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金属氧化物范文1
非金属氧化物不一定是酸性物,如CO、NO等。酸性氧化物是一类能与水作用生成相应价态的酸,或与碱作用只生成一种相应价态盐和水的氧化物,其属于酸酐。
酸性氧化物多数能跟水直接化合生成含氧酸,少数酸性氧化物(SiO₂)不能直接跟水反应。酸性氧化物一般由非金属直接氧化或含氧酸、含氧酸盐受热分解制得。
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金属氧化物范文2
在电池的充放电过程中,电极材料体积的显著变化容易导致结构的塌陷[13-15],开发嵌锂后结构稳定的材料是解决这一问题的关键。Wang等指出,空心圆锥形结构可以有效缓解充放电过程中结构应力和体积变化[16],从而显著提高其循环稳定性。受该工作启发,本研究组通过引入碳来调整高价锰被二价锰离子还原的速率,利用水热法和Ostwaldripening机理实现低结晶度氧化锰的溶解再结晶,以及结构导向剂对晶体的诱导生长,然后通过反应器内温度场、浓度场控制,使其满足氧化锰圆锥形结构生长所需要的动力学条件,成功制备了氧化锰空心圆锥体/碳纳米复合材料[17],如图1所示;作为锂离子电池负极材料,表现出高的电化学性能。在此基础上,进一步利用复合材料中的碳加速氧化锰的还原速率,从而显著降低嵌锂温度(380°Cvs.700°C),成功地将氧化锰/碳复合材料转变成单晶锰酸锂空心圆锥体锂离子电池正极材料。表现出高的比电容量(127mAh•g-1vs.理论容量148mAh•g-1)、高功率性能(100mAh•g-1,50C)和优异的循环稳定性(>1000次)[18]。因为赝电容材料的电化学反应仅仅发生在材料的表面,减小颗粒尺寸还可以显著提高材料的电化学活性[19-21]。本研究组利用结构导向剂对晶面的诱导生长,通过控制反应物界面温度浓度梯度,制备了多种超细超薄层状化合物,显著提高了其电化学活性。采用双表面活性剂六亚甲基四胺和水合肼对晶面进行诱导生长,并控制界面的反应-扩散速率,利用水热反应实现了不同厚度氢氧化镍纳米片的可控制备及自组装,得到的超薄氢氧化镍纳米片组装形成的花状结构具有最优异的电容特性,明显优于较厚纳米片的组装体[22];基于水热环境中强碱溶液对二氧化锰纳米线表面微区的反应-扩散速率,制备出具有超高长径比的超细二氧化锰纳米线(直径约3-6nm),显著提高了其比电容量[23],且其电化学性能优于Tang等和Xiao等课题组报道的二氧化锰纳米带[24]、纳米管[25]等结构;通过控制反应速率和氧化锰的晶体生长习性,通过简单的液相法合成了具有不同结晶度的超薄二氧化锰层状结构,研究结果表明氧化锰的结晶度越低、比表面积越大,其比电容量越高[26]。通过构建超薄超细的纳米结构以及新型稳定的空心结构来提高电极材料的电化学活性和稳定性是切实可行的。超薄超细纳米结构可以提供更高的比表面积和电化学反应效率,进而提高活性材料利用率及其电化学性能;空心圆锥形结构可以存储大量的电解液,保证快速的电子离子传输,并能够有效缓解电极材料在充放电过程中的结构应力和体积变化,提高其稳定性。
2界面限域反应控制制备金属氧化
物嵌入介孔碳杂化材料氧化锰作为典型的过渡金属氧化物储能材料,具有高理论容量、廉价等优势;但是,当氧化锰应用于超级电容器电极材料时,其电导率低、且在电化学反应过程中容易导致锰离子的部分溶解(2Mn3+Mn4++Mn2+),导致其功率特性和循环性能比较差,阻碍了其在电化学领域中的应用[27,28]。目前,解决这些问题的主要方法是将MnO2负载在导电化合物的表面。例如,Guo等成功地将MnO2负载在导电高分子/石墨烯复合物的表面[29],Xia等将MnO2纳米片生长在碳纳米管外表面[30]。采用上述方法虽然可以显著提高MnO2的电化学活性,但是复合材料的比电容量小,且MnO2留在外部,锰离子的部分溶解问题仍然存在。针对这些不足,本研究组提出了制备金属氧化物嵌入介孔碳纳米杂化材料的思路(如图2a所示)[31,32],这种结构不仅体现了介孔碳高功率特性与金属氧化物高能量特性之间的强耦合作用,而且避免了金属氧化物与电解液的直接接触,从而有效缓解了充放电过程中的溶解问题。制备过程主要利用多巴胺构筑固-液反应界面,借助聚多巴胺的氨基和羟基与金属离子之间的络合反应生成金属有机化合物,通过碳化过程创新性地制备了金属氧化物嵌入介孔碳杂化材料,如图2b-2c所示;氧化锰嵌入介孔碳杂化结构复合材料的比电容量高达266F•g-1,在60A•g-1的大电流密度下比电容量仍保持150F•g-1,明显高于纯MnO2纳米线(75F•g-1,20A•g-1);经过1200次循环后比电容量也没有明显下降的趋势,显著提高了其循环稳定性。在此研究工作的基础上,本研究组还进一步设计制备了异质结构豆荚状氧化锰/碳纳米复合材料[33],有效解决了锂化反应过程中材料体积显著膨胀所造成的活性材料部分溶解和结构破坏等问题。在材料的制备过程中,利用多巴胺易于成膜的特点,借助氧化锰前驱体纳米线和氧化锰纳米线结晶度的不同,控制碳化过程中温度分布,使氧化锰前驱体纳米线发生原位分解,并断裂成高结晶度的氧化锰纳米颗粒,从而实现了豆荚状氧化锰/碳异质结构的制备,且颗粒与颗粒之间存在大量的空隙。作为锂离子电池负极材料,这种豆荚状结构比氧化锰纳米线、氧化锰/碳核壳纳米线表现出具有更高的容量和充电、放电倍率性能,且经过1000次连续充放电测试,循环前后电极材料的结构保持高度一致性。基于多巴胺易成膜的特点,利用多巴胺构筑固-液反应界面,来制备金属氧化物嵌入介孔碳杂化结构是一种方便可行的方法。该方法可以有效提高金属氧化物的电导率,并缓解其在电解液中的部分溶解,进而提高电极材料的循环稳定性。
3新颖三维结构的多元复合电极材料
对于纳米材料制备过程,通过组装等方法形成具有特定结构的复合材料体系具有重要意义,因为组装体系表现出的特异理化性能,使其在新能源等领域显示出了良好的应用前景。Chen等利用超声自组装法成功制备了还原氧化石墨烯-MnO2空心球复合材料[34],Zhu等利用静电自组装制备了石墨烯包覆蜂窝状MnO2纳米球[35]。但是,由于石墨烯不可避免地发生再堆叠以及MnO2与之界面只是物理作用力结合,导致二者的电容性能并不是很理想。因此,目前设计和制备具有显著协同效应和良好界面结合的异质结构并不容易实现。本研究组利用不同种类结构单元之间的协同效应及其界面耦合作用增强复合材料的电化学性能,借助高锰酸钾溶液的强氧化性与固液界面的化学反应速率控制,组装了具有特定结构的rGO/CNTs/MnO2等三维复合材料体系。为进一步提高氧化锰材料的大电流充放电能力,本研究组提出了通过在还原氧化石墨纳米片表面生长碳纳米管,构建氧化锰电子快速传递三维网络通道。基于CVD法在还原氧化石墨纳米片表面控制生长碳纳米管,有效避免了还原氧化石墨的再堆积,利用高锰酸钾溶液的强氧化性实现超薄氧化锰纳米片在碳骨架表面的生长,制备得到rGO/CNTs/MnO2三元纳米杂化材料(图3a)[36]。作为超级电容器电极材料时,在60A•g-1的大电流密度下,比电容量仍保持222F•g-1,明显高于单一组分的氧化锰超薄纳米片(仅52F•g-1)。基于上述研究工作,研究者进一步利用高锰酸钾强的氧化性在氢氧化镍(Ni(OH)2)纳米线和聚苯胺(PANI)纳米纤维表面构筑固-液反应界面,通过调节反应物浓度、反应温度、搅拌速率等控制其反应和扩散速率,从而控制氧化锰在固体表面的成核生长,实现了超薄二氧化锰纳米片均匀生长在Ni(OH)2纳米线[37],以及超细二氧化锰纳米颗粒负载在导电PANI纳米纤维(图3b-c)[38],长时间超声测试后复合材料结构保持完整,其界面结合牢固。电化学测试结果表明复合材料的电化学性能明显优于单一组分,各组分之间表现出明显的协同效应。
4结论
金属氧化物范文3
【关键词】金属氧化物避雷器;在线监测系统;重要探究
避雷器,主要是用来保护雷电产生过电压波按照线路侵入配电所或者其它建筑内,防止其威胁到受保护设施的绝缘。在实际应用过程中,避雷器通常都和被保护的设施进行并联,并且在被保护的设施电源一侧。如果线路发生威胁设施绝缘过电压时,避雷器火花间隙便会被击穿,或者由高阻值转变为低阻值,使过电压释放到地面当中,最终保护相关设施。现今较为常用的避雷器主要是金属氧化物避雷器,这是一种无火花间隙的新型避雷器。在工频电压状态下,这种避雷器能够表现出很大的电阻值,并能够极快遏制工频续流,所以不再需要火花间隙便能够熄灭掉电弧。当处于过电压状态时,它便会呈现出很小的电阻值,如此一来便释放了雷电流,然而,将其应用于电力系统中,却也存在着诸多问题。以下笔者将结合多年实践经验,针对金属氧化物避雷器在线监测系统进行探究。
一、金属氧化物避雷器在线监测的前景
将来发展主要是,在总监控室内部,总监控系统将统一对各子监测系统进行管理,并且根据实际需要循环读取每个被监测设施的信息,综合多个状态监测量,智能化分析、诊断出每一被监测设施的运行状况,凭借友好的人机界面向用户展示出相关信息,最终通过因特网再把有关信息传输至上一级监测中心,当前国产金属氧化物避雷器在线监测系统仍旧处在不成熟的初级监测阶段,和上面所阐述的前景存在着较大的差距以及发展空间。伴随智能电网建设的快速发展,各种在线监测系统的大集成以及大融合最后形成智能、综合诊断系统,成为了将来在线监测系统发展的一个必然潮流。
二、金属氧化物避雷器监测的基本原理
金属氧化物所承受的电网电压含有谐波电压,并且闸片等效电路内等效电容拥有良好的线性度,流经等效电阻的电流等于电网电压和等效电阻的比值。基于等效电阻为非线性,因此阻性电流内将包含各次谐波电压。
在电网电压处于理想状态下时,氧化锌闸片有功损耗只和阻性电流内的基波阻性电流有关联,因而阻性电流基波分量所出现的有功损耗其实才是氧化锌闸片出现发热以及老化的原因。
从上述分析来看,若电网电压包含谐波电压分量,金属氧化物避雷器老化以及发热的是由阻性电流出现有功损耗导致的。在电网电压处于理想状态下时,金属氧化物避雷器老化、发热则是由基波阻性电流有功损耗造成的。通常情况下,金属氧化物避雷器老化及发热主要表现为其阻性电流的增大,因此若想了解金属氧化物避雷器老化和发热状况,一种较好的方式就是测量其阻性电流。所以,阻性电流内基波分量便是判断金属氧化物避雷器老化、发热的重要参考。
三、金属氧化物避雷器在线监测系统整体方案的设计
在金属氧化物避雷器在线监测系统中,拥有2台金属氧化物避雷器在线监测仪器,其中三相母线电压均为110kV。首先,经过变压器将电压转变为57.7V,在送至电压互感器,从电压互感器出来的电压值为0.5V。把电流传感器直接串联在金属氧化物避雷器的下方,能够获得全电流信号,其中电流传感器的变比为1.500.然后把所得到的电压信号以及电流信号送至金属氧化物避雷器在线监测仪器,测量出全电流、阻性电流、环境温湿度、金属氧化物避雷器动作次数等数据,并作出保存、显示、故障判断以及报警,直到上位机召唤数据。其中一台金属氧化物避雷器在线监测仪器经过485接口把485总线接至GPRS DTU,利用无线网络把数据发送至公司,而另外一台金属氧化物避雷器在线监测仪器经过485接口把RS-485总线利用电平转换连接至监控室。
(一)选用测量方法
经过分析金属氧化物避雷器在线监测方法,发现总泄露电流法存在灵敏度较差、测量结果不精确等问题;而补偿方法又极易受到相间作用的影响。因此,笔者在此运用了基波阻性电流法测量出阻性电流,此方法可以从阻性电流内区分出阻性电流的基波分量,基波电流分量大体上能够准确体现出氧化锌避雷器的具体运行状况,可以有效防止电网内谐波分量所产生的影响,同时还可以排除相间干扰对于测量结果的影响。
(二)数据传输方式
1.有线数据传输方式
这一方式包括双绞线方式、光纤方式以及同轴电缆方式等等。运用双绞线进行通讯通常都是总线结构,例如,RS-442和RS485均为此类总线结构。文章中所提到的均为RS-485标准,其具体特点为:
A.电气特点。逻辑“0”表示两线之间电位差是-2V至-6V,逻辑“1”表示两线之间电位差是2V至6V。并且接口信号电平电位差低于RS-238,这样一来便难以损害接口电路中的芯片,并且这类电平便于连接TTL电平。
B.RS-485接口总线最多能连接128各收发器,如此一来用户就能通过单一RS-485接口建立设施网络。
C.RS-485所需2个终端电阻,并且阻止应和传输电缆的特性阻抗相等。
2.无线数据传输方式
通用分组无线业务(英文简称为GPRS),这是一种介于第二代和第三代间的技术种类,一般情况下称为2.5G,主要通过GSM网来实现传输。 通用分组无线业务拥有诸多优势,如按量计费、实时在线、登录快捷、传输高效等等。用户设施通过两种连接方法连接到通用分组无线业务终端,通用分组无线业务终端能够和GSM基站进行通讯,然后和SGSN以及GPRS网关支持节点间应用GPT进行通讯,最终由SGSN传输至移动台。
四、结语
综上所述,金属氧化物避雷器是电力系统过电压保护的主要装置,并且其性能状况将会对电力系统运行发挥着极其重要的作用,因此针对金属氧化物避雷器实施在线监测,以此充分了解其运行状况,及时发现避雷器所出现的异常行为以及事故问题具有必要性。此外,针对金属氧化物避雷器实施在线监测通常是监测其阻性的电流变化,最终保证整个电力系统能够安全、稳定运行。
参考文献
[1]朱星宇,邓世建,柏科.金属氧化物避雷器监测与诊断技术分析[A].第十六届全国煤炭自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C].2006.
[2]周龙,陈继东,文远芳,詹琼华.金属氧化物避雷器检测与诊断技术中的信号处理方法分析[J].电瓷避雷器,2009(04).
[3]王保山,陈国强,汤霖,张志伟,熊易,张曦,左中秋,陈立,贾锦朝.交流特高压避雷器用监测器动作特性研究[J].高电压技术,2008(11).
金属氧化物范文4
关键词:110kV;复合外套;金属氧化物避雷器;故障;处理
引言
由于具有防爆能力强、耐污、轻便和密封好等优势,110kV复合外套金属氧化物避雷器在电网建设中得到了广泛的使用。而一旦避雷器出现了故障,就将引发母线、变压器停电等事故,继而给电网运行造成较大的影响,但由于该类型的避雷器存在一定的泄漏电流增大缺陷,所以导致了避雷器故障的时常发生。因此,有必要对110kV复合外套金属氧化物避雷器的故障原因进行分析,并寻找相应的对策进行故障的处理,继而为电网的安全运行提供更多的保障。
1 110kV复合外套金属氧化物避雷器故障分析
1.1 避雷器常见故障
在现实生活中,110kV复合外套金属氧化物避雷器具有良好的防爆性、耐污性、密封性和安装便捷性,可以保护线路和设备免受瞬态过电压的危害,所以在配电网中得到了广泛的使用。在导线遭到雷击后,避雷器将会将电荷带入大地,继而保证电网的安全运行,但在使用的过程中,避雷器也会出现阀片破碎、侧闪故障、内部放电、爆炸和老化损坏等故障。而此时,利用在线漏测电流检测装置进行避雷器的检测将发现,避雷器可能会出现不正常的发热、温度分布不均匀、局部温度升高或降低等现象,并且带电测试后的阻性电流峰值也将变大。而这样的避雷器的绝缘已然劣化,因此无法给配电网的运行提供保障。
1.2 避雷器故障原因
110kV复合外套金属氧化物避雷器由复合外套、阀片固定部件和阀片这三部分组成,而每个部分的工艺和质量都将对避雷器的质量造成影响。所以,一旦其中一个部件出现质量问题,就容易引起避雷器故障。首先,避雷器的复合外套由高分子硅橡胶材料制成,而制作的过程采用了芯体与硅橡胶的粘结工艺。在加工的过程中,使用三元乙丙橡胶或加入硅粉等材料可以使加工成本得到有效降低,但却会导致外套电性能和老化性能的降低。而设备一旦过早老化,就会出现电压分布不均匀和局部发热等问题。所以,如果复合外套的材料质量不高,避雷器就容易出现故障。其次,避雷器的密封性能主要由芯体结构决定。就目前来看,阀片固定部件的芯体结构有热缩管式、玻璃丝布外表涂稀释环氧和玻璃布管防爆式等等。而一旦避雷器的密封性较差,就会导致避雷器受潮,继而影响避雷器的绝缘性能。所以在避雷器出厂之前,需要利用合成材料将避雷器上的注胶排气孔封死,继而确保避雷器的封闭性。但是,为了降低加工成本,一些厂家在生产避雷器时会使用不合格的材料,继而使避雷器的质量受到影响。再者,避雷器的阀片制作对生产环境、工序管理、原料选用和工艺都有较高的要求,一旦中间出现了问题,则将影响阀片的质量,继而引发避雷器故障[1]。此外,受潮是导致避雷器性能下降的主要原因。除了加工制作工艺的问题,避雷器在安装的过程中也有可能因冷胀内缩而受潮。同时,如果安装过程中密封性不严,也将导致避雷器受潮,而在避雷器轻微受潮时,阀片电容将变大,继而导致元件的阻性电流增大。在严重受潮时,则将导致避雷器内部结露,继而引发放电、爆炸等事故。
2 避雷器故障的处理
2.1 制定避雷器检验计划
为了及时发现并处理导致110kV复合外套金属氧化物避雷器故障的因素,相关单位应该制定避雷器的检验计划。一方面,需要进行避雷器型号和出厂时间的统计,以便完成对同批次的避雷器的制造隐患和产品缺陷的检测。其次,针对运行时间超过十年的避雷器,需要制定周期检验计划,而检验的内容包括带电测试和红外普查[2]。在必要的情况下,可以进行停电试验。而在有条件的情况下,则需要尽量早的完成避雷器的更换。此外,运行时间超过十年的避雷器已经老旧,所以其缺陷发展相对较快,容易在一年内从微小缺陷演变成避雷器故障。所以,按照泄漏电流测量周期为4.5年的规定,需要及时完成避雷器的停电试验计划的安排。
2.2 加强避雷器的日常巡检
除了制定相应的检查计划,还需要加强避雷器的日常巡检,以便及时排除避雷器故障。一方面,需要加强对避雷器泄漏电流测试装置的监视。具体来讲,就是在检修前每天观察避雷器在线监测表显示的泄漏电流值,并做好每月的记录。而一旦发现有异常增长的现象,则需要测量避雷器的阻性电流值和功率损耗[3]。另一方面,在进行半年一次的红外测温和带电测试时,需要注重观察泄漏电流的波形。一旦在测试中发现数据或误差变化,则需要完成各类数据的综合分析。而在测试的各项数据都有一定的变化趋势时,则需要进行避雷器的停电检查。
2.3 做好避雷器的故障预防
在进行避雷器的周期测试时,需要做好避雷器故障预防。一方面,在红外检测时,不同类型避雷器具有不同的灵敏度。在避雷器产生过热缺陷的情况下,会出现局部发热现象。但是由于热量有限,所以设备外部的温度变化较小,继而难以被检测出来。因此,当检测到的相间温度差别或同一避雷器的上下端温差只要超过3℃,就需要结合其他测试数据进行分析。而这样一来,就可以及时发现不够灵敏的避雷器的过热缺陷,并避免该种设备缺陷发展成故障。另一方面,在带电测试的过程中,需要适当引入局部放电检测,以便及时了解避雷器的受潮情况,继而进行避雷器故障的预防。具体来讲,就是使用能够检测出避雷器泄漏电流原始变形的测试仪器,以便显示出现避雷器的局部放电情况,但如果避雷器处于放电初期,由于放电频率小于仪器采样频率,所以将难以检测到避雷器内部是否存在放电信号。因此,除了密切关注测试时的泄漏电流原始波形变化,还要结合其他检测数据进行避雷器局部放电情况的检测[4]。此外,在测试结束后,需要进行避雷器运行状态的评估。而一旦避雷器的运行状态不佳,则需要适当缩短避雷器的试验周期,并完成避雷器的泄漏电流的进一步检测,以便及早发现避雷器是否劣化和受潮,继而完成避雷器故障的及早处理。
3 结束语
总而言之,在配电网运行的过程中,避雷器可以降低电网的雷击灾害,所以对配网安全运行起到了至关重要的作用,但在实际生活中,避雷器的质量和性能不能得到统一,所以也会因受潮、雷击而发生故障,继而给电网的安全运行带来威胁。所以,相关单位需要进行避雷器故障原因的分析,继而制定有效的策略进行故障的预防和处理。因此,文章对110kV复合外套金属氧化物避雷器故障及处理问题展开的研究,可以为避雷器的检修人员提供一定的指导。
参考文献
[1]马丽军,赖靖胤,金鑫磊.一起110kV氧化锌避雷器运行故障的分析及对策[J].浙江电力,2012,8:82-84.
[2]王桂裕.配网避雷器雷害故障原因分析和应对策略解析[J].山东工业技术,2014,21:134.
金属氧化物范文5
(1.赤峰学院 化学化工学院,内蒙古 赤峰 024000;2.赤峰市第二实验中学)
摘 要:氧化石墨烯具有的层状单原子以及一个庞大的二维结构,能够连接各种有机、生物分子进行化学修饰,并且促进了在生物体系的实际应用.氧化石墨烯优于其他碳纳米材料,是因为它所拥有的平面结构以及π共轭体系.本文通过π-π堆积作用设计合成了一种氧化石墨烯-金属钯的大环化合物的复合物,并分别对氧化石墨烯、金属钯的大环化合物、氧化石墨烯-金属钯的大环化合物的复合物进行了红外光谱表征以及利用紫外光谱的变化情况进一步说明氧化石墨烯和金属钯的大环化合物是能够复合到一起的.
关键词 :氧化石墨烯;金属钯的大环化合物;π-π堆积;合成
中图分类号:O643.32文献标识码:A文章编号:1673-260X(2015)01-0006-03
氧化石墨烯一个非化学计量的二维的碳片[1-3],氧化石墨烯自身具有共价用的环氧化物、羧基等官能团[4-6].在溶剂中,氧化石墨烯和分子经过一个复杂的离子和非离子之间相互作用[7-9].氧化石墨烯被认为是一个弱酸型阳离子交换树脂,由于存在可电离的羧基.使其允许和金属阳离子或带正电荷的有机分子进行离子交换[10].
氧化石墨烯它所拥有的平面结构以及π共轭体系[11-13],可以通过非共价键作用组成一些具有生物活性的纳米超分子[14-17],例如,报道过的单壁碳纳米管和用聚乙烯、乙二醇、定向剂和化学药物修饰的氧化石墨烯通过非共价键连,其在生物体内特定细胞杀死和抗癌活性方面均有良好的效果[18-20].而且,在功能性纳米级氧化石墨烯的表面具有两个抗癌药物要比具有一个抗癌药物对癌细胞会产生更强的毒性[21-25].这将使以石墨烯为基础的纳米载体在提高治疗效率和潜在的临床优势方面有更显著地作用.
在本文中,我们通过π-π堆积作用设计合成了一种氧化石墨烯–金属钯的大环化合物的复合物.
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
所用仪器:TU-1810型紫外-可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司);F96荧光分光光度计(上海棱光技术有限公司);Mercury Vx300核磁共振仪(Varian公司); ThermoFisher红外光谱仪IDS5(ThermoFisher).
浓硫酸(H2SO4),硝酸钠(NaNO3),高锰酸钾(KMnO4),双氧水(H2O2),氢氧化钠(NaOH),无水乙醇(CH3CH2OH),所用试剂均购自北京德威纳生物技术有限公司;所用试剂均为分析纯试剂.
1.2 GO的制备
hummen法制备GO[26-28],把1.0555g石墨和0.5368g硝酸钠被混合加入到24ml的95%硫酸中,反应在250ml圆底烧瓶中进行,把此混合物在冰浴中继续搅拌30min.把3.0199g高锰酸钾加入到此悬浮物中,添加的速率要慢,大约加1个小时左右.加完后,撤走冰浴,控温在20℃以下,搅拌一个晚上.加30ml的蒸馏水之后,放在控温98℃的油浴锅中,搅拌一天,从早上8点30分到20点30分.然后加50ml的30%的过氧化氢.反复水洗、离心,洗到不含硫酸根离子,取离心后的上清液加乙酸钡检验硫酸根离子是否除尽.最后用乙醇洗涤两次,在50℃以下干燥即可得到灰色的GO.取少量的上述灰色固体和溴化钾研磨之后测其红外光谱.
1.3 硝酸根配位的三核金属钯环化合物的制备
三核硝酸根进行配位的环钯化合物[29],我们通过以下的步骤合成.二氯甲烷做为该反应的溶剂,1化合物和2,4,6-三(4-吡啶基)-1,3,5-三嗪(tpt)制得了2化合物[Pd{(4-R)C6H4CH=NC6H3-2,6-i-Pr2}(Cl)]3(tpt)(Scheme 1-1).
然后,2化合物在避光下用CH2Cl2/CH3OH做溶剂和硝酸银进行反应,就可以得到3化合物[Pd{(4-R)C6H4CH=NC6H3-2,6-i-Pr2}(ONO2)]3(tpt)(R=OMe)(Scheme 1-2).
1.4 氧化石墨烯–金属钯的大环化合物的复合物的制备
取31.1mgGO加入到100ml的圆底烧瓶中,用10ml的量筒取5ml的去离子水,将其加入到圆底烧瓶中.在20℃时用40HZ的超声波振荡大约30min,然后加3.0ml的2%Na2CO3溶液,将此混合液先搅拌10min,再超声处理20min,此时所得混合液的PH=11,然后把所得的溶液继续搅拌,从晚上6点30一直搅拌到第二天上午的7点30.过量的碳酸钠通过离心洗涤的方法除去,用去离子水洗到溶液的PH=7~8为止,把离心后得到的上清液倾倒掉,得到固体的Na+GO-.另取17.3mg的金属钯的大环化合物将其溶于3ml的DMF中,得到淡黄色的溶液.(开始时微溶,搅拌15分钟左右溶解.)然后把得到的固体Na+GO-加入到此溶液中,先搅拌一会,再控温在20℃超声3小时.过量的有机物通过离心的方法用DMF洗涤除去,通过测定每次洗涤后的上清液的紫外光谱来确定金属有机配合物是否除尽.最后把得到的悬浊液离心之后得到的黑色胶状固体物质[30-32],温度控制在50℃以下进行干燥一到两天,并进行表征.
2 结论
我们制备了金属钯的大环化合物与石墨烯的复合物.可以通过以上红外光谱和紫外光谱的变化情况说明该复合物是可以合成的,氧化石墨烯具有较大的比表面积其表面又带有丰富的官能团,因而有优异的复合性能[33].尤其把氧化石墨烯经过改性或者是还原后,能够在聚合物的基体中形成纳米级分散.因而通过与石墨烯的复合,可以改变聚合物基质的力学、流变、可渗透性和降解稳定性等方面性质[34].另外,由于氧化石墨烯成本低廉,原料易得,制备它的复合物会更具有竞争优势.目前已有很多关于氧化石墨烯复合材料的一些相关报道,例如:能源行业的燃料电池使用的储氢材料,在合成化学工业里的微孔载体催化剂,导电塑料,导电涂料等以及防火阻燃材料等.我国石墨矿产的资源储量大,质量优等,产量和出口均位居世界首位.但与石墨相关的深加工技术反而比较落后.加大研发力度,提高产品附加值,进而使石墨烯及其复合材料能尽早地应用于国民经济各部门.
参考文献:
〔1〕GEIM A K,NOVOSELOV K S.The rise ographene[J].NatureMaterials.2007,6:183.191.
〔2〕Han Y,Lu Y.Preparation and characterization of graphiteoxide/polypyrrole composites[J]. Carbon,2007,45(1 2):2394.2399.
〔3〕Cassagneau T,Guerin F,Fendler J H.Preparation and charac-terization of ultrathin films layer-by-layer self-assembled from graphite oxide nanoplatelets and polymers[J].Langmuir,2000,16(18):7318-7324.
〔4〕Szabo T.Szeri A,Dekany I.Composite graphitic nanolayers prepared by self-assembly between finely dispersed graphite oxide and a cationic polymer[J].Carbon,2005,43(1):87-94.
〔5〕Matsuo Y.Preparation of intercalation compounds of gmphite oxide[J].TANSo.2007(228):209-214.
〔6〕schniepp H c,Li J L,McAllister M J,et a1.Functionalized single graphene sheets deriVed fmm spliIting gmphite oxide[J].J Phys Chem B,2IX)6,110(17):8535-8539.
〔7〕szabo T,Tombacz E,Illes E,et a1,Enhanced acidity and pHdef) endent surl-ace charge characterization of successiVely oxidized graphite oxides[J].cart’on.2006,44(3):537-545.
〔8〕Lerf A,Buchsteiner A,Pieper J,et a1.Hydration behaVior and dynamics of water molecules in graphite oxide[J]. Joumal of Physics and Chemistry of Solids.2006:1106-1110.
〔9〕He H,l(1inowski J,Forster M,et a1.A new stnlctural model for graphjte oxide[J].chemical Physics Letters,1998.287(1-2):53-56.
〔10〕Lei Hua,Weihua Kai,Yoshio Inoue.Synthesis and characterization of poly(s-caprolactone)-graphite oxide composites [J].Journal of Applied Polymer science.2007,106(3):1880-1884.
〔11〕weihua Kai,Yuuki Hirota,Lei Hua,et a1.Thermal and me.Chanical properties of a poly(-caprolactone)/graphite oxide composite[J].Journal of Applied Polymer Science,2008.107(3):1395-1400.
〔12〕Bissessur R,Liu P K Y,Scully S F.Intercalation of polypyrrole into graphite oxide[J].Synthetic Metals,2006,156(16-17):1023-1027.
〔13〕Buchsteiner A.Lerf A,Pieper J.water dynamics in grnphite oxide investigated with neutmn scatte ring[J].J Phys chem B,2006.110(45):22328-22338.
〔14〕Teplykh A E,BogdalloV s G,DorofeeV Y A.et a1.structumlstate of expanded graphite prepared fmm intercalation com-pounds[J].crystallogr Rep,2006,5l:562-566.
〔15〕Herrem-AJonso M.Abdala A A,McAllister M J,et a1.Inter-calation and stitching of graphite oxide with diaminoalkanes[J].LangmuIr.2007,23(21):10644-10649.
〔16〕Matsuo Y,Hatase K,Sugie Y.Monomer emission from pyrene adsorbed in surI´actant-intercalated graphite oxide[J]. ChemCommun.1999(1):4344.
〔17〕Matsuo Y.Fukutsuka T,sugie Y. Monome ric dispersion of covllently attached pyrene chmmophores in silylated gmphite oxided[J].Chem Lett.2006,35(5):530-531.
〔18〕xu c,wu x,zhu J,et a1.synthesis of amphiphilic graphite oxjde[J].carbon,2008,46:386-389.
〔19〕Kotov N A,Dekany I,Fendler J H.ullrathin gmphite oxidepolyelectrolyte composites prepared by self-assembly:Transition between conductive and non-conductive states[J]. Adv Mater,1996.8(8):637-641.
〔20〕Ding R,Hu Y,Gui Z,et a1.Preparation and characterization of polystyrene/graphite oxide nanocomposite by emulsion poly-merization f J J.Polymer Degradation and Stability,2003,81(3):473-476.
〔21〕Wang W-P.Pan C-Y.Preparation and characterization of poly-Styrene/graphite composite prepared by cationic grafting poly-merizationl [J].Polymer,2004,45(12):3987-3995.
〔22〕Matsuo Y,Niwa T,sugie Y.Prepamtion and characterization of cationic su-ctant-intercalated graphite oxide[J].carbon,1999,37(6):897-901.
〔23〕傅玲,刘洪波,邹艳红,等.Humme法制备氧化石墨时影响氧化程度的工艺因素研究[J].炭素,2005(4):10-14.
〔24〕Han z D,wang J Q.Preparation of graphite oxide and its or.ganic modi6cation[J].chin J Inurg chem,2003,19(5):459461.
〔25〕stankoVich s,Piner R D,Nguyen s T,et a1.synthc s.s and exfoIiation of isocyanate-treated gmphene oxide nanopIatelets[J].Carbon,2(M)6,44(15):3342-3347.
〔26〕Xu J Y,Hu Y,Song L,et a1.Preparation and characterization of poly(vinyl alcohol)/graphite oxide nanocomposite[J].Carbon.2002,40(3):450-451.
〔27〕Seredych M,Pietrzak R,Bandosz T J.Role of graphite oxide(GO)and polyaniline(PANI)in N02 reduction on GO-PANIcompositesl[J].Ind Eng Chem Res,2007,46(21):6925-6935.
〔28〕Bissessur R,Liu P KY,White W,et a1.Encapsulation of polyanilines into graphite oxide[J].Langmuir,2006,22(4):1729-1734.
〔29〕王雨.基于环金属化钯的有机金属大环化合物的合成与表征[D].辽宁大学:化学院,2012.
〔30〕杨建固,牛文新,李建没,等.聚苯乙烯/氧化石墨烯复合材料的制备与性能[J].高分子材料科学与工程,2005,21(5):55-58.
〔31〕邹艳红,吴婧,刘洪波,等.聚苯胺/氧化石墨的合成及其在DNA识别上的应用[J].新型炭材料,2005,20(4):360-364.
〔32〕徐加艳,胡源,宋磊,等.聚丙烯酰胺/氧化白-墨纳米复合材料的制备及其表征[J].火灾科学,2001,10(2):92-94.
金属氧化物范文6
【关键词】:有色金属;化学污染;海洋环境危害
【引言】:我国的经济正在快速发展,工业更是蒸蒸日上。但伴随而来的是大量的工业废水。工业废水中含有大量的重金属,使得我国水体的重金属污染愈加严重。如何对含有重金属的废水进行无害化处理,如何将重金属从废水中分离出来是一项富有挑战性的课题。含有重金属的废水在排放前必须经过处理。因此要做到将重金属废水的无害化处理和资源化利用相结合,处理废水的同时将资源进行回收利用。
1有色金属化学污染及其危害
海洋有色金属污染,是指一些比重大的金属经过各种途径流入海洋造成的污染,主要的污染物有汞、镉、铅、锌、铜等。海洋有色金属污染包括自然界当中不可避免的因素,但是更为严重的确是人类活动造成的污染,主要以工业废水和废物的形式流入海洋,包括工厂废水、生产污水、矿山废水、重金属农药以及煤炭等燃烧放出来的有色金属,通过降水等进入海洋。植物和动物体内积累一定比重的有色金属,对其本身没有十分明显的危害,但是人类食用了以后确是有毒的,甚至是致命的。
现如今,在工业和农业生产中,铅锌汞镉铜等有色金属的使用越来越广泛,对海洋造成的污染日益加重。同时由于海水含有丰富的矿物质,在海洋化学资源开发的过程中也使用了大量的吸附剂,如硫酸铅、方铅矿、碱式碳酸锌等,都会通过化学反应替换海水中的有用物质。显而易见,这些吸附剂本身就含有有色金属元素,排入海水也会造成有色金属污染。
据计算,全球每年排入海水当中的汞在过去100年间,人为排放导致全球洋面下100米深的海水中汞含量增加了一倍。在更深的水域,汞浓度增加了25%,人们吃了受污染的鱼类,等同于直接食汞,因此恼飧鼋嵌壤此担水环境也是人类健康的重要环节。如,经常吃含有汞的鱼虾等,就会得水俣病。长期接触镉化合物,就会出现神经质、倦怠乏力、头疼恶心等症状。镉还能破坏人的心脏,造成骨骼中钙含量的降低,形成易脆骨骼;铅主要损害造血、神经、消化和心血管系统,进一步引起身体功能的衰竭
2有色金属矿山重金属废水深度处理技术
2.1电化学法技术分析
对于电化学法而言,主要是在电场作用下金属电极所产生阳离子进入水体的现象,在整个过程中会发生一系列的物理化学反应,通过电化学原理的处理及运用,可以实现有色金属矿山重金属废水的科学处理。例如,在废水处理的过程中,通过投加药剂可以实现沉淀法―污泥回流技术,实现对重金属废水的处理。在水质波动的状态下,由于加药存在着一定的不可控因素,所以,当发生重金属元素Cd、As无法达标的情况,需要在原有工艺技术分析的基础上,采用电化学法的处理方式,使监测技术得到稳定控制,并提升运行效果,减少了河流污泥生产量。因此,在水质波动的状态下,可以采用电化学法减少河流污水的产生量,并阻止电极反应分析的发生,但是,在该种技术运用中,会严重影响工艺的整体效果,从而造成电耗相对较高的问题。
2.2生物制剂法技术
生物制剂作为一种富含羟基、羧基的胶态物质,其中的羟基中的氧原子外层电子为sp3杂化状态,而且,当生物制剂的pH值在3~4的范围内时,会诱导生物配位并形成胶团,因此,在这种溶解度分析中,其含有多种元素的非晶态化合物,实现重金属的有效脱离。在生物制剂标准提升的背景下,原有的工艺处理技术发生了一定的转变。例如,在生物制剂法运用中,通过生物制剂―石灰三段法的运用,可以有效提升金属指标的去除效率,其整体效率可以达到90%,通过生物制剂方法运用分析,可以有效提升重金属的浓度,减少环境二次污染因素的发生。但是,在生物制剂投加量控制中,会造成投药的浪费,而且,该生物制剂的成本相对较高,在某种程度上严重制约了生物制剂工艺的优化发展。
2.3植物修复法
植物可以吸收养分,沉淀杂质,富集土壤,植物修复法正是利用这些植物的特性来净化被污染的土壤,地表水也可以降低重金属的含量,最终使污染得到治理,环境得到修复。此方法节约能源,提高能效,在处理重金属污染的同时有效的控制了温室气体的排放。植物修复法主要由三部分组成:(1)从水中吸取重金属离子,进行富集和沉淀;(2)降低重金属离子的活性,有效的组织重金属随介质渗透到地下或随空气进行扩散;(3)将土壤或地表水中的有毒重金属萃取出来,集中到可收割的根部或枝干部分,操作人员通过移除积累了大量重金属的植物来达到降低土壤、空气、地表水中的重金属浓度。
2.4新型金属捕集剂
重金属捕集剂可采用二烃基二硫代磷酸的铵盐、钾盐或钠盐,活性基团(给电子基团)为二硫代磷酸。因活性基团中的硫原子电负性小、半径较大、易失去电子并易极化变形产生负电场,故能捕捉阳离子并趋向成键,生成难溶于水的二烃基二硫代磷酸盐。当捕集剂与某一金属离子结合时,均通过其结构中的2个硫与烃基及磷酸根和金属离子形成多个环,故形成的化合物为螯合物,并具有高稳定性。
2.5离子交换树脂吸附技术
对于离子交换技术而言,其作为离子树脂以及废水中的重金属离子交换控制中,可以通过对废水重金属的合理选择,实现对污水合理控制。而且,在离子交换树脂法技术运用的同时,可以对有色金属矿山含重金属进行深度处理,并在某种程度上有效去除低浓度的Cu2+、Cr(Ⅵ)等重金属离子,在整个治理的过程中也并不会产生污泥,从而实现优质重金属的合理回收。但是,在离子交换树脂吸附法分析中,由于树脂价格相对昂贵,且吸附饱和后需要解析,解析废液很难处理。因此,在水质分析以及选择中,需要认识到其中存在着限制性因素,为离子交换技术的妥善处理提供良好支持。
结语
随着重金属污染愈发严重,人类已经严重的危害了自身生存的环境。人类已经意识到了重金属污染的危机,加强了对重金属处理的研究,利用化学、物理、生物等多种技术,并用计算机进行辅助开发新技术,形成了各种工艺,提高效率、减少能源消耗,扬长避短,推动重金属的无害化处理和资源再利用,实现重金属废水的回收再利用。
【参考文献】: