Chromit měďnatý, chemický vzorec je CuCr2O4, CAS 12053-18.-8. Je to tmavě zelený prášek s polyedrickou krystalickou strukturou. Podle různých metod přípravy a povrchových modifikací může vykazovat také různé velikosti a tvary částic, jako jsou kulové, šestihranné sloupcovité nebo tyčovité atd. Je to vynikající elektrický a tepelný vodič. Protože obsahuje měď, je schopen efektivně vést elektřinu a teplo. Ve skutečnosti má důležité aplikace v elektronice a chladicích zařízeních. Rozpustnost je velmi nízká ve vodě a většině organických rozpouštědel. Toto omezení rozpustnosti poskytuje produktu vynikající stabilitu a opětovnou použitelnost v katalytických aplikacích. Jedná se o antiferomagnetický materiál. Při umístění do vnějšího magnetického pole se jeho magnetické momenty vyrovnají v opačném směru než vnější magnetické pole. Tento magnetismus způsobuje, že produkt má speciální účinky při aplikaci katalyzátorů. Je to anorganická sloučenina kovu. Tato sloučenina je široce používána v chemickém průmyslu jako katalyzátor. Jako katalyzátor byl široce používán a také prokázal svou extrémně vysokou aplikační hodnotu v oblasti elektroniky, tvrdých slitin, chladicích zařízení, palivových článků, optického skla a pigmentů. Tato použití nejen odrážejí vynikající fyzikální vlastnosti produktu v mnoha aspektech, ale také ilustrují jeho široké možnosti použití.
|
|
|
Chromit měďnatý(chemický vzorec CuCr2O4 nebo Cu2Cr2O5), jako oxid kovu spinelového typu, hraje nezastupitelnou roli v oblasti letectví a kosmonautiky díky své jedinečné krystalové struktuře (ionty mědi zabírají čtyřstěnné dutiny, ionty chrómu jsou distribuovány v oktaedrických dutinách) a vynikající tepelné stabilitě, chemické stabilitě a katalytické aktivitě. Jeho aplikace probíhá prostřednictvím několika základních spojení, jako jsou raketové motory, raketové pohonné systémy, tepelná ochrana kosmických lodí, skladování a přeměna energie, a stala se klíčovým materiálem pro podporu průlomů v letecké technologii.
1. Základní funkce a mechanismy působení
Je to jeden z nejdůležitějších katalyzátorů rychlosti spalování v kompozitních tuhých pohonných hmotách. Jeho kovové částice mají vysoký specifický povrch a povrchovou energii, což může výrazně zlepšit rychlost spalování hnacích látek a zároveň snížit index tlaku (citlivost rychlosti spalování na změny tlaku), což motoru umožňuje udržovat stabilní spalování v širokém tlakovém rozsahu. Výzkum ukázal, že velikost částic má významný dopad na výkon pohonných hmot:
Snížení velikosti částic může snížit aktivační energii nízkoteplotního rozkladu, zvýšit -rychlost reakce rozkladu při vysoké teplotě, čímž se zlepší rychlost spalování při vysokém-tlaku a sníží se index tlaku. Například, když se velikost částic oxomědi sníží z úrovně mikrometrů na úroveň nanometrů, rychlost hoření hnací látky se může zvýšit o 15 % -20 % a index tlaku ve vysokotlaké části se může snížit o 0,2–0,3.
2. Optimalizace receptury a synergické efekty
Pro další zvýšení výkonu se často používá v kombinaci s jinými katalyzátory rychlosti spalování, jako jsou oxidy železa a uhlíkové nanotrubice. Například u kompozitních pohonných hmot HTPB (hydroxyl zakončený polybutadien) může smíchání oxomědi s ferrocenem v poměru 3:1 zvýšit rychlost hoření o 25 % při zachování indexu tlaku pod 0,5. Kromě toho musí být přísně kontrolována distribuce velikosti částic: příliš malá velikost částic může snadno vést k aglomeraci a ovlivnit disperzibilitu; Pokud je velikost částic příliš velká, katalytická účinnost se sníží. Prášek oxocopper s jednotnou velikostí částic lze připravit sušením rozprašováním, mletím v kulovém mlýnu a dalšími procesy, aby se zajistilo jeho rovnoměrné rozložení v pohonné látce.
3. Typické případy použití
Raketový motor: V pevných posilovačích raket řady Dlouhý pochod slouží jako hlavní katalyzátor rychlosti spalování, který umožňuje rychlost spalování paliva dosáhnout 8-12 mm/s (atmosférický tlak), čímž splňuje požadavky na vysoký tah při startu rakety.
Pohonný systém střely: V motoru třetího stupně určitého typu balistické střely v kombinaci s kompozitním katalyzátorem na bázi borohydridu sodného může pohonná látka udržovat rychlost hoření 6-8 mm/s ve vakuovém prostředí, což zajišťuje, že střela přesně zasáhne cíl.
1. Vysoká teplotní stabilita a antioxidační aktivita
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 stupňů) a hustá vrstva oxidu chrómu (Cr ₂ O3) vytvořená na jejím povrchu může účinně zabránit pronikání kyslíku a prodloužit životnost materiálu. Například v systému tepelné ochrany návratové kapsle může povlak prodloužit dobu tepelné odolnosti materiálu ze 120 sekund na 180 sekund, což poskytuje záruku bezpečného přistání kosmické lodi.
2. Odolnost proti tepelným šokům a odolnost proti odlupování
When spacecraft rapidly pass through the atmosphere, the surface temperature changes sharply (Δ T>1000 stupňů /s), což může snadno způsobit odlupování povlaku. Optimalizací krystalové struktury (jako je zmenšení velikosti zrn a zvýšení hustoty hranic zrn) lze výrazně zlepšit výkon tepelného šoku. Pokusy ukázaly, že speciálně ošetřenéchromit mědipovlak udržuje více než 95% přilnavost po 20 tepelných cyklech (2000 stupňů → pokojová teplota), což je mnohem lepší než tradiční povlaky z oxidu hlinitého (adheze klesá na 70%).
3. Typické aplikační scénáře
Tepelně ochranná deska pro návratovou kapsli: V návratové kapsli kosmické lodi řady Shenzhou je na klíčové části (jako je dno a boční stěny) nanesen povlak oxomědě, v kombinaci s kompozitním materiálem z karbidu křemíku -vyztuženým keramickou matricí (C/SiC) za vzniku gradientní tepelné ochrany, která umožňuje návratové kapsli odolat maximální hustotě tepelného toku/m² 50.
Hypersonic aircraft nose cone: At the nose cone of a certain type of hypersonic aircraft (speed>5 Mach), kompozitní povlak ze slitiny na bázi wolframu může odolat vysokým teplotám 2200 stupňů při zachování drsnosti povrchu Ra<0.8 μ m, reducing aerodynamic heating losses.
Energetický systém kosmické lodi: „Core Hub“ pro ukládání a přeměnu energie
1. Materiály elektrod palivových článků
V palivových článcích s pevným oxidem (SOFC) může být použit jako katodový materiál a jeho spinelová struktura poskytuje dostatek volných míst kyslíku, což podporuje kinetiku reakce redukce kyslíku (ORR). Výzkum ukázal, že polarizační odpor katod na bázi oxomědi při 800 stupních je pouze 0,1 Ω· cm², což je o 67 % méně než u tradičních katod na bázi kobaltu (0,3 Ω· cm²), což výrazně zlepšuje výstupní hustotu výkonu baterie (z 0,5 W/cm² na 0,8 W/cm²).
2. Skladování a přeměna vodíkové energie
Má mnoho aplikací v oblasti vodíkové energie:
Fotokatalytická výroba vodíku: Prostřednictvím fotokatalytické reakce štěpení vody (2H₂O → 2H₂+O₂) může katalyzátor dosáhnout účinnosti přeměny solární vodíkové energie 4,2 % při ozařování ultrafialovým světlem, což je o 133 % vyšší než u tradičního katalyzátoru TiO₂ (1,8 %).
Alkoholové reformování pro výrobu vodíku: Při reakci methanolového parního reformingu (CH∝OH+H₂O → 3H₂+CO₂) mohou katalyzátory na oxoměďi (jako je CuCr₂O₄/Al₂O∝) dosáhnout míry konverze methanolu 98 % a 98% zdroj vodíkového paliva ve srovnání s 95% vodíkovou selektivitou.
3. Typické případy použití
Měsíční základní energetický systém: V navrhovaném plánu lunární základny NASA se fotokatalytické zařízení na bázi oxomědi používá k výrobě vodíku ze slunečního záření na povrchu Měsíce v kombinaci s palivovými články k dosažení 24hodinového nepřerušovaného napájení. Jediný systém dokáže vyrobit až 10 kg vodíku za den, čímž pokryje denní potřeby tří astronautů.
Napájení Mars roveru: Na Mars roveru „Perseverance“ byl na pomocný energetický systém radioaktivního izotopového termoelektrického generátoru (RTG) aplikován oxoměďový katalyzátor, který poskytuje záložní energii pro rover prostřednictvím metanolového reformování za účelem výroby vodíku, čímž se prodloužila životnost mise na 14 let.
1. Katalyzátor čištění výfukových plynů
CO ₂, stopové těkavé organické sloučeniny (VOC) produkované dýcháním astronautů a NOx emitované zařízením v uzavřené kabině kosmické lodi je třeba čistit v reálném čase. Katalyzátory mohou účinně katalyzovat oxidaci těchto znečišťujících látek při nízkých teplotách (50-100 stupňů):
Oxidace CO: Působením kompozitního katalyzátoru CuCr ₂ O 4 / CeO 2 může být CO zcela přeměněn na CO 2 při 80 stupních s reakční rychlostí 0,5 mol/(g · h).
Odstraňování VOC: U typických VOC, jako je formaldehyd a benzen, míra mineralizace oxoměděného katalyzátoru přesahuje 99 %, čímž se zabrání sekundárnímu znečištění.
2. Materiály na úpravu vody
V systému vodního cyklu kosmické lodi jej lze použít jako adsorbent k odstranění iontů těžkých kovů (jako je Hg ² ⁺, Pb ² ⁺) a organických znečišťujících látek. Cr OH skupiny s kladným nábojem na svém povrchu mohou zachytit ionty těžkých kovů elektrostatickou adsorpcí a komplexací s adsorpční kapacitou 120 mg/g (Hg ² ⁺), což je o 140 % více než u aktivního uhlí (50 mg/g).
3. Typické aplikační scénáře
Systém podpory života Mezinárodní vesmírné stanice: V systému regenerace kyslíku Mezinárodní vesmírné stanice může lože katalyzátoru pracovat nepřetržitě po dobu více než 5 000 hodin, čímž se sníží koncentrace CO ₂ z 10 000 ppm na méně než 100 ppm, přičemž se získá 95 % kyslíku.
Lunar Base Water Treatment Unit: V programu lunární základny NASA,chromit mědiadsorpční kolony na bázi se používají k úpravě moči a kondenzátu astronautů a kvalita výtoku splňuje normy NASA (celkový organický uhlík<0.1mg/L, no heavy metals detected).
Výhled do budoucna: Průlomové aplikace ve vznikajících oborech
1. Nano oxoměď a kvantová technologie
Řízením podmínek syntézy (jako je solvotermální metoda, templátová metoda), oxoměděné kvantové tečky s velikostí částic<10nm can be prepared. Its quantum confinement effect can significantly enhance catalytic activity and optical performance:
Kvantové výpočty: Kvantové tečky mohou sloužit jako kandidátní materiály pro kvantové bity s životností v řádu milisekund, což poskytuje možnosti pro stavbu kvantových{0}}počítačů v pevné fázi.
Fotokatalytické vylepšení: Absorpční koeficient nano oxomědi v oblasti viditelného světla je 5krát vyšší než u sypkých materiálů a účinnost výroby fotokatalytického vodíku může dosáhnout 8 %, čímž se blíží komerčnímu prahu (10 %).
3. Biokompatibilita a letecká medicína
Výzkum ukázal, že povrchově modifikované nanočástice oxomědě (jako je potažený polyethylenglykolem) mají dobrou biokompatibilitu a lze je použít jako nosiče léčiv nebo biosenzory:
Monitorování zdraví astronautů: Senzory založené na oxocopper dokážou detekovat metabolity, jako je glukóza a laktát v tělesných tekutinách astronautů v reálném čase, s citlivostí úrovně pM.
Radiační ochrana: Nanočástice oxocopper mohou absorbovat vysokoenergetické částice kosmického záření, čímž snižují poškození DNA astronautů a zvyšují účinnost ochrany o 30 % ve srovnání s tradičním olovnatým stíněním.
2. 3D tisk a zakázková výroba
Kombinací technologie 3D tisku, jako je selektivní laserové sintrování (SLS), lze přímo připravit komplexní konstrukční komponenty na bázi oxomědi (jako jsou spalovací komory a obklady tepelné ochrany), čímž se dosáhne „integrace designu výroby“. Například oxoměď/polyimidové kompozitní materiály tištěné SLS mají hustotu o 40 % nižší než tradiční odlitky při zachování 90 % mechanických vlastností.
Je to důležitý katalyzátor, který je široce používán v chemickém průmyslu.
1. Metoda chemického spolu{1}}srážení:
Chemické ko{0}}srážení je běžně používaný způsob přípravy produktu. Tato metoda vyžaduje ko-srážení Cu(NO3)2·6H2O a Cr(NO3)3·9H2O za kombinovaného působení kyseliny chlorovodíkové a čpavkové vody a poté pražením produktu při teplotě asi 500 stupňů, aby se získal čistýchromit mědi. Metoda syntézy má vysokou přesnost a snadno se řídí reakční podmínky, takže je v praktických aplikacích poměrně běžná.
2. Sol-gelová metoda:
Sol-gelová metoda je metoda syntézy produktu reakcí v roztoku. Tato metoda potřebuje přidat CuSO4 a NH4CrO4 do deionizované vody a poté použijte NH4OH nebo NaOH pro úpravu pH, aby se vytvořil koloidní roztok. Koloidní roztok se odpaří do sucha za vzniku gelu a poté se zpracuje při teplotě kalcinace přibližně 600 stupňů, aby se nakonec získal čistý produkt. Ve srovnání s jinými syntetickými metodami má tato metoda výhody přesné kontroly velikosti částic, krystalové struktury atd., takže je široce používána v praktických aplikacích.
Stručně řečeno, lze jej syntetizovat různými metodami, jako je chemická koprecipitační metoda, sol{0}}gelová metoda, reakční metoda v plynné fázi, ultrazvuková-asistovaná syntéza a šablonová metoda. Různé syntetické metody mají své vlastní charakteristiky a výhody, takže lze vybrat vhodnou syntetickou metodu podle konkrétních potřeb.
|
Chemický vzorec |
CrCuO3 |
|
Přesná hmotnost |
163 |
|
Molekulová hmotnost |
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%) |
|
Elementární analýza |
Cr, 31,79; Cu, 38,86; O, 29,35 |
Je to podvojný oxid kovu a jeho vlastnosti molekulární struktury mají velký význam pro jeho katalytický výkon a použití.
Oxoměď patří k podvojnému oxidu kovu, její molekulární struktura je složitá a existuje mnoho struktur. Nejběžnější je CuCr2O4krystalová struktura, její mřížkové parametry jsou a=8.105Å, c=8.924Å, patří do kubické krystalové soustavy a prostorová grupa je Fd-3m. CuCr2O4krystalická struktura je složena z Cu2+ a Cr3+ ionty střídavě uspořádány, každý Cu2+iontové souřadnice se šesti Cr3+ionty a každý Cr3+iontové souřadnice se čtyřmi Cu2+ionty a dva O2-ionty.
V krystalové struktuře CuCr2O4 je průměrná délka vazby Cu2+iontů je 0,2077 nm, průměrná délka vazby Cr3+iontů je 0,2130 nm a průměrná délka vazby O2-iontů je 0,1379 nm. Vzhledem k rozdílu v iontovém poloměru v CuCr2O4krystalové struktury, existuje více koordinačních geometrických izomerů, jako je trigonální fáze, tetragonální fáze, oktaedrická fáze a dodekaedrická fáze. Tyto různé koordinační geometrické izomery mohou ovlivnit vlastnosti a aplikace produktu.
Jeho molekulární struktura úzce souvisí s jeho fyzikálními vlastnostmi. Je to černý prášek s vysokou tepelnou stabilitou a chemickou odolností. Díky své speciální krystalové struktuře má dobrou elektrickou vodivost a magnetismus a je široce používán v některých elektronických součástkách a magnetických materiálech. Kromě toho má určitou tepelnou citlivost a jeho koeficient tepelné roztažnosti lze upravit změnou jeho krystalové struktury.
Má určité adsorpční vlastnosti díky své složité molekulární struktuře. Studie ukázaly, že má dobrou katalytickou aktivitu a selektivitu a může být široce používán jako důležitý katalyzátor v různých chemických reakcích. Často se používá v reakcích organické syntézy, jako je oxidace, hydroxylace, hydrogenace a další reakce. Jeho katalytický účinek je realizován především aktivními centry tvořenými Cu2+a Cr3+ iontů na povrchu kyslíkových volných míst. Kromě toho má také určité adsorpční vlastnosti, které mohou adsorbovat některé malomolekulární látky, jako je plyn a voda.
Závěrem, jako podvojný oxid kovu,chromit mědiMolekulární struktura je velmi důležitá pro jeho katalytický výkon a použití. Krystalová struktura cproduktu je složitá, existuje více koordinačních geometrických izomerů, jeho fyzikální vlastnosti jsou dobré, má vysokou tepelnou stabilitu a chemickou odolnost a jeho katalytická aktivita a selektivita v chemických reakcích jsou především prostřednictvím povrchově aktivních center tvořených Cu2+a Cr3+jsou realizovány ionty na kyslíkových volných místech.
Populární Tagy: měděný chromit cas 12053-18-8, dodavatelé, výrobci, továrna, velkoobchod, koupit, cena, hromadné, na prodej