Réz-kromit, a kémiai képlet CuCr2O4, CAS 12053-18-8. Ez egy sötétzöld por, poliéderes kristályszerkezettel. Különböző előkészítési módszereknek és felületmódosításoknak megfelelően különböző szemcseméreteket és -formákat is mutathat, mint például gömb, hatszögletű oszlop vagy rúd alakú stb. Kiváló elektromos és hővezető. Mivel rezet tartalmaz, hatékonyan képes elektromos áramot és hőt vezetni. Valójában fontos alkalmazásai vannak az elektronikában és a hűtőberendezésekben. Vízben és a legtöbb szerves oldószerben nagyon alacsony az oldhatóság. Ez az oldhatósági korlátozás kiváló stabilitást és újrafelhasználhatóságot biztosít a termék katalizátoros alkalmazásokban. Ez egy antiferromágneses anyag. Külső mágneses térbe helyezve annak mágneses momentumai a külső mágneses térrel ellentétes irányba igazodnak. Ez a mágnesesség különleges hatást gyakorol a termékre a katalizátorok alkalmazásában. Ez egy szervetlen fémvegyület. Ezt a vegyületet széles körben használják a vegyiparban katalizátorként. Katalizátorként széles körben alkalmazták, emellett az elektronika, keményötvözetek, hűtőberendezések, üzemanyagcellák, optikai üveg és pigmentek területén is megmutatta rendkívül magas alkalmazási értékét. Ezek a felhasználások nemcsak a termék kiváló fizikai tulajdonságait tükrözik sok szempontból, hanem széleskörű alkalmazási lehetőségeit is szemléltetik.
|
|
|
Réz-kromit(kémiai képlet CuCr2O4 vagy Cu2Cr2O5), mint spinell típusú fémoxid, egyedülálló kristályszerkezete (a rézionok tetraéderes üregeket foglalnak el, a krómionok oktaéderes üregekben) és kiváló hőstabilitása, kémiai stabilitása és katalitikus aktivitása miatt pótolhatatlan szerepet tölt be a repülőgépiparban. Alkalmazása több alapvető kapcsolaton keresztül fut, mint például rakétahajtóművek, rakétahajtóművek, űrhajók hővédelme, energiatárolás és -átalakítás, és kulcsfontosságú anyaggá vált az űrtechnológia áttöréseinek elősegítésében.
1. Alapfunkciók és hatásmechanizmusok
Ez az egyik legfontosabb égési sebességű katalizátor a kompozit szilárd hajtóanyagokban. Fémszemcséi nagy fajlagos felülettel és felületi energiával rendelkeznek, ami jelentősen javíthatja a hajtóanyagok égési sebességét, miközben csökkenti a nyomásindexet (az égési sebesség nyomásváltozásokra való érzékenységét), lehetővé téve a motor stabil égését széles nyomástartományban. A kutatások kimutatták, hogy a részecskeméret jelentős hatással van a hajtóanyagok teljesítményére:
A részecskeméret csökkentése csökkentheti az alacsony-hőmérsékletű bomlási aktiválási energiát, növelheti a magas-hőmérsékletű bomlási reakciósebességet, ezáltal javítva a nagy-nyomású égési sebességet és csökkentheti a nyomásindexet. Például amikor az oxo-réz részecskemérete a mikrométeres szintről a nanométeres szintre csökken, a hajtóanyag égési sebessége 15%-kal -20%-kal növelhető, és a nyomásindex a nagynyomású szakaszban 0,2-0,3-mal csökkenthető.
2. Képletoptimalizálás és szinergikus hatások
A teljesítmény további növelése érdekében gyakran használják más égési sebességű katalizátorokkal, például vas-oxidokkal és szén nanocsövekkel kombinálva. Például a HTPB (hidroxil-végződésű polibutadién) kompozit hajtóanyagokban az oxo réz és a ferrocén 3:1 arányú keverése 25%-kal növelheti az égési sebességet, miközben a nyomásindex 0,5 alatt marad. Ezenkívül a szemcseméret-eloszlását szigorúan ellenőrizni kell: a túl kicsi részecskeméret könnyen agglomerációhoz vezethet, és befolyásolja a diszpergálhatóságot; Ha a részecskeméret túl nagy, a katalitikus hatékonyság csökken. Az egyenletes szemcseméretű oxo-réz por porlasztva szárítással, golyós őrléssel és más eljárásokkal állítható elő, hogy egyenletes eloszlást biztosítson a hajtóanyagban.
3. Tipikus alkalmazási esetek
Rakétamotor: A Long March sorozatú rakéták szilárd boostereiben fő égési sebesség-katalizátorként szolgál, lehetővé téve, hogy a hajtóanyag égési sebessége elérje a 8-12 mm/s-t (légköri nyomás), ami kielégíti a rakéta felszállása közbeni magas tolóerő-követelményeket.
Rakéta meghajtó rendszer: Egy bizonyos típusú ballisztikus rakéta harmadik fokozatú hajtóművében, nátrium-bórhidrid kompozit katalizátorral kombinálva a hajtóanyag 6-8 mm/s égési sebességet képes fenntartani vákuum környezetben, biztosítva a rakéta pontos célba találását.
1. Magas hőmérsékleti stabilitás és antioxidáns aktivitás
When spacecraft re-enter the atmosphere, the surface temperature can exceed 2000 ℃, and traditional materials are prone to failure due to oxidation. It can maintain structural stability even at high temperatures (>1500 fok), és a felületén kialakuló sűrű króm-oxid (Cr ₂ O3) réteg hatékonyan megakadályozza az oxigén átszivárgását és meghosszabbítja az anyag élettartamát. Például a visszatérő kapszula hővédelmi rendszerében a bevonat 120 másodpercről 180 másodpercre tudja meghosszabbítani az anyag hőállósági idejét, ezzel garanciát nyújtva az űrhajó biztonságos leszállására.
2. Hőütésállóság és hámlásgátló teljesítmény
When spacecraft rapidly pass through the atmosphere, the surface temperature changes sharply (Δ T>1000 fok /s), ami könnyen bevonat leválást okozhat. A kristályszerkezet optimalizálásával (például a szemcseméret csökkentésével és a szemcsehatár-sűrűség növelésével) a hősokk teljesítménye jelentősen javítható. Kísérletek kimutatták, hogy a speciálisan kezeltréz-kromitA bevonat több mint 95%-os tapadást tart fenn 20 termikus ciklus után (2000 fok → szobahőmérséklet), ami sokkal jobb, mint a hagyományos alumínium-oxid bevonatok (a tapadás 70%-ra csökken).
3. Tipikus alkalmazási forgatókönyvek
Hővédő csempe visszatérő kapszulához: A Shenzhou sorozatú űrszondák visszatérő kapszulájában oxo-réz bevonatot hordnak fel a kulcsfontosságú részeken (például az alsó és az oldalfalakon), amelyet szilícium-karbid szál-{0}}erősítésű kerámia mátrixú kompozit anyaggal (C/SiC) kombinálnak, hogy gradiens hővédő szerkezetet képezzenek, amely lehetővé teszi, hogy a visszatérő kapszula fluxus0 m²/m fluxs és egy denzitású k hőt viseljen el.
Hypersonic aircraft nose cone: At the nose cone of a certain type of hypersonic aircraft (speed>5 Mach), a volfrám alapú ötvözetből készült kompozit bevonat 2200 fokos magas hőmérsékletnek is ellenáll, miközben megtartja a felületi érdesség Ra<0.8 μ m, reducing aerodynamic heating losses.
Űrhajó energiarendszer: Az energiatárolás és -átalakítás „alapközpontja”.
1. Üzemanyagcellás elektródák anyagai
A szilárd oxid üzemanyagcellákban (SOFC) katódanyagként használható, spinelszerkezete pedig bőséges oxigén üresedést biztosít, elősegítve az oxigénredukciós reakció (ORR) kinetikáját. A kutatások kimutatták, hogy az oxo-réz alapú katódok polarizációs ellenállása 800 fokon mindössze 0,1 Ω· cm ², ami 67%-kal alacsonyabb, mint a hagyományos kobalt alapú katóké (0,3 Ω· cm ²), ami jelentősen megnöveli az akkumulátor kimeneti teljesítménysűrűségét (0,5 W/cm ²-ről 0,8 W/cm²-re).
2. Hidrogénenergia tárolása és átalakítása
Számos felhasználási területe van a hidrogénenergia területén:
Fotokatalitikus hidrogéntermelés: A fotokatalitikus vízhasítási reakcióval (2H ₂ O → 2H 2+O ₂) a katalizátor 4,2%-os szoláris hidrogénenergia-átalakítási hatásfokot érhet el ultraibolya fénnyel történő besugárzással, ami 133%-kal magasabb, mint a hagyományos TiO ₂ katalizátor (1,8%).
Alkoholos reformálás a hidrogén előállításához: A metanol gőzreformálási reakciójában (CH ∝ OH+H 2 O → 3H 2+CO 2) az oxo-réz hordozós katalizátorok (például CuCr 2 O 4/Al 2 O ∝) 5%-os 98%-os hidrogén-szelektivitást és 9%-nál nagyobb metanol konverziót biztosítanak. stabil hidrogénforrás az űrhajók üzemanyagcelláihoz.
3. Tipikus alkalmazási esetek
Holdbázis energiarendszer: A NASA javasolt holdbázistervében egy oxo-réz alapú fotokatalitikus eszközt használnak hidrogén előállítására a Hold felszíni napfényéből, üzemanyagcellákkal kombinálva a 24 órás megszakítás nélküli energiaellátás elérése érdekében. Egyetlen rendszer akár napi 10 kg hidrogént is képes előállítani, három űrhajós napi szükségletét kielégítve.
A Mars-járó tápegysége: A "Perseverance" Mars-járón oxo-réz katalizátort alkalmaztak a radioaktív izotópos termoelektromos generátor (RTG) segédenergia-rendszerében, amely tartalék energiát biztosított a rover számára a metanolos reformálás révén, hogy hidrogént állítsanak elő, így a küldetés élettartama 14 évre nőtt.
1. Kipufogógáz-tisztító katalizátor
A CO ₂-t, az űrhajósok légzése során keletkező nyomokban keletkező illékony szerves vegyületeket (VOC) és az űrhajók zárt kabinjában lévő berendezések által kibocsátott NOx-et valós időben kell megtisztítani. A katalizátorok hatékonyan katalizálják ezeknek a szennyező anyagoknak az oxidációját alacsony hőmérsékleten (50-100 fok):
CO oxidáció: CuCr ₂ O ₄/CeO 2 kompozit katalizátor hatására a CO 80 fokon 0,5 mol/(g · h) reakciósebességgel teljesen CO 2 -dá alakítható.
VOC-eltávolítás: A tipikus VOC-k, például a formaldehid és a benzol esetében az oxo-réz katalizátor mineralizációs aránya meghaladja a 99%-ot, elkerülve a másodlagos szennyezést.
2. Vízkezelő anyagok
Az űrhajók vízciklus-rendszerében adszorbensként használható nehézfém-ionok (például Hg²⁺, Pb²⁺) és szerves szennyeződések eltávolítására. A felületén pozitív töltésű Cr OH csoportok elektrosztatikus adszorpción és komplexképzésen keresztül képesek megkötni a nehézfém-ionokat, 120 mg/g (Hg ² ⁺) adszorpciós kapacitással, ami 140%-kal magasabb, mint az aktív szénnél (50 mg/g).
3. Tipikus alkalmazási forgatókönyvek
Nemzetközi Űrállomás életfenntartó rendszer: A Nemzetközi Űrállomás oxigénregeneráló rendszerében a katalizátorágy több mint 5000 órán keresztül folyamatosan működhet, 10 000 ppm-ről 100 ppm alá csökkentve a CO ₂ koncentrációját, miközben az oxigén 95%-át visszanyeri.
Lunar Base Water Treatment Unit: A NASA holdi alapprogramjábanréz-kromitalapú adszorpciós oszlopokat használnak az űrhajós vizeletének és kondenzátumának kezelésére, és az elfolyó folyadék minősége megfelel a NASA szabványainak (teljes szerves szén<0.1mg/L, no heavy metals detected).
Jövőbeli kilátások: Áttörő alkalmazások a feltörekvő területeken
1. Nano-oxo-réz és kvantumtechnológia
A szintézis körülményeinek szabályozásával (például szolvotermikus módszer, templát módszer), oxo-réz részecskeméretű kvantumpontok<10nm can be prepared. Its quantum confinement effect can significantly enhance catalytic activity and optical performance:
Kvantumszámítás: A kvantumpontok a kvantumbitek anyagaként szolgálhatnak, forgási élettartamuk ezredmásodperces tartományban van, így szilárdtest{0}}kvantumszámítógépek építésére is lehetőség nyílik.
Fotokatalitikus javítás: A nano-oxo-réz abszorpciós együtthatója a látható fénytartományban 5-ször magasabb, mint az ömlesztett anyagoké, és a fotokatalitikus hidrogéntermelés hatékonysága elérheti a 8%-ot, megközelítve a kereskedelmi küszöböt (10%).
3. Biokompatibilitás és űrgyógyászat
A kutatások kimutatták, hogy a felületmódosított oxo-réz nanorészecskék (például polietilénglikollal bevont) jó biokompatibilitásúak, és felhasználhatók gyógyszerhordozóként vagy bioszenzorként:
Az űrhajósok egészségi állapotának monitorozása: Az oxocopper alapú érzékelők valós időben képesek kimutatni az űrhajós testnedveiben lévő metabolitokat, például glükózt és laktátot, pM-szintű érzékenységgel.
Sugárvédelem: Az oxo-réz nanorészecskék nagy{0}}energiájú részecskéket képesek elnyelni a kozmikus sugarakból, csökkentve az űrhajós DNS-ének károsodását és 30%-kal növelve a védelmi hatékonyságot a hagyományos ólomárnyékoláshoz képest.
2. 3D-nyomtatás és személyre szabott gyártás
A 3D nyomtatási technológiák, például a szelektív lézeres szinterezés (SLS) kombinálásával komplex, oxo-réz alapú szerkezeti elemek (például égéskamrák és hővédő lapok) közvetlenül előállíthatók, és így "tervezési gyártási integráció" érhető el. Például az SLS által nyomtatott oxo-réz/poliimid kompozit anyagok sűrűsége 40%-kal kisebb, mint a hagyományos öntvényeké, miközben 90%-kal megőrzik a mechanikai tulajdonságait.
Fontos katalizátor, amelyet széles körben használnak a vegyiparban.
1. Kémiai társkicsapás{1}}módszere:
A kémiai ko{0}}kicsapás egy általánosan használt módszer a termék előállítására. Ehhez a módszerhez Cu(NO3)2·6H2O és Cr(NO3)3·9H2O sósav és ammóniás víz együttes hatására, majd a terméket körülbelül 500 fokon pörkölve tiszta terméket kapunk.réz-kromit. A szintézismódszer nagy pontosságú és könnyen szabályozható a reakciókörülmények, így a gyakorlati alkalmazásokban viszonylag gyakori.
2. Sol-gél módszer:
A szol{0}}gél módszer a termék oldatreakcióval történő szintetizálására szolgáló módszer. Ehhez a módszerhez CuSO-t kell hozzáadni4 és NH4CrO4 ionmentesített vízbe, majd használjunk NH-t4OH-val vagy NaOH-val a pH beállításához, hogy kolloid oldatot képezzen. A kolloid oldatot szárazra pároljuk, hogy gélt kapjunk, majd körülbelül 600 fokos kalcinálási hőmérsékleten feldolgozzuk, hogy végül tiszta terméket kapjunk. Más szintetikus módszerekkel összehasonlítva ennek a módszernek az előnyei a részecskeméret, a kristályszerkezet stb. pontos szabályozása, ezért széles körben alkalmazzák a gyakorlati alkalmazásokban.
Egyszóval különféle módszerekkel szintetizálható, például kémiai koprecipitációs módszerrel, szol{0}}gél módszerrel, gázfázisú reakciómódszerrel, ultrahangos-szintézissel és sablonmódszerrel. A különböző szintetikus eljárásoknak megvannak a sajátosságai és előnyei, így az egyedi igényeknek megfelelően kiválasztható a megfelelő szintetikus módszer.
|
Kémiai képlet |
CrCuO3 |
|
Pontos mise |
163 |
|
Molekulatömeg |
164 |
|
m/z |
163 (100.0%), 165 (44.6%), 164 (11.3%), 161 (5.2%), 166 (5.1%), 165 (2.8%), 163 (2.3%), 167 (1.3%) |
|
Elemelemzés |
Kr, 31,79; Cu, 38,86; O, 29,35 |
Ez egy kettős fém-oxid, molekulaszerkezeti jellemzői nagy jelentőséggel bírnak katalitikus teljesítménye és alkalmazása szempontjából.
Az oxo-réz a kettős fém-oxidhoz tartozik, molekulaszerkezete összetett, sokféle szerkezet létezik. A leggyakoribb a CuCr2O4kristályszerkezetű, rácsparaméterei a=8.105Å, c=8.924Å, a köbös kristályrendszerbe tartozik, tércsoportja pedig Fd-3m. A CuCr2O4A kristályszerkezet rézből áll2+ és Kr3+ ionok váltakozva elrendezve, mindegyik Cu2+ion koordináták hat Kr3+ionok, és minden egyes Kr3+ion koordináták négy Cu-val2+ionok és két O2-ionok.
A CuCr2O4 kristályszerkezetben a Cu átlagos kötéshossza2+ionok 0,2077 nm, a Cr átlagos kötéshossza3+Az ionok hossza 0,2130 nm, az átlagos kötéshossz pedig az O2-az ionok 0,1379 nm. A CuCr ionsugár különbsége miatt2O4kristályszerkezet, több koordinációs geometriai izomer létezik, mint például a trigonális fázis, a tetragonális fázis, az oktaéder fázis és a dodekaéder fázis. Ezek a különböző koordinációs geometriai izomerek befolyásolhatják a termék tulajdonságait és alkalmazásait.
Molekulaszerkezete szorosan összefügg fizikai tulajdonságaival. Ez egy fekete por, magas hőstabilitással és vegyszerállósággal. Különleges kristályszerkezetének köszönhetően jó elektromos vezetőképességgel és mágnesességgel rendelkezik, széles körben alkalmazzák egyes elektronikai alkatrészekben és mágneses anyagokban. Ezenkívül bizonyos hőérzékenységgel rendelkezik, és a hőtágulási együtthatója a kristályszerkezet megváltoztatásával állítható.
Összetett molekulaszerkezetének köszönhetően bizonyos adszorpciós tulajdonságokkal rendelkezik. Tanulmányok kimutatták, hogy jó katalitikus aktivitással és szelektivitással rendelkezik, és széles körben használható fontos katalizátorként különféle kémiai reakciókban. Gyakran használják szerves szintézis reakciókban, például oxidációban, hidroxilezésben, hidrogénezésben és más reakciókban. Katalitikus hatását elsősorban a réz alkotta aktív centrumok valósítják meg2+és Kr3+ ionok a felszínen oxigén üresedés. Ezenkívül bizonyos adszorpciós tulajdonságokkal is rendelkezik, amelyek bizonyos kis molekuláris anyagokat, például gázt és vizet adszorbeálhatnak.
Összefoglalva, mint kettős fém-oxid,réz-kromitmolekulaszerkezete nagy jelentőséggel bír a katalitikus teljesítménye és alkalmazása szempontjából. A ctermék kristályszerkezete összetett, több koordinációs geometriai izomerből áll, fizikai tulajdonságai jók, magas hőstabilitású és kémiai ellenálló képességgel rendelkezik, katalitikus aktivitása és kémiai reakciókban való szelektivitása elsősorban a felületen, a Cu által alkotott aktív centrumon keresztül érhető el.2+és Kr3+ionok az oxigén üresedéseken valósulnak meg.
Népszerű tags: réz-kromit cas 12053-18-8, beszállítók, gyártók, gyár, nagykereskedelem, vétel, ár, ömlesztve, eladó