CN108163898A - 一种自调节铁氧体材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种自调节铁氧体材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自调节铁氧体材料及其制备方法和应用，所述自调节铁氧体材料为含可变价的铁离子为基础的复合金属氧化物，化学组成通式为：MxFe3‑xO4，其中，x=1.5~2.7，M选自Ni、Mg和Co中的一种或多种，M/(M+Fe)的摩尔比在0.5至0.9之间。本发明通过点缺陷传输和离子扩散，所述自调节铁氧体材料可以自主调节体表和体相的氧化还原势，形成了以Fe3+/Fe2+氧化还原对为基础的动态循环，用于热化学直接分解二氧化碳或者水制备一氧化碳或者氢气，显著降低直接分解二氧化碳或者水所需的超高温度，具有在较低温度下分解活性高且稳定，寿命长的优点。

Description

一种自调节铁氧体材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于一种自调节铁氧体材料及其制备和应用，特别是涉及一种热化学直接分解CO2/H2O制备CO/H2的材料及其制备和应用。
背景技术
温室气体CO2是一种廉价的碳资源，如何将其变废为宝，转化为高附加值产品吸引了学术界和工业界的广泛关注和研究。通过聚焦太阳能集热将CO2分解可制得CO，同时将太阳能转化为化学能。同样的热化学分解技术可将H2O分解制得H2，从而将清洁的H2作为能源来源的方案。但是直接分解CO2或者H2O需要极高的温度，且分解后的气体在高温下容易重新结合生成反应物，具有能耗高和转化效率低等缺点。热化学分解CO2/H2O的研究热点集中在两步热化学循环反应，该反应以金属氧化物的氧化还原反应为基础，第一步在较高温度下进行高价金属氧化物还原，释放出O2；第二步CO2/H2O跟还原后的金属氧化物反应，生成CO/H2，金属氧化物则回到高价态再进行第一步反应。由于该热化学循环反应的两步反应之间存在的较大温度差限制了其能量转化效率，同时较大的温度变化对热回收和材料的热应力迁移都提出了很大的挑战。最简单的方式是利用太阳能集热直接分解CO2/H2O制备CO/H2。
鉴于这一点，Ann J.Traynor等在“Direct Solar Reduction of CO2to Fuel:First Prototype Results”利用太阳能集热器在2350℃直接分解CO2生成CO，JL Lyman等在“Chemical reactions occurring during direct solar reduction of CO2”表明在太阳能反应器中将CO2直接分解需要2000℃以上的温度。这些报道所需的分解温度远高于太阳能集热所能提供的最大温度。为此Jiang Qingqing等在“Direct thermolysis ofCO2into CO and O2”报道了用铈锆固溶体和钙钛矿可以在1200-1400℃的温度下有效的直接分解CO2生成CO和O2。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有高活性和长寿命的用于热化学直接分解CO2/H2O制备CO/H2的自调节铁氧体材料及其制备和应用。本发明的自调节铁氧体可动态响应外部氧化学势的变化，其近表面区域和体相区域的氧化学势可随材料反应前端区域的氧化学势的变化而变化，通过点缺陷和金属离子的反向传输，可自主调节体表和体相的氧化学势。所述自调节铁氧体材料可用于热化学直接分解CO2/H2O制备CO/H2，具有分解温度低，活性高且稳定和寿命长的优点。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明第一方面提供一种自调节铁氧体材料，所述自调节铁氧体材料为含可变价的铁离子为基础的复合金属氧化物，化学组成通式为：MxFe3-xO4，其中，x＝1.5～2.7，如1.5-1.8、1.8-2.1、2.1-2.4或2.4-2.7，M选自Ni、Mg和Co中的一种或多种，M/(M+Fe)的摩尔比在0.5至0.9之间，如0.5-0.6、0.6-0.7、0.7-0.8或0.8-0.9。
优选地，所述自调节铁氧体材料存在随氧化学势变化的以Fe3+/Fe2+氧化还原对为基础的动态循环。
本发明第二方面提供上述自调节铁氧体材料的制备方法，选自以下之任一：
制备方法一：采用共沉淀法，按照自调节铁氧体材料中各元素的摩尔比配制Fe可溶性盐和M可溶性盐的混合盐溶液，加入沉淀剂进行共沉淀，老化；然后，将沉淀物洗涤和过滤，最后干燥和焙烧，即得到所述自调节铁氧体材料；
制备方法二：采用物理混合法，按照自调节铁氧体材料中各元素的摩尔比称取Fe以及M的金属氧化物，用球磨法或者研钵混碾法将金属氧化物充分混合均匀后焙烧，即得到所述自调节铁氧体材料；
制备方法三：采用溶胶凝胶法，按照自调节铁氧体材料中各元素的摩尔比配制Fe可溶性盐和M可溶性盐的混合盐溶液，加入络合剂，待溶解充分后，加入分散剂，搅拌待凝胶生成后干燥，焙烧，即得到所述自调节铁氧体材料。
优选地，制备方法一中，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)Fe可溶性盐选自Fe的硝酸盐、Fe的硫酸盐、Fe的醋酸盐和Fe的氯酸盐中的至少一种；
2)M可溶性盐选自M的硝酸盐、M的硫酸盐、M的醋酸盐和M的氯酸盐中的至少一种；
3)所述混合盐溶液浓度为0.1-2.5mol/L，如0.1-2mol/L或2-2.5mol/L；
4)所述沉淀剂浓度为0.5-2mol/L，如0.5-1mol/L或2-2mol/L；
5)所述沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和碳酸钠中的一种或多种；
6)老化时间为2-12h，如2-6h或6-12h；
7)老化的pH为8-10，如8-9或9-10；
8)洗涤、过滤至pH值为中性；
9)干燥温度为80-120℃，如80-100℃或100-120℃；
10)焙烧温度为600-1000℃，如600-900℃或900-1000℃；
11)焙烧时间为2-10h，如2-5h或5-10h。
优选地，制备方法二中，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)焙烧温度为800-1200℃，如800-1000℃或1000-1200℃；
2)焙烧时间为1-5h，如1-2h或2-5h。
优选地，制备方法三中，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)Fe可溶性盐选自Fe的硝酸盐和Fe的氯酸盐中的至少一种；
2)M可溶性盐选自M的硝酸盐和M的氯酸盐中的至少一种；
3)所述混合盐溶液浓度为0.1-1mol/L，如0.1-0.5mol/L或0.5-1mol/L；
4)所述络合剂选自柠檬酸、环氧丙烷、草酸和乙二胺四乙酸中的至少一种；
5)所述分散剂选自乙二醇、脲和乙醇中的至少一种；
6)络合剂的摩尔数，与Fe、M的总摩尔数的比值为1:1-10:1，如1:1-2:1或2:1-10:1；
7)分散剂跟柠络合剂的质量比为1:3-4:1，如1:3-2:3或2:3-4:1；
8)在70-90℃下加入络合剂，如70-80℃或80-90℃；
9)干燥温度为100-150℃，如100-120℃或120-150℃；
10)焙烧温度为500-900℃，如500-800℃或800-900℃；
11)焙烧时间为2-8h，如2-4h或4-8h。
本发明第三方面提供上述自调节铁氧体材料的用途，用于热化学直接分解二氧化碳制备一氧化碳，或者，用于热化学直接分解水制备氢气。
优选地，具体反应过程为：将所述自调节铁氧体材料在惰性气氛中升温进行活化，然后在惰性气氛下降温，通入CO2或者H2O进行分解反应，得到一氧化碳或者氢气。
更优选地，活化温度为1300-1500℃，如1300-1400℃、1400-1450℃或1450-1500℃。
更优选地，活化时间为10-60min，如10-15min、15-20min、20-25min、25-40min或40-60min。更优选地，分解反应温度为1100-1400℃，如1100-1150℃、1150-1200℃、1200-1300℃、1300-1350℃或1350-1400℃。
本发明第四方面提供上述自调节铁氧体材料的用途，用于三效催化反应、化学链式反应或甲烷部分氧化反应。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1)所述自调节铁氧体材料具有良好的热稳定性和较为快速的点缺陷传输和体相离子扩散路径，在热化学直接分解CO2/H2O反应中动态响应外部氧化学势的变化，以反应前端区域的氧化学势变化来自主调节材料近表面区域和体相的氧化学势，为分解CO2/H2O提供源源不断的活性。
2)所述自调节铁氧体材料通过体相离子扩散，使得体相组分参与到反应中来，具有高活性和高效率。
3)由于所述自调节铁氧体材料的自调节氧化学势的特性，为此还可应用于其它氧化还原反应，如三效催化反应、化学链式反应和甲烷部分氧化反应。
附图说明
图1为本发明自调节铁氧体材料的点缺陷和离子随反应前端区域氧化学势变化的传输和扩散路径示意图。
图2为本发明实施例5所涉及的铁氧体材料相关组成的相图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明通过点缺陷传输和离子扩散，所述自调节铁氧体材料的体相氧化学势和近表面氧化学势可随反应前端区域氧化学势的变化而自主调节，当通入的CO2/H2O与反应前端的(M,Fe)O发生发应生成CO/H2时，在反应前段区域生成MxFe3-xO4(在图1和图2中表示为(M,Fe)3O4)，导致其氧化学势升高，然后通过点缺陷的向内传输和离子的向外扩散，使得在近表面区域的氧化学势升高，而在体相区域的氧化学势则通过M和Fe离子的反向扩散来调节，通过这种自主调节，反应前端区域的氧化学势降低，如图1(a)所示。随着反应前端区域的氧化学势降低，获得了连续分解CO2/H2O活性的同时，其在近表面区域和体相区域的点缺陷传输和离子扩散则以相反的路径继续进行，如图1(b)所示，保持了体表和体相之间氧化学势的动态传输循环，更重要的是让体相组分参与到反应中来，保持了CO2/H2O分解制CO/H2的高活性和高效率。下述实施例1至实施例9制得的铁氧体材料存在随氧化学势变化的以Fe3+/Fe2+氧化还原对为基础的动态循环，实施例5制得的铁氧体材料相关组成随氧化学势变化的相图见图2。
有鉴于此，本发明提供的一种自调节铁氧体材料，通过氧化学势的变化驱动，以点缺陷传输和离子扩散的方式自主调节体表和体相的氧化学势，保持了材料的高活性和稳定性，实现了较低温度下的热化学直接分解CO2/H2O制备CO/H2。
实施例1
本实施例利用共沉淀法制备所述自调节铁氧体材料：
按Ni:Fe＝4:1的金属摩尔比称取对应质量的硝酸盐，将硝酸盐溶于去离子水得到浓度为2mol/L的混合盐溶液，配置浓度为1mol/L的氢氧化钾溶液作为沉淀剂。将氢氧化钾溶液加入混合盐溶液中进行共沉淀，保持溶液的pH为9，剧烈搅拌下老化2h，沉淀物经多次洗涤和过滤直到pH值达到中性，在100℃的条件下干燥和1000℃焙烧2h，得到该自调节铁氧体材料。本发明材料的热化学直接分解H2O反应在固定床反应器上进行。具体的反应步骤为：将材料在氩气气氛中升温至1400℃进行活化，活化时间为25min，之后在氩气气氛下降温至1300℃；在1300℃下通入H2O进行分解反应，反应时间不限。产物中用色谱仪检测，在进行的2h内反应结果如下：
实施例2
本实施例利用共沉淀法制备所述自调节Ni-Co基铁氧体材料：
按Ni:Co:Fe＝2:4:4的金属摩尔比称取对应质量的硫酸盐，将硫酸盐溶于去离子水得到浓度为0.1mol/L的混合盐溶液，配置浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液作为沉淀剂。将氢氧化钠溶液加入混合盐溶液中进行共沉淀，保持溶液的pH值为10，剧烈搅拌下老化6h，沉淀物经多次洗涤和过滤直到pH值达到中性，在80℃的条件下干燥和900℃焙烧5h，得到该自调节铁氧体材料。本发明材料的热化学分解H2O反应在固定床反应器上进行。具体的反应步骤为：将材料在氩气气氛中升温至1300℃进行活化，活化时间为60min，之后在氩气气氛下降温至1150℃；在1150℃下通入H2O进行分解反应，反应时间不限。产物用色谱仪检测，在进行的2h内反应结果如下：
实施例3
本实施例利用共沉淀法制备所述自调节铁氧体材料：
按Ni:Co:Mg:Fe＝2:1:5:2的金属摩尔比称取对应质量的氯酸盐，将硝酸盐溶于去离子水得到浓度为2.5mol/L的混合盐溶液，配置浓度为0.5mol/L的氢氧化钾溶液作为沉淀剂。将氢氧化钾溶液加入混合盐溶液中进行共沉淀，保持溶液的pH为8，剧烈搅拌下老化12h，沉淀物经多次洗涤和过滤直到pH值达到中性，在120℃的条件下干燥和600℃焙烧10h，得到该自调节铁氧体材料。本发明材料的热化学直接分解H2O反应在固定床反应器上进行。具体的反应步骤为：将材料在氩气气氛中升温至1500℃进行活化，活化时间为20min，之后在氩气气氛下降温至1350℃；在1350℃下通入CO2进行分解反应，反应时间不限。产物中用色谱仪检测，在进行的2h内反应结果如下：
实施例4
本实施例利用物理混合法制备所述自调节铁氧体材料：
按Mg:Fe＝7:3的金属摩尔比称取对应质量的金属氧化物粉末，经研钵充分研磨均匀后，在1000℃焙烧2h后得到该自调节铁氧体材料。本发明材料的热化学直接分解CO2反应在固定床反应器上进行。具体的反应步骤为：将材料在氩气气氛中升温至1450℃进行活化，活化时间为15min，之后在氩气气氛下降温至1350℃；在1350℃下通入CO2进行分解反应，反应时间不限。产物用色谱仪检测，在进行的2h内反应结果如下：
实施例5
本实施例利用物理混合法制备所述自调节铁氧体材料：
按Ni:Mg:Fe＝4:2:4的金属摩尔比称取对应质量的金属氧化物粉末，在球磨机中研磨均匀后，在800℃焙烧5h后得到该自调节基铁氧体材料，相关组成的相图见图2。本发明材料的热化学分解CO2反应在固定床反应器上进行。具体的反应步骤为：将材料在氩气气氛中升温至1500℃进行活化，活化时间为10min，之后在氩气气氛下降温至1400℃；在1400℃下通入CO2进行分解反应，反应时间不限。产物用色谱仪检测，在进行的2h内反应结果如下：
实施例6
本实施例利用物理混合法制备所述自调节铁氧体材料：
按Ni:Co:Fe＝3:2:5的金属摩尔比称取对应质量的金属氧化物粉末，在球磨机中研磨均匀后，在1200℃焙烧1h后得到该自调节基铁氧体材料。本发明材料的热化学分解H2O反应在固定床反应器上进行。具体的反应步骤为：将材料在氩气气氛中升温至1400℃进行活化，活化时间为10min，之后在氩气气氛下降温至1400℃；在1400℃下通入H2O进行分解反应，反应时间不限。产物用色谱仪检测，在进行的2h内反应结果如下：
实施例7
本实施例利用溶胶凝胶法制备所述自调节铁氧体材料：
按Co:Fe＝9:1的金属摩尔比例称取对应质量的硝酸盐，将硝酸盐溶于去离子水得到浓度为0.5mol/L的混合盐溶液，在90℃下将柠檬酸加入混合盐溶液中并搅拌，柠檬酸跟金属离子的摩尔比为2:1，待溶解充分后，加入乙二醇，乙二醇跟柠檬酸的质量比为2:3，继续搅拌待凝胶生成后在120℃的条件下干燥，在800℃焙烧4h后得到该自调节铁氧体材料。本发明材料的热化学分解H2O反应在固定床反应器上进行。具体的反应步骤为：将材料在氩气气氛中升温至1300℃进行活化，活化时间为40min，之后在氩气气氛下降温至1100℃；在1100℃下通入H2O进行分解反应，反应时间不限。产物用色谱仪检测，在进行的2h内反应结果如下：
实施例8
本实施例利用溶胶凝胶制备所述自调节铁氧体材料：
按Mg:Co:Fe＝6:1:3的金属摩尔比例称取对应质量的氯酸盐，将氯酸盐溶于去离子水得到浓度为1mol/L的混合盐溶液，在80℃下将环氧丙烷加入混合盐溶液中并搅拌，环氧丙烷跟金属离子的摩尔比为10:1，待溶解充分后，加入乙醇，乙醇跟环氧丙烷的质量比为1:3，继续搅拌待凝胶生成后置于150℃的条件下干燥，在900℃焙烧2h后得到该自调节铁氧体材料。本发明材料的热化学分解H2O反应在固定床反应器上进行。具体的反应步骤为：将材料在氩气气氛中升温至1450℃进行活化，活化时间为10min，之后在氩气气氛下降温至1400℃；在1400℃下通入H2O进行分解反应，反应时间不限。产物用色谱仪检测，在进行的2h内反应结果如下：
实施例9
本实施例利用溶胶凝胶法制备所述自调节铁氧体材料：
按Mg:Ni:Co:Fe＝2:2:1:5的金属摩尔比例称取对应质量的硝酸盐，将硝酸盐溶于去离子水得到浓度为0.1mol/L的混合盐溶液，在70℃下将乙二胺四乙酸加入混合盐溶液中并搅拌，乙二胺四乙酸跟金属离子的摩尔比为1:1，待溶解充分后，加入脲，脲跟乙二胺四乙酸的质量比为4:1，继续搅拌待凝胶生成后在100℃的条件下干燥，在500℃焙烧8h后得到该自调节铁氧体材料。本发明材料的热化学分解H2O反应在固定床反应器上进行。具体的反应步骤为：将材料在氩气气氛中升温至1400℃进行活化，活化时间为20min，之后在氩气气氛下降温至1200℃；在1200℃下通入H2O进行分解反应，反应时间不限。产物用色谱仪检测，在进行的2h内反应结果如下：
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种自调节铁氧体材料，其特征在于，所述自调节铁氧体材料为含可变价的铁离子为基础的复合金属氧化物，化学组成通式为：MxFe3-xO4，其中，x＝1.5～2.7，M选自Ni、Mg和Co中的一种或多种，M/(M+Fe)的摩尔比在0.5至0.9之间。
2.如权利要求1所述的自调节铁氧体材料，其特征在于，所述自调节铁氧体材料存在随氧化学势变化的以Fe3+/Fe2+氧化还原对为基础的动态循环。
3.如权利要求1或2所述的一种自调节铁氧体材料的制备方法，其特征在于，选自以下之任一：
制备方法一：采用共沉淀法，按照自调节铁氧体材料中各元素的摩尔比配制Fe可溶性盐和M可溶性盐的混合盐溶液，加入沉淀剂进行共沉淀，老化；然后，将沉淀物洗涤和过滤，最后干燥和焙烧，即得到所述自调节铁氧体材料；
制备方法二：采用物理混合法，按照自调节铁氧体材料中各元素的摩尔比称取Fe以及M的金属氧化物，用球磨法或者研钵混碾法将金属氧化物充分混合均匀后焙烧，即得到所述自调节铁氧体材料；
制备方法三：采用溶胶凝胶法，按照自调节铁氧体材料中各元素的摩尔比配制Fe可溶性盐和M可溶性盐的混合盐溶液，加入络合剂，待溶解充分后，加入分散剂，搅拌待凝胶生成后干燥，焙烧，即得到所述自调节铁氧体材料。
4.如权利要求3所述的一种自调节铁氧体材料的制备方法，其特征在于，制备方法一中，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)Fe可溶性盐选自Fe的硝酸盐、Fe的硫酸盐、Fe的醋酸盐和Fe的氯酸盐中的至少一种；
2)M可溶性盐选自M的硝酸盐、M的硫酸盐、M的醋酸盐和M的氯酸盐中的至少一种；
3)所述混合盐溶液浓度为0.1-2.5mol/L；
4)所述沉淀剂浓度为0.5-2mol/L；
5)所述沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和碳酸钠中的一种或多种；
6)老化时间为2-12h；
7)老化的pH为8-10；
8)洗涤、过滤至pH值为中性；
9)干燥温度为80-120℃；
10)焙烧温度为600-1000℃；
11)焙烧时间为2-10h。
5.如权利要求3所述的一种自调节铁氧体材料的制备方法，其特征在于，制备方法二中，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)焙烧温度为800-1200℃；
2)焙烧时间为1-5h。
6.如权利要求3所述的一种自调节铁氧体材料的制备方法，其特征在于，制备方法三中，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)Fe可溶性盐选自Fe的硝酸盐和Fe的氯酸盐中的至少一种；
2)M可溶性盐选自M的硝酸盐和M的氯酸盐中的至少一种；
3)所述混合盐溶液浓度为0.1-1mol/L；
4)所述络合剂选自柠檬酸、环氧丙烷、草酸和乙二胺四乙酸中的至少一种；
5)所述分散剂选自乙二醇、脲和乙醇中的至少一种；
6)络合剂的摩尔数，与Fe、M的总摩尔数的比值为1:1-10:1；
7)分散剂跟络合剂的质量比为1:3-4:1；
8)在70-90℃下加入络合剂；
9)干燥温度为100-150℃；
10)焙烧温度为500-900℃；
11)焙烧时间为2-8h。
7.如权利要求1或2所述的一种自调节铁氧体材料用于热化学直接分解二氧化碳制备一氧化碳，或者，用于热化学直接分解水制备氢气。
8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，具体反应过程为：将所述自调节铁氧体材料在惰性气氛中升温进行活化，然后在惰性气氛下降温，通入二氧化碳或者水进行分解反应，得到一氧化碳或者氢气。
9.如权利要求8所述的用途，其特征在于，活化温度为1300-1500℃。
10.如权利要求8所述的用途，其特征在于，活化时间为10-60min。
11.如权利要求8所述的用途，其特征在于，分解反应温度为1100-1400℃。
12.如权利要求1或2所述的一种自调节铁氧体材料用于三效催化反应、化学链式反应或甲烷部分氧化反应。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109775761A (zh) * 2019-03-18 2019-05-21 国家电网有限公司 一种制备锰锌铁氧体纳米颗粒的方法
CN114084910A (zh) * 2021-10-15 2022-02-25 闽都创新实验室 一种铈镍钴掺杂的铁氧体纳米材料及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6291423A (ja) * 1985-04-02 1987-04-25 Toda Kogyo Corp 球型を呈したスピネル型フェライト粒子粉末及びその製造法
CN102769128A (zh) * 2011-05-04 2012-11-07 三星电子株式会社 电极活性材料、其制备方法、及含其的电极和锂电池
CN102960345A (zh) * 2012-11-26 2013-03-13 上海师范大学 卤胺/SiO2杂化抗菌纳米粒子及其制备方法
CN103030208A (zh) * 2013-01-08 2013-04-10 哈尔滨工业大学 尖晶石铁氧体类催化剂的应用及用于促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法
CN103861597A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种负载型尖晶石类化合物及其制备和应用
CN105126852A (zh) * 2015-09-10 2015-12-09 中国科学院上海高等研究院 一种动态铁酸盐储氧材料及其应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI629283B (zh) * 2012-02-23 2018-07-11 巴克斯歐塔公司 來自血漿中的免疫球蛋白之ｉ-ｉｖ-１部分沉澱

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6291423A (ja) * 1985-04-02 1987-04-25 Toda Kogyo Corp 球型を呈したスピネル型フェライト粒子粉末及びその製造法
CN102769128A (zh) * 2011-05-04 2012-11-07 三星电子株式会社 电极活性材料、其制备方法、及含其的电极和锂电池
CN102960345A (zh) * 2012-11-26 2013-03-13 上海师范大学 卤胺/SiO2杂化抗菌纳米粒子及其制备方法
CN103861597A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种负载型尖晶石类化合物及其制备和应用
CN103030208A (zh) * 2013-01-08 2013-04-10 哈尔滨工业大学 尖晶石铁氧体类催化剂的应用及用于促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法
CN105126852A (zh) * 2015-09-10 2015-12-09 中国科学院上海高等研究院 一种动态铁酸盐储氧材料及其应用

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARYA SHAFIEFARHOOD等: "Iron-containing mixed-oxide composites as oxygen carriers for Chemical Looping with Oxygen Uncoupling", 《FUEL》 *
H. LE TRONG等: "Mossbauer characterisations and magnetic properties of iron cobaltites CoxFe3-xO4(1≤x≤2.46) before and after spinodal decomposition", 《JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS》 *
SAMUEL OROPEZA ESTRADA等: "Tuning of the magnetic response in cobalt ferrite CoxFe3-xO4 by varying the Fe2+ to Co2+ molar ratios: Rietveld refinement and DFTstructural analysis", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *
SHEENU JAUHAR等: "Substituted cobalt nano-ferrites, CoMxFe2-xO4(M=Cr3+,Ni2+,Cu2+,Zn2+; 0.2≤x≤1.0) as heterogeneous catalysts for modified Fenton"s reaction", 《CERAMICS INTERNATIONAL》 *
SULATA K. SAHU等: "Thermodynamics of Fe3O4–Co3O4 and Fe3O4–Mn3O4 spinel solid solutions at the bulk and nanoscale", 《PHYS. CHEM. CHEM. PHYS.》 *
蒋青青等: "太阳能光热化学分解CO2和H2O的研究进展", 《中国科学: 化学》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109775761A (zh) * 2019-03-18 2019-05-21 国家电网有限公司 一种制备锰锌铁氧体纳米颗粒的方法
CN109775761B (zh) * 2019-03-18 2021-08-31 国家电网有限公司 一种制备锰锌铁氧体纳米颗粒的方法
CN114084910A (zh) * 2021-10-15 2022-02-25 闽都创新实验室 一种铈镍钴掺杂的铁氧体纳米材料及其制备方法和应用
CN114084910B (zh) * 2021-10-15 2023-12-05 闽都创新实验室 一种铈镍钴掺杂的铁氧体纳米材料及其制备方法和应用

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