合化学成分分析、紫外可见吸收光谱和阴极发光测试结果,认为天然钴尖晶石的颜色是因晶格中所含Co2+,Fe3+和V3+中的电子跃迁共同作用所致。由于Co2+发生自旋禁阻跃迁4T_1g(4F)→4T_1g(4P)使得可见光橙黄区（550~630 nm）内产生吸收带,而V3+的外层电子跃迁（3T_1g→3T_1g(3P)）和Cr3+的外层电子跃迁（4A₂→E₂）使得可见光蓝紫区（400~490 nm）内产生吸收线,可见光中红光和蓝光均匀透过,从而使其产生变色效应。该研究基本确定了天然钴尖晶石的谱学特征和成色机理,以及变色钴尖晶石的变色效应,为其科学鉴别提供了可靠的理论依据,有助于天然钴蓝色尖晶石与普通蓝色尖晶石、合成钴蓝色尖晶石的区分,具有重要的理论研究和商贸学应用价值。     

尖晶石锂锰氧化物中氧缺陷对材料电化学性能的影响

研究了富锂锂锰氧化物中氧缺陷对材料电化学性能的影响。X射线衍射谱表明有氧缺陷的锂锰氧化物仍可保持尖晶石结构，当氧缺陷浓度达到一定程度时，高角度区的衍射峰出现分裂，说明其微观结构发生了变化。充放电实验结果表明氧缺陷使4V区的锂离子嵌脱变成了多步，模拟电池的容量微分曲线有3对清晰的氧化还原峰，低电位的氧化还原峰被—分为二。氧缺陷降低了材料的放电容量，同时引起低电位区的放电容量向更低电位区转移，使电化学性能恶化，锂锰氧化物中氧缺陷对电化学性能的影响对此类材料的合成提供了理论和实践依据。     

尖晶石型铁酸盐的制备和表征研究

本文采用空气氧化湿法制备尖晶石铁酸盐，得到最佳生成条件为：Ｒ－２ＯＨ＾－／（Ｍ＾２＋＋Ｆ２＋）≥１．０；Ｍ＾２＋／Ｆｅ＾２＋＝０．５摩尔比；氧化温度３４３－３５８Ｋ；氧化时间１０－２５小时。通过ＸＲＤ、ＴＰＲ和ＴＰＤ等方法对其进行表征，讨论了尖晶石型铁酸盐的氧化－还原活及其化学组成和结构的变化。     

氧化铝基表层镁铝尖晶石的研究──Ⅰ．表层镁铝尖晶石的相结构、孔结构、表面酸性及负载钯的化学状态

对＜１０００℃焙烧的γ－Ａｌ２Ｏ３载镁体系进行了相表征，发现在基质氧化铝上形成了表层镁铝尖晶石，具有“原尖晶石结构”的γ－Ａｌ２Ｏ３则在＜１０００℃保持物相不变．进一步研究了这种氧化铝基表层镁铝尖晶石的孔结构、表面酸性以及负载耙的分散与化学状态，结果表明：氧化铝基表层尖晶石的孔结构和表面酸性由构成的氧化铝基决定，并随温度变化，表层尖晶石仅可稳定氧化铝基的物相，与其孔性质和酸性无关；负载在氧化铝基表层尖晶石上的钯，主要分布在表层镁铝尖晶石上，有强的载体一金属相互作用，以Ｐｄ０和Ｐｄ２＋两种状态存在．     

几种尖晶石型氧化物纳米粉体的制备及气敏性

采用化学共沉淀法合成了４种尖晶石型复合氧化物ＭＦｅ２Ｏ４（Ｍ＝Ｃｕ＾２＋，Ｚｎ＾２＋，Ｃｄ＾２＋，Ｍｇ＾２＋），Ｘ射线粉末衍射分析，透射电镜及比表面测定等表征结果表明它们均具较大比表面积的纳米粉体，平均粒径〈５０ｎｍ，将样品做成厚膜型气敏元件，测定了其对乙炔，液化石油气，一氧化碳、氢气和乙醇等还原（可燃）性气体的气敏特性。     

LiAl0.03Mn1.97O4的流变相辅助微波合成以及电化学性能

采用一种特殊微波合成法，流变相辅助微波合成法，制备了结晶度好、纯度高的尖晶石相的锂离子电池正极材料LiAl0.03Mn1.97O4。对其进行了XRD分析和SEM研究，并就结构、形貌与传统固相法制备的LiMn2O4、LiAl0.03Mn1.97O4进行了比较。采用这种流变相辅助微波合成法制备的LiAl0.03Mn1.97O4具有优良的电化学性能，电化学性能测试表明，这种材料具有比较高的首次放电容量（115mAh／g）以及良好的可逆性、优异的循环性能，25次循环结束比容量几乎不变，保持在115mAh／g左右，衰减性得到很好的改善。