Vara hromīts, ķīmiskā formula ir CuCr2O4, CAS 12053-18-8. Tas ir tumši zaļš pulveris ar daudzšķautņainu kristāla struktūru. Atbilstoši dažādām sagatavošanas metodēm un virsmas modifikācijām tam var būt arī dažāda izmēra un formas daļiņas, piemēram, sfēriskas, sešstūrainas kolonnas vai stieņa formas utt. Tas ir lielisks elektriskais un siltuma vadītājs. Tā kā tas satur varu, tas spēj efektīvi vadīt elektrību un siltumu. Faktiski tam ir svarīgi pielietojumi elektronikā un saldēšanas iekārtās. Šķīdība ūdenī un lielākajā daļā organisko šķīdinātāju ir ļoti zema. Šis šķīdības ierobežojums nodrošina produkta izcilu stabilitāti un atkārtotu izmantošanu katalizatora lietojumos. Tas ir antiferomagnētisks materiāls. Novietojot ārējā magnētiskajā laukā, tā magnētiskie momenti izlīdzinās pretējā virzienā ārējam magnētiskajam laukam. Šis magnētisms padara produktu īpašu efektu katalizatoru lietošanā. Tas ir neorganisks metālu savienojums. Šo savienojumu plaši izmanto ķīmiskajā rūpniecībā kā katalizatoru. Kā katalizators tas ir plaši izmantots, un tas ir arī parādījis savu ārkārtīgi augsto pielietojuma vērtību elektronikas, cieto sakausējumu, saldēšanas iekārtu, kurināmā elementu, optiskā stikla un pigmentu jomās. Šie lietojumi ne tikai atspoguļo produkta lieliskās fizikālās īpašības daudzos aspektos, bet arī ilustrē tā plašās pielietojuma iespējas.
|
|
|
Vara hromīts(ķīmiskā formula CuCr2O4 vai Cu2Cr2O5), kā spineļa tipa metāla oksīds, spēlē neaizvietojamu lomu kosmosa jomā, pateicoties savai unikālajai kristāliskajai struktūrai (vara joni aizņem tetraedriskus tukšumus, hroma joni ir sadalīti oktaedriskos tukšumos) un lieliskajai termiskajai stabilitātei, ķīmiskajai stabilitātei un katalītiskajai aktivitātei. Tās pielietojums darbojas, izmantojot vairākas galvenās saites, piemēram, raķešu dzinējus, raķešu vilces sistēmas, kosmosa kuģu termisko aizsardzību, enerģijas uzglabāšanu un pārveidošanu, un tas ir kļuvis par galveno materiālu, lai veicinātu sasniegumus aviācijas un kosmosa tehnoloģijās.
1. Pamatfunkcijas un darbības mehānismi
Tas ir viens no svarīgākajiem sadegšanas ātruma katalizatoriem kompozītmateriālu cietajos propelentos. Tā metāla daļiņām ir liels īpatnējais virsmas laukums un virsmas enerģija, kas var būtiski uzlabot propelantu sadegšanas ātrumu, vienlaikus samazinot spiediena indeksu (degšanas ātruma jutību pret spiediena izmaiņām), ļaujot dzinējam uzturēt stabilu degšanu plašā spiediena diapazonā. Pētījumi ir parādījuši, ka daļiņu izmēram ir būtiska ietekme uz propelentu veiktspēju:
Daļiņu izmēra samazināšana var samazināt zemas-temperatūras sadalīšanās aktivācijas enerģiju, palielināt augstas-temperatūras sadalīšanās reakcijas ātrumu, tādējādi uzlabojot augsta spiediena sadegšanas ātrumu un samazinot spiediena indeksu. Piemēram, kad oksovara daļiņu izmērs samazinās no mikrometra līmeņa līdz nanometra līmenim, propelenta degšanas ātrumu var palielināt par 15% -20%, un spiediena indeksu augstspiediena sekcijā var samazināt par 0,2-0,3.
2. Formulas optimizācija un sinerģiskie efekti
Lai vēl vairāk uzlabotu veiktspēju, to bieži izmanto kopā ar citiem degšanas ātruma katalizatoriem, piemēram, dzelzs oksīdiem un oglekļa nanocaurulēm. Piemēram, HTPB (hidroksilterminēts polibutadiēns) kompozītmateriālu propelentos, sajaucot oksovaru ar ferocēnu proporcijā 3:1, degšanas ātrumu var palielināt par 25%, vienlaikus saglabājot spiediena indeksu zem 0,5. Turklāt ir stingri jākontrolē tā daļiņu izmēra sadalījums: pārāk mazs daļiņu izmērs var viegli izraisīt aglomerāciju un ietekmēt izkliedējamību; Ja daļiņu izmērs ir pārāk liels, katalītiskā efektivitāte samazināsies. Oksovara pulveri ar vienādu daļiņu izmēru var pagatavot ar smidzināšanas žāvēšanu, lodīšu frēzēšanu un citiem procesiem, lai nodrošinātu tā vienmērīgu sadalījumu propelentā.
3. Tipiski piemērošanas gadījumi
Raķešu dzinējs: Long March sērijas raķešu cietajos pastiprinātājos tas kalpo kā galvenais degšanas ātruma katalizators, ļaujot degvielas sadegšanas ātrumam sasniegt 8-12 mm/s (atmosfēras spiediens), kas atbilst augstām vilces prasībām raķešu pacelšanās laikā.
Raķešu dzinējspēka sistēma: noteikta veida ballistisko raķešu trešās pakāpes dzinējā, kas apvienots ar nātrija borhidrīda kompozītmateriālu katalizatoru, degviela vakuuma vidē var uzturēt degšanas ātrumu 6-8 mm/s, nodrošinot, ka raķete precīzi sasniedz mērķi.
1. Augstas temperatūras stabilitāte un antioksidanta aktivitāte
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 grādi), un uz tā virsmas izveidotais blīvais hroma oksīda (Cr ₂ O3) slānis var efektīvi novērst skābekļa caurlaidību un pagarināt materiāla kalpošanas laiku. Piemēram, atgriešanās kapsulas termoaizsardzības sistēmā pārklājums var pagarināt materiāla temperatūras noturības laiku no 120 sekundēm līdz 180 sekundēm, sniedzot garantiju drošai kosmosa kuģa nosēšanās.
2. Termiskā triecienizturība un anti-pīlinga veiktspēja
When spacecraft rapidly pass through the atmosphere, the surface temperature changes sharply (Δ T>1000 grādi /s), kas var viegli izraisīt pārklājuma lobīšanos. Optimizējot kristāla struktūru (piemēram, samazinot graudu izmēru un palielinot graudu robežas blīvumu), var ievērojami uzlabot termiskā šoka veiktspēju. Eksperimenti ir parādījuši, ka īpaši apstrādātivara hromītspārklājums saglabā virs 95% adhēziju pēc 20 termiskiem cikliem (2000 grādi → istabas temperatūra), kas ir daudz labāk nekā tradicionālie alumīnija oksīda pārklājumi (saķere samazinās līdz 70%).
3. Tipiski pielietojuma scenāriji
Termoaizsardzības flīze atgriešanas kapsulai: Shenzhou sērijas kosmosa kuģu atgriešanas kapsulā galvenajām daļām (piemēram, apakšai un sānu sienām) tiek uzklāts oksovara pārklājums, kas apvienots ar silīcija karbīda šķiedru{0}}pastiprinātu keramiskās matricas kompozītmateriālu (C/SiC), lai izveidotu gradientu termiskās aizsardzības struktūru, kas ļauj atgriešanās kapsulai izturēt 50 m²/m zirnīšu siltumu.
Hypersonic aircraft nose cone: At the nose cone of a certain type of hypersonic aircraft (speed>5 Mach), uz volframa bāzes izgatavots sakausējuma kompozītmateriāla pārklājums var izturēt augstu temperatūru līdz 2200 grādiem, vienlaikus saglabājot virsmas raupjumu Ra<0.8 μ m, reducing aerodynamic heating losses.
Kosmosa kuģa enerģijas sistēma: “Galvenais centrs” enerģijas uzglabāšanai un pārveidei
1. Kurināmā elementu elektrodu materiāli
Cietā oksīda kurināmā elementos (SOFC) to var izmantot kā katoda materiālu, un tā spineļa struktūra nodrošina bagātīgas skābekļa vakances, veicinot skābekļa samazināšanas reakcijas (ORR) kinētiku. Pētījumi liecina, ka oksovara katodu polarizācijas pretestība pie 800 grādiem ir tikai 0,1 Ω· cm ², kas ir par 67% zemāka nekā tradicionālajiem uz kobalta bāzes veidotiem katodiem (0,3 Ω· cm²), ievērojami uzlabojot akumulatora izejas jaudas blīvumu (no 0,5 W/cm² līdz 0,8 W/cm²).
2. Ūdeņraža enerģijas uzkrāšana un pārveidošana
Tam ir vairāki pielietojumi ūdeņraža enerģijas jomā:
Fotokatalītiskā ūdeņraža ražošana: izmantojot fotokatalītisku ūdens sadalīšanas reakciju (2H ₂ O → 2H ₂+O ₂), katalizators var sasniegt saules ūdeņraža enerģijas pārveidošanas efektivitāti 4,2% apmērā ultravioletās gaismas starojumā, kas ir par 133% augstāks nekā tradicionālajam TiO ₂ katalizatoram (1,8%).
Spirta riformings ūdeņraža ražošanai: metanola tvaika riforminga reakcijā (CH ∝ OH+H ₂ O → 3H ₂+CO ₂) ar oksovara atbalstītiem katalizatoriem (piemēram, CuCr ₂ O ₄/Al ₂ O ∝) var sasniegt ūdeņraža selekciju 9 % un metanola konversijas ātrumu virs 9 % a. stabils ūdeņraža avots kosmosa kuģu degvielas elementiem.
3. Tipiski piemērošanas gadījumi
Mēness bāzes enerģijas sistēma: NASA ierosinātajā Mēness bāzes plānā fotokatalītiska ierīce, kuras pamatā ir oksokalizators, tiek izmantota, lai ražotu ūdeņradi no Mēness virsmas saules gaismas, apvienojumā ar kurināmā elementiem, lai nodrošinātu 24 stundu nepārtrauktu barošanu. Viena sistēma var saražot līdz 10 kg ūdeņraža dienā, apmierinot trīs astronautu ikdienas vajadzības.
Marsa rovera barošanas avots: Marsa roveram "Perseverance" radioaktīvā izotopu termoelektriskā ģeneratora (RTG) papildu enerģijas sistēmai tika pielietots oksovara katalizators, kas nodrošināja rezerves jaudu, izmantojot metanola reformēšanu, lai iegūtu ūdeņradi, pagarinot misijas kalpošanas laiku līdz 14 gadiem.
1. Izplūdes gāzu attīrīšanas katalizators
CO ₂, gaistošo organisko savienojumu pēdas (GOS), ko rada astronautu elpošana, un NOx, ko izdala iekārtas slēgtajā kosmosa kuģa kabīnē, ir jāattīra reāllaikā. Katalizatori var efektīvi katalizēt šo piesārņotāju oksidēšanos zemā temperatūrā (50-100 grādi):
CO oksidēšana: CuCr ₂ O ₄/CeO 2 saliktā katalizatora iedarbībā CO var pilnībā pārveidot par CO ₂ 80 grādos ar reakcijas ātrumu 0,5 mol/(g · h).
GOS noņemšana: tipiskām GOS, piemēram, formaldehīdam un benzolam, oksovara katalizatora mineralizācijas ātrums pārsniedz 99%, izvairoties no sekundārā piesārņojuma.
2. Ūdens attīrīšanas materiāli
Kosmosa kuģa ūdens cikla sistēmā to var izmantot kā adsorbentu smago metālu jonu (piemēram, Hg²⁺, Pb²⁺) un organisko piesārņotāju noņemšanai. Cr OH grupas ar pozitīviem lādiņiem uz tās virsmas var uztvert smago metālu jonus, izmantojot elektrostatisko adsorbciju un kompleksu veidošanu, ar adsorbcijas spēju 120 mg/g (Hg ² ⁺), kas ir par 140% augstāka nekā aktivētā ogle (50 mg/g).
3. Tipiski pielietojuma scenāriji
Starptautiskās kosmosa stacijas dzīvības uzturēšanas sistēma: Starptautiskās kosmosa stacijas skābekļa reģenerācijas sistēmā katalizatora slānis var darboties nepārtraukti vairāk nekā 5000 stundas, samazinot CO ₂ koncentrāciju no 10000 ppm līdz zem 100 ppm, vienlaikus atgūstot 95% skābekļa.
Mēness bāzes ūdens attīrīšanas iekārta: NASA Mēness bāzes programmāvara hromītsastronautu urīna un kondensāta attīrīšanai tiek izmantotas adsorbcijas kolonnas, un notekūdeņu kvalitāte atbilst NASA standartiem (kopējais organiskais ogleklis<0.1mg/L, no heavy metals detected).
Nākotnes perspektīvas: revolucionāri pielietojumi jaunās jomās
1. Nanooksovara un kvantu tehnoloģija
Kontrolējot sintēzes apstākļus (piemēram, solvotermisko metodi, veidnes metodi), oksovara kvantu punktus ar daļiņu izmēru<10nm can be prepared. Its quantum confinement effect can significantly enhance catalytic activity and optical performance:
Kvantu skaitļošana: kvantu punkti var kalpot kā kandidātmateriāli kvantu bitiem, kuru griešanās ilgums ir milisekundes diapazonā, nodrošinot iespēju veidot cietvielu{0}}kvantu datorus.
Fotokatalītiskā uzlabošana: nano oksovara absorbcijas koeficients redzamās gaismas reģionā ir 5 reizes augstāks nekā beztaras materiāliem, un fotokatalītiskā ūdeņraža ražošanas efektivitāte var sasniegt 8%, tuvojoties komerciālajam slieksnim (10%).
3. Bioloģiskā saderība un kosmosa medicīna
Pētījumi liecina, ka virsmas modificētām oksovara nanodaļiņām (piemēram, ar polietilēnglikola pārklājumu) ir laba bioloģiskā saderība un tās var izmantot kā zāļu nesējus vai biosensorus:
Astronautu veselības uzraudzība: sensori, kuru pamatā ir Oxocopper, var reāllaikā noteikt metabolītus, piemēram, glikozi un laktātu astronautu ķermeņa šķidrumos ar pM līmeņa jutību.
Aizsardzība pret radiāciju: oksovara nanodaļiņas var absorbēt lielas{0}enerģijas daļiņas kosmiskajos staros, samazinot astronauta DNS bojājumus un palielinot aizsardzības efektivitāti par 30%, salīdzinot ar tradicionālo svina aizsargu.
2. 3D druka un pielāgota ražošana
Apvienojot 3D drukāšanas tehnoloģijas, piemēram, selektīvo lāzera saķepināšanu (SLS), var tieši sagatavot sarežģītas oksovara bāzes konstrukcijas sastāvdaļas (piemēram, sadegšanas kameras un termiskās aizsardzības flīzes), panākot "dizaina ražošanas integrāciju". Piemēram, SLS drukāto oksovara/poliimīda kompozītmateriālu blīvums ir par 40% zemāks nekā tradicionālajiem lējumiem, vienlaikus saglabājot 90% mehāniskās īpašības.
Tas ir svarīgs katalizators, ko plaši izmanto ķīmiskajā rūpniecībā.
1. Ķīmiskās kop{1}nogulsnēšanas metode:
Ķīmiskā kop{0}}izgulsnēšana ir plaši izmantota produkta sagatavošanas metode. Šai metodei nepieciešama Cu(NO3)2·6H2O un Cr(NO3)3·9H2O kombinētā sālsskābes un amonjaka ūdens iedarbībā un pēc tam produkta grauzdēšana aptuveni 500 grādu temperatūrā, lai iegūtu tīruvara hromīts. Sintēzes metodei ir augsta precizitāte un viegli kontrolēt reakcijas apstākļus, tāpēc tā ir samērā izplatīta praktiskā pielietojumā.
2. Sol-gela metode:
Sol{0}}gela metode ir produkta sintezēšanas metode, reaģējot uz šķīdumu. Šai metodei ir jāpievieno CuSO4 un NH4CrO4 attiecīgi dejonizētam ūdenim un pēc tam izmantot NH4OH vai NaOH, lai pielāgotu pH, lai radītu koloidālu šķīdumu. Koloidālais šķīdums tiks iztvaicēts līdz sausumam, veidojot želeju, un pēc tam apstrādāts kalcinēšanas temperatūrā aptuveni 600 grādu temperatūrā, lai beidzot iegūtu tīru produktu. Salīdzinot ar citām sintētiskajām metodēm, šai metodei ir precīza daļiņu izmēra, kristāla struktūras utt. kontrole, tāpēc tā ir plaši izmantota praktiskos lietojumos.
Vārdu sakot, to var sintezēt ar dažādām metodēm, piemēram, ķīmiskās kopizgulsnēšanas metodi, sol{0}}gela metodi, gāzes fāzes reakcijas metodi, ultraskaņas-sintēzes metodi un veidnes metodi. Dažādām sintētiskajām metodēm ir savas īpatnības un priekšrocības, tāpēc atbilstoši konkrētām vajadzībām var izvēlēties piemērotu sintētikas metodi.
|
Ķīmiskā formula |
CrCuO3 |
|
Precīza Mise |
163 |
|
Molekulmasa |
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%) |
|
Elementu analīze |
Kr, 31,79; Cu, 38,86; O, 29.35 |
Tas ir dubultā metāla oksīds, un tā molekulārās struktūras īpašībām ir liela nozīme tā katalītiskajā veiktspējā un pielietojumā.
Oksovars pieder pie dubultmetāla oksīda, tā molekulārā struktūra ir sarežģīta, un ir daudz struktūru. Visizplatītākais ir CuCr2O4kristāla struktūra, tā režģa parametri ir a=8.105Å, c=8.924Å, tas pieder kubisko kristālu sistēmai, un telpas grupa ir Fd-3m. CuCr2O4kristāla struktūra sastāv no Cu2+ un Kr3+ joni pārmaiņus sakārtoti, katrs Cu2+jonu koordinātas ar sešām Kr3+joni, un katrs Kr3+jonu koordinātas ar četrām Cu2+joni un divi O2-joni.
CuCr2O4 kristāla struktūrā Cu vidējais saites garums2+jonu garums ir 0,2077 nm, vidējais saites garums Cr3+jonu garums ir 0,2130 nm, un vidējais saites garums ir O2-jonu garums ir 0,1379 nm. Jonu rādiusa atšķirības dēļ CuCr2O4kristāla struktūrai ir vairāk koordinācijas ģeometrisko izomēru, piemēram, trigonālā fāze, tetragonālā fāze, oktaedriskā fāze un dodekaedriskā fāze. Šie dažādie koordinācijas ģeometriskie izomēri var ietekmēt produkta īpašības un pielietojumu.
Tā molekulārā struktūra ir cieši saistīta ar tās fizikālajām īpašībām. Tas ir melns pulveris ar augstu termisko stabilitāti un ķīmisko izturību. Pateicoties īpašajai kristāla struktūrai, tam ir laba elektrovadītspēja un magnētisms, un tas ir plaši izmantots dažos elektroniskos komponentos un magnētiskos materiālos. Turklāt tam ir noteikta termiskā jutība, un tā termiskās izplešanās koeficientu var pielāgot, mainot kristāla struktūru.
Sarežģītās molekulārās struktūras dēļ tam ir noteiktas adsorbcijas īpašības. Pētījumi liecina, ka tam ir laba katalītiskā aktivitāte un selektivitāte, un to var plaši izmantot kā svarīgu katalizatoru dažādās ķīmiskās reakcijās. To bieži izmanto organiskās sintēzes reakcijās, piemēram, oksidācijā, hidroksilācijā, hidrogenācijā un citās reakcijās. Tā katalītisko efektu galvenokārt realizē aktīvie centri, ko veido Cu2+un Kr3+ joni uz virsmas skābekļa vakances. Turklāt tam ir arī noteiktas adsorbcijas īpašības, kas var adsorbēt dažas mazas molekulāras vielas, piemēram, gāzi un ūdeni.
Noslēgumā, kā dubultā metāla oksīds,vara hromītsmolekulārajai struktūrai ir liela nozīme tās katalītiskajā veiktspējā un pielietojumā. Cprodukta kristāliskā struktūra ir sarežģīta, tajā ir vairāki koordinācijas ģeometriskie izomēri, tā fizikālās īpašības ir labas, tam ir augsta termiskā stabilitāte un ķīmiskā izturība, un tā katalītiskā aktivitāte un selektivitāte ķīmiskajās reakcijās galvenokārt notiek caur virsmu Aktīvie centri, ko veido Cu.2+un Kr3+joni uz skābekļa vakancēm tiek realizēti.
Populāri tagi: vara hromīts cas 12053-18-8, piegādātāji, ražotāji, rūpnīca, vairumtirdzniecība, pirkt, cena, vairumā, pārdošana