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Release kinetics of vanadium from vanadium(Ⅲ,ⅣandⅤ)oxides:Effect of pH,temperature and oxide dose

Journal of Environmental Sciences 2018年第5期30卷 96-103页

作者： Xingyun Hu Yuyan Yue Xianjia Peng National Engineering Laboratory for Industrial Wastewater Treatment Beijing Key Laboratory of Industrial Wastewater Treatment and Resource RecoveryResearch Center for Eco-Environmental SciencesChinese Academy of SciencesBeijing100085China. University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100190China School of Environment Henan Normal UniversityHenan 453007China

Batch experiments were performed to derive the rate laws for the proton-promoted dissolution of the main vanadium（Ⅲ, Ⅳ and Ⅴ） oxides at pH 3.1–10.0. The release rates of vanadium are closely related to the aqueous pH, and several obvious differences were observed in the release behavior of vanadium from the dissolution of v2o5 and vanadium（Ⅲ, Ⅳ） oxides. In the first 2 hr, the release rates of vanadium from v2o3 were r = 1.14·（[H＋]）-0.269 at pH 3.0–6.0 and r = 0.016·（[H＋]）-（-0.048） at pH 6.0–10.0; the release rates from vo2 were r = 0.362·（[H＋]）-0.129 at pH 3.0–6.0 and r = 0.017·（[H＋]）-（-0.097） at pH 6.0–10.0; and the release rates from v2o5 were r = 0.131·（[H＋]）--（0.104） at pH 3.1–10.0. The release rates of vanadium from the three oxides increased with increasing temperature, and the effect of temperature was different at pH 3.8, pH 6.0 and pH 7.7. The activation energies of vanadium（Ⅲ, Ⅳ and Ⅴ） oxides（33.4–87.5 kJ/mol） were determined at pH 3.8, pH 6.0 and pH 7.7, showing that the release of vanadium from dissolution of vanadium oxides follows a surface-controlled reaction mechanism. The release rates of vanadium increased with increasing vanadium oxides dose,albeit not proportionally. This study, as part of a broader study of the release behavior of vanadium, can help to elucidate the pollution problem of vanadium and to clarify the fate of vanadium in the environment.

关键词： vanadium v2o3 vo2 v2o3 Dissolution

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Interfacial confinement of Ni-v2o3 in molten salts for enhanced electrocatalytic hydrogen evolution

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Journal of Energy Chemistry 2020年第11期29卷 280-285页

作者： Jing Zhou Hansheng Xiao Wei Weng Dong Gu Wei Xiao College of Chemistry and Molecular Sciences Hubei Key Laboratory of Electrochemical Power SourcesWuhan UniversityWuhan 430072HubeiChina School of Resource and Environmental Sciences Hubei International Scientific and Technological Cooperation Base of Sustainable Resource and EnergyWuhan UniversityWuhan 430072HubeiChina The Institute of Advanced Studies.Wuhan University Wuhan 430072HubeiChina

Implementation of non-precious electrocatalysts is key-enabling for water electrolysis to relieve challenges in energy and environmental sustainability. Self-supporting Ni-v2o3 electrodes consisting of nanostrip-like v2o3 perpendicularly anchored on Ni meshes are herein constructed via the electrochemical reduction of soluble Navo3 in molten salts for enhanced electrocatalytic hydrogen evolution. Such a special configuration in morphology and composition creates a well confined interface between Ni and v2o3. Experimental and Density-Functional-Theory results confirm that the synergy between Ni and v2o3 accelerates the dissociation of H2o for forming hydrogen intermediates and enhances the combination of H*for generating H2.

关键词： Hydrogen evolution Electrochemistry Molten salt Ni v2o3

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Room-temperature epitaxial growth of v_2o_3 films

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2014年第10期57卷 1866-1869页

作者： LIU XiangBo LU HuiBin HE Meng JIN KuiJuan YANG GuoZhen Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of Physics Chinese Academy of Sciences

Herein we report the room-temperature epitaxial growth of v2o3 films by laser molecule beam epitaxy. X-ray diffraction profiles show the room-temperature epitaxial v2o3 films orient in the [110] direction on α-Al2o3(0001) substrates. Atomic force microscopy measurements reveal that the ultra-smooth surfaces with root-mean-square surface roughness of 0.11 nm and 0.28 nm for 10-nm-thick and 35-nm-thick v+2o3 film, respectively. X-ray photoelectron spectroscopy results indicate the v3 oxidation state in the films. Typical metal-insulator transition is observed in films at about 135 K. The resistivities at 300 K are approximately 0.8 mΩ cm and 0.5 mΩ cm for 10-nm-thick and 35-nm-thick v2o3 film, respectively.

关键词：薄膜取向外延生长 v2o3 室温激光分子束外延 X射线衍射原子力显微镜超平滑表面

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Solvothermal Synthesis of v_2o_3 Catalysts for oxidative Desulfurization of Dibenzothiophene

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China Petroleum Processing & Petrochemical Technology 2014年第3期16卷 26-32页

作者： Liu Ni Zhang Minghui Wang Danhong Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (MoE) College of Chemistry Nankai University

v2o3 nanoparticles with high surface area have been successfully prepared by a new solvothermal method without using any surfactant and template. The size of v2o3 nanoparticles is mostly equal to 10 nm-30 nm. The highest surface area of obtained v2o3 nanoparticles reaches 49 m2/g. Several kinds of v2o3 catalysts were prepared by different methods. All these v2o3 catalysts obtained thereby showed high catalytic activity for oxidative desulfurization(oDS) reaction by using tert-butyl hydroperoxide as the oxidant. The v2o3 catalyst with a highest oDS activity was obtained under the following conditions: The catalyst was prepared upon using v2o5 as the vanadium source, methanol as the solvent, and oxalic acid as the complexing reagent at a v2o5/oxalic acid molar ratio of 1:2. The process for oDS of dibenzothiophene was carried out under mild conditions(under atmospheric pressure and at a relatively low temperature). The highest oDS activity of the obtained v2o3 nanoparticles can be attributed to their highest surface area.

关键词： v2o3 钒催化剂二苯并噻吩溶剂热合成表面活性剂三氧化二钒五氧化二钒纳米颗粒

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富氧空位v2o3材料的简易构筑及其储锌性能研究

富氧空位V2O3材料的简易构筑及其储锌性能研究

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作者：梁翰钦内蒙古大学

学位级别：硕士

化石能源的稀缺性使得可再生能源成为未来能源的必然趋势。但是可再生能源具有时空分布不均的特点,又使得作为能源储存/转化装置的储能器件成为其大规模应用的必要前提。近年来,水系锌离子储能器件因低成本、高理论容量、安全等特点受... 详细信息

化石能源的稀缺性使得可再生能源成为未来能源的必然趋势。但是可再生能源具有时空分布不均的特点,又使得作为能源储存/转化装置的储能器件成为其大规模应用的必要前提。近年来,水系锌离子储能器件因低成本、高理论容量、安全等特点受到人们广泛的关注。由于存在Zn2+静电作用大,动力学性能差的客观问题,阴极材料的设计仍是研究的热点。钒氧化物因多变的氧化态以及适合Zn2+扩散的层状和隧道结构,近年来倍受关注,但钒氧化物也有着自己的问题,如稳定性差、反应动力学不理想。而缺陷的构建可以促进Zn2+的扩散动力学,减少充放电过程中因捕获Zn2+而失活的活性位点,实现高可逆Zn2+嵌入脱出过程。这使缺陷工程成为提高阴极材料电化学性能的一种有效方法。在此,我们通过不同的实验手段,制备了两类具有丰富氧空位的v2o3电极材料,优化了 v2o3的电化学性能。具体研究内容如下:(1)通过紫外光固化以及热解的方法制备了富氧空位v2o3均匀弥散的碳纳米片材料(od-v2o3@C),并作为水系锌离子混合超级电容器(ZHSC)电容型电极,对形貌结构、成分组成及电化学性能进行系统分析。实验表明:由于od-v2o3被紧密固定在碳中,v2o3的结构和氧空位的稳定性显著提高。密度泛函理论(DFT)计算发现引入的氧空位增强了电子电导率并提高了 Zn2+的吸附能,从而提高了存储性能。od-v2o3@C电极同时具有快速可逆法拉第反应和双电层电容,组装的ZHSC即使在20 Ag-1下也具有200.3 mA h g-1的大容量和长循环寿命(在12,000次循环后仍保持80.6%)。且ZHSC提供了 195.0 Wh kg-1(363.1 W kg-1时)的高能量密度和13959.4 W kg-1(162.9 Whkg-1时)的大功率密度,性能优于绝大部分文献报道的ZHSC,此外我们还通过非原位表征研究了电极的储能机理。这项工作为构建先进的碳包覆超小型金属氧化物化合物提供了一种新策略,可应用于其他储能领域。(2)通过三聚氰胺泡沫吸附草酸还原的NH4vo3溶液,冻干热解,制备了100-200nm均匀分散的掺氮碳壳包覆的v2o3纳米颗粒(v2o3@N-C(800))。并将其用作水系锌离子电池(ZIB)阴极,对其形貌结构、成分组成及电化学性能进行系统分析。实验表明氧空位的引入可以显著改善电极材料的电化学性能,当电流密度为0.5 A g-1,Zn//v2o3@N-C(800)电池的容量为569.62 mAh g-1,同时能量密度达398.73 Wh kg-1。在20 A g-1的大电流密度充放电过程中,容量保留率为75.25%,体现了优异的倍率性能。组装的ZIB还表现出了极佳的循环稳定性,10 A g-1电流密度下,3200次循环后有369.66 mA h g-1的比容量,同时有着86.93%的容量保留率。此外探究了 v2o3@N-C(800)阴极的储能机理以及原位电化学活化对锌离子电池阴极电化学性能的改善,进一步阐明了锌离子电池储能机制。

关键词：锌离子混合超级电容器锌离子电池氧空位 v2o3 紫外光固化阴极材料

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v2o3-LiF和v2o3-Li3Po4复合正极材料的电化学性能研究

V2O3-LiF和V2O3-Li3PO4复合正极材料的电化学性能研究

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作者：梁子钦湖南科技大学

学位级别：硕士

基于表面转化反应机理的锂离子电池金属氧化物-氟化锂复合正极材料由于其具有不固定的晶体结构、高比容量等优点,受到众多学者的青睐。本文主要通过喷雾干燥-热处理的方法制备了vo-LiF/科琴黑(KB)和vo-LiPo/KB复合材料,探讨了烧结温度... 详细信息

基于表面转化反应机理的锂离子电池金属氧化物-氟化锂复合正极材料由于其具有不固定的晶体结构、高比容量等优点,受到众多学者的青睐。本文主要通过喷雾干燥-热处理的方法制备了vo-LiF/科琴黑(KB)和vo-LiPo/KB复合材料,探讨了烧结温度、烧结时间、KB含量以及vo和锂盐的摩尔比对材料结构、形貌和电化学性能的影响,并对不同充放电状态下的材料进行非原位X射线光电子能谱分析(XPS)和X射线衍射分析(XRD),研究其电化学反应机理。探索得到制备vo-LiF/KB复合材料的最优条件为:烧结温度400℃,烧结时间为3 h,KB含量为5%,vo和LiF的摩尔比为1:2。在最优条件下,vo-LiF/KB复合材料的首次放电比容量为210.1 m Ah/g,50个循环后比容量衰减至87.1 m Ah/g,容量保持率为38.9%。在Li BoB电解液中,30个循环后复合材料的放电比容量保持率为100.8%,说明Li BoB电解液能显著改善材料的循环性能。循环伏安测试与XPS分析结果表明,表面控制反应在vo-LiF/KB电化学反应中占主导地位,实现了v(Ⅲ)(?)v(Ⅳ)(?)v(Ⅵ)的可逆转化。探索得到制备vo-LiPo/KB复合材料的最优条件为:烧结温度为500℃,烧结时间为4 h,KB含量为15%,vo和LiPo的摩尔比为1:1。在最优条件下,vo-LiPo/KB复合材料的首次放电比容量为191.3 m Ah/g,50个循环后比容量衰减至149.4 m Ah/g,容量保持率为78.1%。循环伏安测试、XPS和XRD分析结果表明,表面控制反应在vo-LiPo/KB电化学反应中占主导地位,同时实现了v(Ⅲ)(?)v(Ⅳ)(?)v(Ⅵ)的可逆转化。综上,上述工作表明了vo-LiF/KB和vo-LiPo/KB复合材料作为新型的正极材料的可行性,为制备新型的基于表面转化反应的正极材料提供了新的思路和策略。

关键词：锂离子电池表面转化反应正极材料 v2o3 LiF Li3Po4

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v_2o_3纳米粉末的固相反应合成(英文)

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无机化学学报 2005年第7期21卷 1090-1092页

作者：张凯锋郭金山陶彩虹刘相力虎林苏中兴兰州大学化学与化工学院兰州730000 中国科学院兰州化学与物理研究所兰州730000

vanadium sesquioxide (v2o3) nanopowder was successfully prepared by the solid phase reaction of themixture of vanadyl hydroxide (vo(oH)2) and ammonium chloride (NH4Cl) at 500 ℃. The as-obtained samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and transmission electron microscopy (TEM). v2o3 nanoparticles were well dispersed and displayed sphere-like particles with diameters in the range of 30～50 nm.

关键词： v2o3 固相反应合成纳米粉末 solid phase range the and with was 500 The

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氟化物熔盐中快速电脱氧制备金属钒及其机理

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稀有金属材料与工程 2018年第6期47卷 1824-1829页

作者：孔亚鹏李斌川陈建设刘奎仁韩庆东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳110819

以偏钒酸铵为原料,采用"煤气还原+原位烧结"工艺制备高活性v_2o_3阴极片,在氟化物体系熔盐中实现了快速电脱氧制备金属钒,并通过测定循环伏安曲线结合恒电位电解实验,研究了电解过程的反应机理。结果表明:v_2o_3在氟化物熔盐中可实现快... 详细信息

以偏钒酸铵为原料,采用"煤气还原+原位烧结"工艺制备高活性v_2o_3阴极片,在氟化物体系熔盐中实现了快速电脱氧制备金属钒,并通过测定循环伏安曲线结合恒电位电解实验,研究了电解过程的反应机理。结果表明:v_2o_3在氟化物熔盐中可实现快速电脱氧,电解4 h后所得金属钒的氧含量降至0.218%(质量分数,下同);v_2o_3阴极电脱氧产生的o^(2-)在脱氧反应区可原位生成铝氧氟络合离子并进一步产生金属铝,从而引发阴极的铝热还原反应,导致v_2o_3熔盐电脱氧过程同时存在直接电还原反应和铝热还原反应,其中后者起着关键的加速作用;在熔盐中添加适量Al_2o_3可强化v_2o_3电脱氧过程,在其他条件不变的情况下电脱氧时间可缩短至3 h。

关键词：氟化物熔盐 v2o3 金属钒

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反应磁控溅射法制备氧化钒薄膜

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稀有金属材料与工程 2008年第12期37卷 2221-2225页

作者：刘凤举余志明陈爽方梅中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室湖南长沙410083

采用反应磁控溅射加真空退火分别在玻璃和Si(100)基底上制备氧化钒薄膜,利用X射线衍射和原子力显微镜分析其物相和表面形貌。结果表明:氧气体积分数低于15%时,玻璃上薄膜为低价钒氧化物,Si(100)上薄膜为v2o5(001)织构和v2o3(104)织构,高... 详细信息

采用反应磁控溅射加真空退火分别在玻璃和Si(100)基底上制备氧化钒薄膜,利用X射线衍射和原子力显微镜分析其物相和表面形貌。结果表明:氧气体积分数低于15%时,玻璃上薄膜为低价钒氧化物,Si(100)上薄膜为v2o5(001)织构和v2o3(104)织构,高于20%时两基底上薄膜均为v2o5;玻璃上v2o5薄膜500℃下退火3h生成vo2,退火后薄膜粗糙度明显下降;Si(100)上v2o5薄膜500℃下退火2h生成v2o3(104)织构,退火后薄膜粗糙度变化不大。

关键词：反应磁控溅射真空退火 v2o3 vo2 v2o5

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v_2o_3系PTC陶瓷材料的研究进展

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稀有金属 2011年第4期35卷 581-586页

作者：张兆刚陈敏李建军赵晨辰赵成明何向明清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 宜春学院江西省高等学校锂电新能源工程技术研究中心江西宜春336000

PTC陶瓷材料是一种在基础科学和应用领域有着极为广泛用途的电子材料,可被用于自动调节加热器、温度传感器、保护和延时开关等工业产品。与其他PTC陶瓷材料相比,v2o3系PTC陶瓷材料在常态下有比较低的电导率和大的通流能力,其PTC效应来... 详细信息

PTC陶瓷材料是一种在基础科学和应用领域有着极为广泛用途的电子材料,可被用于自动调节加热器、温度传感器、保护和延时开关等工业产品。与其他PTC陶瓷材料相比,v2o3系PTC陶瓷材料在常态下有比较低的电导率和大的通流能力,其PTC效应来源于金属-绝缘体相变诱发的体效应,相变中没有晶体结构的变化,可用作过电流保护。通过改变掺杂浓度、温度、压力等因素,v2o3系PTC陶瓷材料会发生顺磁金属相和顺磁绝缘相的相变,这被认为是一个典型的由电子强关联作用引起的莫特转变,因此v2o3系PTC陶瓷材料可以为许多理论模型和实验手段提供一个检验平台。相对于其他PTC材料,v2o3系陶瓷材料的PTC效应来源于一种体效应,其PTC特性不受电压和频率的影响。由于相变过程中有电导的变化,可以作为导电材料来改善高温下锂离子电池的安全性能。简单介绍了PTC陶瓷材料的研究背景及分类,总结了v2o3系PTC陶瓷材料的产生机制、主要特点、影响因素和制备方法,并展望了v2o3系PTC陶瓷材料的应用前景及发展趋势。

关键词： v2o3 PTC陶瓷材料相变掺杂

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