金属氧化物范文

金属氧化物范文第1篇

The MOS System

2015

ISBN9781107005938

氧化物半导体是具有半导体特性的一类氧化物。氧化物半导体的电学性质与环境气氛有关。导电率随氧化气氛而增加称为氧化型半导体，是p型半导体;电导率随还原气氛而增加称为还原型半导体，是n型半导体;导电类型随气氛中氧分压的大小而成p型或n型半导体称为两性半导体。

本书主要介绍了金属氧化物半导体的结构、顶尖的模型、新颖的现象、目前遇到的瓶颈和挑战以及金属氧化物半导体系统在晶体管方面的应用、性能提升等内容。基于基础的静电学理论，书中介绍了理想化的金属氧化物半导体系统、物理性质、高介电氧化物的电学性质、介电常数，以及高介电材料的物理性质表征方法等内容。

全书共3部分，14章。1.前言，介绍了金属氧化物半导体技术的发展、高介电材料、金属氧化物半导体的表征等内容。第1部分 基本性质，含第2-5章：2. 金属氧化物半导体体系的基本性质;3. 栅层叠的基本性质;4. 金属氧化物半导体材料界面的电子状态;5. 块状氧化物陷阱对电子的捕获能力。第2部分 表征技术，含第6-9章：6. 费米探针技术对材料电学性能的表征方法; 7. 材料在热流状态下的电学性能表征;8. 氧化物或硅的能级排列表征方法：内部光电效应和X光光电子能谱（XPS）表征;9. 基于电子自旋的方法介绍。第3部分 金属氧化物半导体系统，含第10-14章：10. 二氧化硅介电材料的金属氧化物半导体系统;11. 高介电材料的金属氧化物半导体系统;12. 金属栅极相关内容介绍;13. 栅氧化层的电子传输特性及电流泄露;14. 高迁移率通道材料中的金属氧化物半导体系统研究。

本书的作者Olof Engstrm供职于瑞典哥德堡的查尔姆斯工业大学，在超级电容器、金属氧化物半导体技术和传感器等领域有很多研究成果，主要研究半导体量子结构和界面。

本书的读者群为电子学、电子元器件、金属材料、纳米电子器件等专业的学生及研究人员。

彭金平，博士生

（国家纳米科学中心）

Peng Jinping， Ph.D

（National Center for Nanoscience

金属氧化物范文第2篇

在人教版九年级化学《常见的酸》课题教学中有酸与金属氧化物反应的知识点学习，教材中提供的是稀盐酸和生锈的铁钉即氧化铁反应的探究实验，然后由此推广到其它金属氧化物与盐酸、硫酸的反应学习。除此以外，化学教师要不要补充其他的金属氧化物与酸进行反应呢？它们的实验效果与氧化铁和盐酸反应的效果相比较，谁更好呢？

结合课堂教学效果的实际情况，以及初三学生的学习与年龄特点，笔者认为应本着以下两个原则进行课堂实验教学的设计和选择：（1）反应要有明显的现象，最好能调动学生的全部感官来感受化学反应的实实在在进行着，即最好有颜色变化（视觉效果）、或气体的生成（也是视觉效果）、或热量的变化（通过触觉）、声音等；（2）反应的速率要快，不能无谓的浪费课堂上的宝贵时间。这就要求教者对课堂实验要精心选择，弄清楚教材所提供的课堂探究实验要想达到预期的效果所需要的实验装置的选择、药品分量的把握、酸的浓度大小、是否需要加热等等方面的要求，切不可未经课前的预试就想当然的直接就将器材带到课堂上进行演示或探究，有些化学教师觉得只要按照书本的方案照做就行了，没有必要浪费时间课前再去探究或预试了。而实际情况却是很多时候将宝贵的课堂时间浪费在器材的组装、实验现象的等待上。甚至出现因教者人为因素而导致实验不成功的事例。为了增强实验的可操作性，也为了让学生能更好、更直观地理解这一知识点，我选择了氧化铁和氧化铜进行了认真的对比实验，从视觉的直观效果和课堂上的时效性角度综合比较了两者与盐酸反应的颜色变化和反应时间长短等方面的情况，下面将氧化铁和盐酸反应情况与氧化铜和盐酸反应的情况的具体数据比较如下。

一、氧化铁和盐酸的反应

结论：①除浓盐酸外，常温下反应太慢，耗时太多。

②盐酸用量正常的情况下（2mL），所能消耗的氧化铁的用量很少，不易把握，加入的氧化铁极易过量，悬浮于溶液中，且较长时间才能沉淀，从而对实验现象的观察造成干扰。

③氧化铁的红色与生成物三氯化铁的棕黄差不大，难以区别，不便于观察。

二、氧化铜和盐酸的反应（见下页表）

结论：①与氧化铁与盐酸反应比较，氧化铜的反应常温下都较快，占用课堂实验的时间较少。

②盐酸用量正常的情况下（2mL），所能消耗的氧化铜用量比氧化铁要多，加入量易于把握，且氧化铜易于沉降，不悬浮于溶液中，从而不会对实验现象造成干扰。

③氧化铜的黑色与生成物氯化铜的颜色区别明显，便于观察。但不足之处是氧化铜与不同浓度的盐酸反应颜色深浅有些较差，需要我们老师作出解释。这从另一个角度看，其实也有利于学生对溶液颜色与溶质浓度大小等因素有关的理解，避免教条的认为什么溶液就一定是什么颜色的这一认识误区。

通过对这两组实验的比较，并且在我校的分组实验课上与学生作了共同的探究后，一致觉得用氧化铜和盐酸反应效果比氧化铁与盐酸反应要好得多。并且结合初三学生的实验素质，实验能力，和实验考查的可操作性，选择用浓盐酸与水按照体积比为1∶3所配的的稀盐酸2mL在不加热的情况下和用量为角匙尾端一到两平匙氧化铜进行反应为最佳。

金属氧化物范文第3篇

关键字： MOA； 失效模式； 内因分析； 外因分析

中图分类号：TM206 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

1 内因分析

MOA失效的内因分析就是研究压敏电阻的微观失效原理。ZnO压敏电阻的非线性保持能力与晶粒的大小和晶界结构的均匀性有关，非线性源于晶界效应。当突破了失效的多个局部临近点，才会有可能导致热崩溃的阻值退化，以及局部热穿孔、电穿孔乃至炸裂失效，这说明了平均功率和热阻是影响电阻特性和寿命的两个重要指标。由公式可知，阀片的非线性系数 比较小时，串并联中的各级阀片发热分布是不平衡的。

（1）

式（1）中， 和 表示流过电流为 时换算得到的单阀片两端电压。从公式中可以看出，当其非线性系数降低到一定值时，电压分布的微小差异将导致电流的分布差异很大，由此说明： 某单一阀片的失效将会使得其它各阀片的发热极为不平衡。

在电网中，MOA工作时经常会受到不同程度的冲击，如果冲击强度比较小时，泄漏区域段的伏安特性会出现“极化”现象，此阶段是可逆的。低电压情况下电阻的泄漏区域无大的改变，一定条件下可以恢复。

如果冲击强度过大，可能导致MOV的晶界层势垒发生不可逆转的变化，一些较为薄弱的势垒将被破坏，再次遭遇强电流冲击时，MOV的保护特性将发生变化，如果更加严重，就处于失效状态了。在技术规范《交流无间隙金属氧化物避雷器》（GB11032-2010）中，规定了压敏电压 下降10%的电压值（这里表示为 ）作为判断MOA失效的临界电压值[1]。

除了强电流的冲击作用，系统正常工作电压 对MOA长期的累积效应，也会造成压敏电阻的伏安特性发生一定程度的劣化，相对工频电压而言，避雷器的泄漏电流中既含有阻性分量，也含有容性分量。与容性分量相比，虽然泄漏电流中阻性分量要小很多，然而随着MOA使用年限的不断增加，功率损耗可能逐渐增大，也使得压敏电阻产生老化甚至劣化现象。

另一方面，连续冲击电流产生功率损耗，功率损耗的累计增加引起避雷器内部温升，会进一步加速压敏电阻的老化。在过去，评定压敏电阻性能，往往看重通流指标，忽略或不够重视平均功率和热阻这两个参数，最终往往导致避雷器使用不当，压敏电阻的失效概率增大。

2 外因分析

MOA的状态主要是与外部参数的配合关系决定的，若其非线性电阻特征曲线稳定，即小时域内，避雷器的工作状态由电网参数决定；若其特征曲线从大时域来看发生变化，则是受电网长期过电压以及外部环境所致。下面对外部影响参数分别加以分析。

（1）瓷套污秽

MOA在较大污秽情况下运行可能发生三种情况：即外部闪络现象，内部的局部放电，以及内部电阻片的温度升高。其中，放电效应是由避雷器内外径向电场改变或分布不均匀引起的，而ZnO阀片的温升则是由MOA外表面上的污秽层引起的非线性的暂态电压分布所导致的。阀片电流密度J随时间的变化特征与电场强度的变化密切相关[2]，当遭遇到较大的脉冲电压后，其响应为：

（2）

由此可以说明，阀片周围的电场强度会影响阀片的电流密度，进而改变阀片电阻的非线性特性，而瓷套的污秽可以改变阀片周围的电场强度大小以及分布的不均匀性。

（2）受潮

经过试验表明，MOA内部受潮直接造成阀片外表壁电流增大，功耗增加，散热增大，导致电阻片更易被热击穿或热穿孔，加速了MOA老化过程，同时由于避雷器瓷套内部温度骤增，可能使得内部压强过大而发生爆炸。此外，瓷套外壁的过度潮湿将对瓷套内间隙的电容分布造成影响，从而造成避雷器的动作特性降低，稳定性变差，保护动作频度增加，更易受到暂态过电压危害，进一步加速避雷器老化乃至失效[3]。

（3）强电流冲击

强电流冲击对避雷器的影响较大，因此雷击次数也是避雷器在线监测的一个重要指标。

（4）电网参数

暂态过电压和各次谐波对无间隙MOA影响较大。无间隙MOA的拐点电压（这里近似将参考电压作为拐点电压）偏低，仅为2.21～2.56倍的最大相电压 ，而暂态过电压可达2.5～3.5倍 [4]。

（5）机械振动

自然灾害（如台风、地震等）也有可能造成避雷器的安装损坏，从而影响避雷器的运行。

3 结论

通过MOA内因分析，只有突破了失效的多个局部临近点，才会有可能导致热崩溃的阻值退化，以及局部热穿孔、电穿孔乃至炸裂失效，这说明了平均功率和热阻是影响电阻特性和寿命的两个重要指标。通过外因分析，各项条件的改变，会改变MOA运行情况下的工作特征，尤其是电容电感特性，电位分布不均匀性，系统性和特性表征的外因主导性，从而使MOA逐步失效。

参考文献：

[1] GrandkeT.Interprolation algorithms for diserete four iertransforms of weighted signals.IEEETransonIM，2003，32：350-355.

[2] 杨晓东.氧化锌避雷器监测方法分析.新疆电力技术，2008，（2）：26-29.

[3] 周龙，文远芳.MOA在线检测与诊断技术的方法分析.电瓷避雷器，2012，（2）：45-47.

金属氧化物范文第4篇

关键词：蔗糖；脱水碳化；还原氧化铜

实验步骤：

九年制义务教育初三化学课本中选用木炭还原氧化铜的演示实验来体现碳的还原性。但该实验要求的条件比较苛刻：要用新制的木炭，木炭与氧化铜的比例要恰当，混合物要求经过充分研磨，另外还需高温（酒精喷灯加热）。即使在这样的条件下，该实验演示的成功率也不高，这直接影响了课堂教学的效果。经过反复研究比较，我选择了蔗糖经浓硫酸脱水炭化以后的产物作为单质炭还原氧化铜和其他一些金属氧化物，可以在酒精灯加热的条件用较短的时间达到演示实验的要求。成功率较高而且效果明显。

实验步骤：

（1）碳化糖的制备：

称取20克蔗糖粉末，装入50毫升烧杯中，加水2至3毫升。搅动使蔗糖润湿。量取13毫升浓硫酸慢慢倾入烧杯中。搅动烧杯中混合物待蔗糖变黑后将玻璃棒垂直插入烧杯中央，蔗糖碳化体积膨胀形成疏松多孔的炭化糖。脱水后的炭化糖研细，用水浸泡10至15分钟，再用水冲洗三至四次，过滤后在干燥箱中烘干备用。这样处理可以除去除去炭化糖中残留的酸性物质和水分，其主要成分为碳。

（2）炭化糖还原氧化铜：

称取一定量炭化糖和氧化铜，配比为一比一至一比二之间。混合均匀后堆积于硬质试管底部。用酒精灯加热，一分钟左右试管中火花四溅，黑色堆积物形成一个红色的火球，同时放出大量气体，该气体使澄清石灰水变混浊。随后火球渐暗，出气速度减慢，反应结束。试管中的物质由黑色变为黄色，倒出黄色物质后试管壁上有光亮的黄色铜镜，现象十分明显，该实验反复多次均能成功。

（3）炭化糖还原其他金属氧化物：

除氧化铜外，用炭化糖还原氧化亚铁、三氧化二铁、氧化锌等金属氧化物效果也较好。

2.结论：

蔗糖经浓硫酸脱水而得到炭疏松多孔，具有较大的的表面积，一定程度上增加了碳的反应活性，使碳还原氧化铜的反应能够在酒精灯加热下在较短时间内完成。选用炭化糖代替木炭还原氧化铜其优点有二：一是用炭化糖还原氧化铜所需反应条件较为宽松，使用酒精灯加热即可，反应物的配比也不必太苛求。二是炭化糖还氧化铜所得产物的颜色为亮黄色。这与文献所报道的金属铜的颜色是相符的。而使用木碳还氧化铜其产物多为砖红色，这有可能是因混有氧化铜而是颜色变化。因此，在初三化学课堂教学中，用炭化糖代替木炭作还原氧化铜的演示实验，不仅效果明显，速度快，而且更具有说服力。

参考文献：

[1]《全国中学化学实验集锦》，浙江教育出版社，1987年，第7页。

[2]王允珉，《中学化学教学法》，华东师范大学出版社，1990年，270页

金属氧化物范文第5篇

【关键词】金属氧化物;避雷器;直流高压;试验

金属氧化物避雷器早在上世纪80年代就开始在我国电力行业得到广泛应用，因其稳定性较高，结构较为简单，因此深受电力行业的喜爱。作为我国电力网络的重要组成部分，金属氧化物避雷器对电网的安全稳定运行具有十分重要的作用。直流高压试验可以对金属氧化物避雷器的性能进行诊断，找到其性能方面存在的不足，从而便于及时的改进。本文结合相关的案例，对金属氧化物避雷器直流高压试验进行了初步探讨，希望能为业内人士提供一点参考。

1 直流高压试验原理

为了使金属氧化物避雷器保持相对稳定的性能，人们通常用直流高压进行试验。一般来说，直流高压试验包括直流参考电压试验和泄露电试验两部分内容。我们对避雷器施加电压，如果电流数值维持在1mA，此时测出的电压数值为直流参考电压。同理，我们对避雷器施加一定的直流电压，就可以得出避雷器的泄漏电流。通过对直流参考电压以及泄露电流的分析，可以对避雷器的性能进行诊断，判断其性能是否符合要求，一般来说，直流电压越高，泄露电流也会越大，二者呈非线性关系。其中，泄露电流随直流电压的增长幅度受金属氧化物避雷器表面的受潮程度等因素的影响。在进行直流高压试验时，相关规定显示，参考电压初始值误差不应超过5%，泄露电流差值应该小于30%。在进行直流高压试验时，应该对多方面因素进行考虑，包括外部环境、内部结构等，这样才能确保试验的准确性，避免出现过大的误差。因此，直流高压试验可以有效确保金属氧化物避雷器的性能，保障电网的安全稳定运行。

2 直流高压试验的影响因素

我们对直流高压试验影响因素进行分析，可以使直流高压试验保持一定准确性，有效减少误差，因此应该切实加强对影响因素的研究。一般来说，直流高压试验的影响因素主要包括以下四个方面：第一，避雷器接线板的内部结构和避雷器导线的电晕放电等现象会对直流高压试验产生一定影响。第二，避雷器表面的清洁程度也会对试验产生一定影响，一般来说，清洁程度越高，直流高压试验的结果越具有说服力。第三，避雷器受潮、避雷器老化等现象也会影响试验结果。第四，避雷器阀片在试验过程中发生击穿和开裂都会对试验结果造成影响。对于避雷器表面出现污秽过多的情况，在试验开始之前应该对避雷器进行清洁处理。如果避雷器受潮，一旦参考电压数值下降，泄露电流也会出现较为明显的变化，因此这种情况也容易发现。如果避雷器出现老化和击穿，参考电压会出现较为明显的下降，而泄露电流会较为明显的增大，但是对试验结果造成的影响未必会很大。如果避雷器出现开裂，参考电压和泄露电流变化不明显，因而容易被忽视。

3 直流高压试验案例

3.1 故障案例

某变电站对金属氧化物避雷器进行直流高压试验时，试验结果出现异常，该金属氧化物避雷器两端电压为110KV，为了保障试验的准确性，在对金属氧化物避雷器设置屏蔽线之后相关人员又进行了二次试验。根据试验结果显示，C相避雷器U1mA值要大于规定数值145V，但是U1mA值误差小于5%，满足相关要求。0.75U1mA泄露电流差值虽然大于30%，但是泄露电流的绝对值小于50μA，金属氧化物避雷器的直流参考电压和泄露电流都没有超过警戒范围，按理说没有故障问题。然而，实际情况是C相避雷器的数值变化较为明显，因而可以断定，虽然直流参考电压和泄露电流在正常范围之内，但是金属氧化物避雷器仍然存在着故障。在对金属氧化物避雷器排除故障时，对避雷器内部构造进行检查，发现避雷器内部出现了击穿和开裂，但是没有受潮和老化。

3.2 验证试验

为了验证金属氧化物避雷器发生击穿和开裂现象对高压试验结果造成的影响，将避雷器进行分组，一组为发生开裂的阀片，一组为正常没有开裂的阀片，两组阀片数量都为15片，该两组阀片分别被编号为A组和B组。为了进一步的试验，取3片被击穿阀片作为C组，3片发生开裂阀片为D组，最后取3片较为正常的阀片作为E组，对5组阀片再一次进行直流高压试验。通过比较5组试验的结果，被击穿的阀片直流参考电压和泄露电流的变化均比较明显。由于该金属氧化物避雷器由33片阀片构成，由于存在一定数量的正常阀片，使直流参考电压和泄露电流的变化看起来不至于太过明显，仍然满足安全警戒范围，但是该金属氧化物避雷器实际上已经发生了严重的故障。因此，单单根据U1mA和0.75U1mA就判定金属氧化物避雷器没有发生故障是非常不正确的。

3.3 分析结论

在本次试验中，虽然从表面看，U1mA和0.75U1mA均满足《输变电设备状态检修试验规程》的安全规范，但是金属氧化物避雷器内部已经出现了击穿和开裂现象，已经遭到破坏。因此，该规范的合理与否值得商榷。一方面，相关的专业人士应该出台更符合实际的相关规范，另一方面，在进行金属氧化物直流高压试验时，应该具体问题具体分析，规程只是起到一定参考作用，但是不能起到决定性作用，这样才能有效避免出现误判，从而做出错误的决定，影响电网的安全稳定运行。

4 结语

本文主要对金属氧化物避雷器直流高压试验进行分析，该试验可以对金属氧化物避雷器的性能进行诊断，找到其性能方面存在的不足。然而，在进行试验时，要根据具体实际情况和规范相结合，这样才能有效避免出现误判的现象，从而保障金属氧化物避雷器的良好性能，使电网能够安全稳定运行。

参考文献：

[1]吴德贯.直流高压发生器限流电阻对金属氧化物避雷器试验的影响[J].电瓷避雷器，2011（6）.

[2]孙雷.关于金属氧化物避雷器直流高压试验的探讨[J].黑龙江科技信息，2013（32）.

金属氧化物范文第6篇

关键词：锂离子电池；金属氧化物负极材料；嵌脱锂机制

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.003

0 引言

锂离子电池在科技腾飞的时代已经成功运用于各种重要高端的航天、医疗、环保、汽车、便携电子产品等领域，助力新兴科技加速发展[1]。同时，人们对锂离子电池的要求也在不断提高，设计高性能锂离子电池已经成为现阶段的主题。负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，起到至关重要的作用，已商业化的石墨负极理论容量（372mAh/g）[2]难以满足当前需要，而自然储量颇为丰富的金属氧化物以其高理论容量等优点倍受科研工作者关注，有望成为未来锂离子电池的主流材料。但不同的金属氧化物负极材料其嵌脱锂机制[3]不同，可分为合金化反应机制、插入反应机制、转化反应机制三种，每种机制对应产生的副效应也不一样，这就使得金属氧化物材料会在嵌入锂离子过程中发生体积膨胀[4]，导致材料粉化，影响其电化学性能。因此根据不同嵌脱锂机制的负极材料提出不同的解决方法，才能提升锂离子电池的电化学性能。本文依照金属氧化物嵌脱锂机制分类总结近年来金属氧化物锂离子电池负极材料的研究进展。

1 合金化反应机制

合金化反应机制即金属氧化物与发生反应，伴随有金属单质生成，然后金属单质与进一步合金化反应生成锂合金，其反应方程式为：

以典型代表为二氧化锡为例，在放电过程中首先生成锡单质和Li2O，然后锡单质和Li+反应生成Li4.4Sn化合物，当嵌入4.4molLi+后其理论容量可以计算出为：

但是此机制下材料在充放电过程中体积膨胀比较大，且>300%，材料在最初的循环过程就发生粉化，从铜箔上脱落，溶解在电解液中，使材料容量衰减。解决这种体积效应，较成熟的方式是将此类材料纳米中空化，中空结构比表面积大，而且中空结构能够缓冲充放电过程带来的体积膨胀，有效提升材料的储存锂性能。郑春龙[5]等人再没有使用添加剂的辅助状况下利用简单水热提纯SnO2纳米颗粒，获得优异的电化学性能。

2 插层反应机制

插层反应机制即在充放电过程中Li+只能嵌入材料的层间结构的空隙中，由于材料结构的限制，此类材料嵌入Li+数目有限，直接导致此类材料的理论容量较低。但此类材料在嵌脱锂时几乎没有体积收缩膨胀，通常具有良好的循环性能和倍率性能。其充放电过程的化学反应式为：

以此为代表的负极材料主要是碳负极、TiO2、钛酸锂。此机制的材料结构较稳定，可作为理想的包覆层覆盖在其他类体积效应较大的材料外表面，抑制其体积膨胀。侯贤华等人[6]利用磁控溅射沉积法合成Sn-Ti合金负极材料，其首次充/放电容量分别为927.5 mAh/g，695.4mAh/g。循环30次后，放电容量还能达到415.2mAh/g，该材料显示出了较高的放电容量和良好的循环性。

3 转化反应机制

转化反应机制即氧化还原机制，在首次充放电时金属氧化物与Li+发生氧化还原反应生成金属单质和Li2O，其化学反应式为：

此过程伴随有较高的放电比容量，和有较大的体积膨胀（200%），更致命的是首次库伦效率较低，主要是由于第一次放电会形成SEI膜，消耗掉一大部分可逆容量。此类机制的典型代表是Fe2O3、Fe3O4、Co3O4、CoO、NiO、Cu2O、CuO、MoO3、MoO2等[7]。李婷等人[8]复合石墨烯与纳米氧化铁，利用溶剂热法开发出高容量的锂离子电池材料，测试过程中表现出优秀的循环性能和倍率性能。

4 结论与展望

截至目前众多金属氧化物负极材料已经被开发出来，自始至终朝着高容量、高循环性能、高倍率性能的方向发展，而且具有较好的电化学性能甚至有望商业化，但是绝大部分材料仍局限在组分单一的状态，而且制备成本较高，如果将多种金属按照一定比例进行调控，利用多重金属协调作用，势必会大幅提升金属氧化物负极材料的电化学性能，将成为今后研究的重点，有望创造出新型高性能金属氧化物负极材料。

参考文献：

[1]Simon P，Gogotsi Y.Materials for Electrochemical Capacitors[J].Nat Mater，2008（07）：845-854.

[2]吴国良.锂离子电池负极材料的现状与发展[J].电池，2001，31（02）：19-23.

[3]Liwen Ji，Zhan Lin.Recent developments in nanostructured anode materials for rechargeable lithium-ion batteries[J].Energy Environ.Sci.，2011（04）：2682-2699.

[4]Zhiyu Wang，Liang Zhou，Xiong Wen Lou.Metal Oxide Hollow Nanostructures for Lithium-ion Batteries[J].Adv.Mater，2012（24）：1903-1911.

[5]郑春龙，魏明灯.水热合成SnO2纳米粒子及其电化学性能研究[J].华南师范大学学报（自然科学版），2009（S1）：202-203.

[6]侯贤华，胡社军，石璐.锂离子电池Sn-Ti合金负极材料的制备及性能研究[J].物理学报，2010，59（03）：2109-2113.

[7]蔡奕荃，蔡奕茗.离子电池负极材料研究[J].广东化工，2017（04）：82-83.

[8]李婷，龙志辉，张道洪.Fe2O3/rGO纳米复合物的制备及其储锂和储钠性能[J].物理化学学报，2016，02：573-580.

金属氧化物范文第7篇

【关键词】金属氧化物 酸 教学研究

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）12-0176-01

初中课堂上通过稀盐酸和生锈的铁钉反应的实验，由此推广到其它金属氧化物与盐酸、硫酸的反应学习，从而得出金属氧化物与酸可以发生复分解反应。对于化学教师，应该需要更深入地了解其中的反应情况。笔者通过查阅教材、教辅等资料，同时也多次在实验室做做对比实验，测定了一些相关数据，简单归纳了以下几个因素对金属氧化物与酸反应的影响，以期引发同行探讨或反思。

一、金属氧化物的种类对反应的影响

1.酸性金属氧化物

酸性金属氧化物的特性就是容易和水作用，生成对应的酸。例如Mn2O7，它具有强氧化性，如果将它和盐酸作用，则盐酸的浓度哪怕比较低，也可以产生Cl2， 反应方程式为：， 即将盐酸氧化。

2.碱性金属氧化物

CaO、CuO等大多数金属氧化物是碱性氧化物。例如， 可以和稀盐酸和稀硫酸发生反应，方程式为：[1]对于上面两个反应，就初三学生而言，在归纳酸的化学性质时，可以这样表示：酸溶液+金属氧化物盐溶液+水。当然，的同质多象变种有两种，即。前者在自然条件下稳定，后者在自然条件下不如稳定，处于亚稳定状态，所以不是所有的氧化铁都能顺利的与酸反应。

3.两性金属氧化物

既可以与酸反应生成盐和水，又可以与碱反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。常见的两性氧化物有等。氧化铝和稀盐酸、氢氧化钠溶液反应如下： 中学阶段所说的金属氧化物与酸的反应一般是指碱性氧化物以及两性氧化物与酸的反应，属复分解反应。但过渡金属高价态氧化物有部分为酸性氧化物（如：Mn2O7、CrO3），它们一般不能与酸发生复分解反应，但有可能发生氧化还原反应。本文中没有涉及过氧化物、超氧化物（如Na2O2）等与酸的反应，该类反应生成盐、水和氧气，这类并不属于金属氧化物讨论范畴。总之，金属氧化物种类较多，与常见的酸反应时情况较为复杂。

二、酸的浓度对反应的影响

1.浓硫酸

实验证明，把生锈的铁钉（氧化铁）加入浓硫酸中，无明显现象。因为从反应的原理上讲，氧化铁是和H+的作用，Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。而常见的浓硫酸溶质质量分数为98%，其密度为1.84g・ml-。[2]浓硫酸中含有很少的水，所以只有小部分硫酸能在水中电离出氢离子，浓硫酸中主要是大量硫酸分子。根据上述反应原理无法用浓硫酸除去氧化铁，而要溶解氧化铁，要用稀硫酸。在稀硫酸中无氧化性，只有酸性。

2.浓盐酸

把氧化铁加入浓盐酸中，反应现象与稀盐酸反应相同。反应的原理也相同，化学反应在上文已经阐述。

金属氧化物二氧化锰（MnO2）反应情况就与氧化铁大相径庭。二氧化锰与稀盐酸不反应，但是和浓盐酸在加热条件下可以进行如下反应：MnO2+4HCl（浓）。当盐酸浓度较低时，稀盐酸的还原性比较弱，氯气的氧化性比二氧化锰要强。如果盐酸浓度达到一定程度，二氧化锰的氧化性就比氯气强了，反应就可以进行了，但仍然属于氧化还原反应，而不是复分解反应。

由此可知不同浓度的酸不仅对反应是否进行有影响，对反应按照复分解还是按照氧化还原反应进行也会有一定的影响。

三、酸的种类对反应的影响

上文阐述了稀硫酸和稀盐酸与氧化铁反应速率只和H+的浓度有关，所以是否只要H+浓度一样，酸就可以溶解氧化铁？但实实际并不是这样。为此，笔者做了对比实验：把等质量的氧化铁分别加入①5ml稀硫酸、②5ml稀硫酸（加少量Na2SO4）、③5ml稀硫酸（加少量NaCl）、5ml稀盐酸中。测定了三次实验数据并取平均耗时。相关数据如下：

实验证明，盐酸溶解氧化铁的速度较快，在硫酸中加入少量食盐，结果氧化铁的溶解速度加快了，而加入硫酸钠的硫酸反应速率没有明显改变。由此可知，Cl-对于改变反应速率起到了一定的作用。这是由于一些阴离子和Fe3+有一种配合作用，Cl-可以替代氧化铁晶体中的O2-离子，破坏氧化铁的晶体结构，使Fe3+可以顺利进入溶液，并和Cl-结合成比较稳定的配离子，从而加快反应速率。

在酸与金属氧化物反应时，不同种类的酸对反应的速率是显而易见的。

四、总结与反思

通过本文的研究，笔者认为在分析物质之间是否可以反应，或者又是以何种反应类型进行，往往要考虑一定的因素。否则，就会使问题讨论的面牵扯太广泛而无法解决。

对于化学教师而言，在平常教学先不考虑具体的教学设计，而是以一个学习者的身份对教材进行深度透视，首先研究教材上显性可见的以及这部分内容所隐含（或称可拓展）的相关知识，如果一个教师缺乏对所教内容在高度、深度、广度上的认识和理解，是无法完成一个优秀的教学设计的。

参考文献：

[1]王祖浩主编.义务教育教科书：化学（九年级 上册）[M]，上海：上海教育出版社，2012：42

金属氧化物范文第8篇

【关键词】金属氧化物避雷器;在线监测系统;重要探究

避雷器，主要是用来保护雷电产生过电压波按照线路侵入配电所或者其它建筑内，防止其威胁到受保护设施的绝缘。在实际应用过程中，避雷器通常都和被保护的设施进行并联，并且在被保护的设施电源一侧。如果线路发生威胁设施绝缘过电压时，避雷器火花间隙便会被击穿，或者由高阻值转变为低阻值，使过电压释放到地面当中，最终保护相关设施。现今较为常用的避雷器主要是金属氧化物避雷器，这是一种无火花间隙的新型避雷器。在工频电压状态下，这种避雷器能够表现出很大的电阻值，并能够极快遏制工频续流，所以不再需要火花间隙便能够熄灭掉电弧。当处于过电压状态时，它便会呈现出很小的电阻值，如此一来便释放了雷电流，然而，将其应用于电力系统中，却也存在着诸多问题。以下笔者将结合多年实践经验，针对金属氧化物避雷器在线监测系统进行探究。

一、金属氧化物避雷器在线监测的前景

将来发展主要是，在总监控室内部，总监控系统将统一对各子监测系统进行管理，并且根据实际需要循环读取每个被监测设施的信息，综合多个状态监测量，智能化分析、诊断出每一被监测设施的运行状况，凭借友好的人机界面向用户展示出相关信息，最终通过因特网再把有关信息传输至上一级监测中心，当前国产金属氧化物避雷器在线监测系统仍旧处在不成熟的初级监测阶段，和上面所阐述的前景存在着较大的差距以及发展空间。伴随智能电网建设的快速发展，各种在线监测系统的大集成以及大融合最后形成智能、综合诊断系统，成为了将来在线监测系统发展的一个必然潮流。

二、金属氧化物避雷器监测的基本原理

金属氧化物所承受的电网电压含有谐波电压，并且闸片等效电路内等效电容拥有良好的线性度，流经等效电阻的电流等于电网电压和等效电阻的比值。基于等效电阻为非线性，因此阻性电流内将包含各次谐波电压。

在电网电压处于理想状态下时，氧化锌闸片有功损耗只和阻性电流内的基波阻性电流有关联，因而阻性电流基波分量所出现的有功损耗其实才是氧化锌闸片出现发热以及老化的原因。

从上述分析来看，若电网电压包含谐波电压分量，金属氧化物避雷器老化以及发热的是由阻性电流出现有功损耗导致的。在电网电压处于理想状态下时，金属氧化物避雷器老化、发热则是由基波阻性电流有功损耗造成的。通常情况下，金属氧化物避雷器老化及发热主要表现为其阻性电流的增大，因此若想了解金属氧化物避雷器老化和发热状况，一种较好的方式就是测量其阻性电流。所以，阻性电流内基波分量便是判断金属氧化物避雷器老化、发热的重要参考。

三、金属氧化物避雷器在线监测系统整体方案的设计

在金属氧化物避雷器在线监测系统中，拥有2台金属氧化物避雷器在线监测仪器，其中三相母线电压均为110kV。首先，经过变压器将电压转变为57.7V，在送至电压互感器，从电压互感器出来的电压值为0.5V。把电流传感器直接串联在金属氧化物避雷器的下方，能够获得全电流信号，其中电流传感器的变比为1.500.然后把所得到的电压信号以及电流信号送至金属氧化物避雷器在线监测仪器，测量出全电流、阻性电流、环境温湿度、金属氧化物避雷器动作次数等数据，并作出保存、显示、故障判断以及报警，直到上位机召唤数据。其中一台金属氧化物避雷器在线监测仪器经过485接口把485总线接至GPRS DTU，利用无线网络把数据发送至公司，而另外一台金属氧化物避雷器在线监测仪器经过485接口把RS-485总线利用电平转换连接至监控室。

（一）选用测量方法

经过分析金属氧化物避雷器在线监测方法，发现总泄露电流法存在灵敏度较差、测量结果不精确等问题;而补偿方法又极易受到相间作用的影响。因此，笔者在此运用了基波阻性电流法测量出阻性电流，此方法可以从阻性电流内区分出阻性电流的基波分量，基波电流分量大体上能够准确体现出氧化锌避雷器的具体运行状况，可以有效防止电网内谐波分量所产生的影响，同时还可以排除相间干扰对于测量结果的影响。

（二）数据传输方式

1.有线数据传输方式

这一方式包括双绞线方式、光纤方式以及同轴电缆方式等等。运用双绞线进行通讯通常都是总线结构，例如，RS-442和RS485均为此类总线结构。文章中所提到的均为RS-485标准，其具体特点为：

A.电气特点。逻辑“0”表示两线之间电位差是-2V至-6V，逻辑“1”表示两线之间电位差是2V至6V。并且接口信号电平电位差低于RS-238，这样一来便难以损害接口电路中的芯片，并且这类电平便于连接TTL电平。

B.RS-485接口总线最多能连接128各收发器，如此一来用户就能通过单一RS-485接口建立设施网络。

C.RS-485所需2个终端电阻，并且阻止应和传输电缆的特性阻抗相等。

2.无线数据传输方式

通用分组无线业务（英文简称为GPRS），这是一种介于第二代和第三代间的技术种类，一般情况下称为2.5G，主要通过GSM网来实现传输。 通用分组无线业务拥有诸多优势，如按量计费、实时在线、登录快捷、传输高效等等。用户设施通过两种连接方法连接到通用分组无线业务终端，通用分组无线业务终端能够和GSM基站进行通讯，然后和SGSN以及GPRS网关支持节点间应用GPT进行通讯，最终由SGSN传输至移动台。

四、结语

综上所述，金属氧化物避雷器是电力系统过电压保护的主要装置，并且其性能状况将会对电力系统运行发挥着极其重要的作用，因此针对金属氧化物避雷器实施在线监测，以此充分了解其运行状况，及时发现避雷器所出现的异常行为以及事故问题具有必要性。此外，针对金属氧化物避雷器实施在线监测通常是监测其阻性的电流变化，最终保证整个电力系统能够安全、稳定运行。

参考文献

[1]朱星宇，邓世建，柏科.金属氧化物避雷器监测与诊断技术分析[A].第十六届全国煤炭自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C].2006.

[2]周龙，陈继东，文远芳，詹琼华.金属氧化物避雷器检测与诊断技术中的信号处理方法分析[J].电瓷避雷器，2009（04）.

[3]王保山，陈国强，汤霖，张志伟，熊易，张曦，左中秋，陈立，贾锦朝.交流特高压避雷器用监测器动作特性研究[J].高电压技术，2008（11）.

[4]王全明，王练，李凡，苏淼.基于Labview虚拟仪器的氧化锌电阻片自动交流老化试验系统[J].电瓷避雷器，2006（06）.

金属氧化物范文第9篇

现以《金属氧化物》一课作为探究式教学案例，供教师参考。

教学目标

［知识与能力］

⑴了解几种金属氧化物的性质和重要用途

⑵培养学生敢于大胆猜测，提出假设并积极通过实验论证的能力。

［过程与方法］

⑴采用演示和学生实验相结合的方法，学习金属氧化物的化学性质。

⑵通过探究性学习，体验科学研究的一般方法。

［情感态度与价值观］

⑴通过“神六”的介绍，激发学生的爱国热情

⑵介绍金属氧化物在航天工业等领域的应用，激发学生学习化学的热情

教学准备

铝箔、CuO、Na2O2、NaCl固体、Na2SO4固体、4mol/LHCl、2mol/LH2SO4、2mol/L NaOH、酚酞试液、10％ H2O2溶液、CO2钢瓶等

教学设计及实录

教学后记：

金属氧化物范文第10篇

在电池的充放电过程中，电极材料体积的显著变化容易导致结构的塌陷[13-15]，开发嵌锂后结构稳定的材料是解决这一问题的关键。Wang等指出，空心圆锥形结构可以有效缓解充放电过程中结构应力和体积变化[16]，从而显著提高其循环稳定性。受该工作启发，本研究组通过引入碳来调整高价锰被二价锰离子还原的速率，利用水热法和Ostwaldripening机理实现低结晶度氧化锰的溶解再结晶，以及结构导向剂对晶体的诱导生长，然后通过反应器内温度场、浓度场控制，使其满足氧化锰圆锥形结构生长所需要的动力学条件，成功制备了氧化锰空心圆锥体/碳纳米复合材料[17]，如图1所示；作为锂离子电池负极材料，表现出高的电化学性能。在此基础上，进一步利用复合材料中的碳加速氧化锰的还原速率，从而显著降低嵌锂温度（380°Cvs.700°C），成功地将氧化锰/碳复合材料转变成单晶锰酸锂空心圆锥体锂离子电池正极材料。表现出高的比电容量（127mAh•g-1vs.理论容量148mAh•g-1）、高功率性能（100mAh•g-1，50C）和优异的循环稳定性（>1000次）[18]。因为赝电容材料的电化学反应仅仅发生在材料的表面，减小颗粒尺寸还可以显著提高材料的电化学活性[19-21]。本研究组利用结构导向剂对晶面的诱导生长，通过控制反应物界面温度浓度梯度，制备了多种超细超薄层状化合物，显著提高了其电化学活性。采用双表面活性剂六亚甲基四胺和水合肼对晶面进行诱导生长，并控制界面的反应-扩散速率，利用水热反应实现了不同厚度氢氧化镍纳米片的可控制备及自组装，得到的超薄氢氧化镍纳米片组装形成的花状结构具有最优异的电容特性，明显优于较厚纳米片的组装体[22]；基于水热环境中强碱溶液对二氧化锰纳米线表面微区的反应-扩散速率，制备出具有超高长径比的超细二氧化锰纳米线（直径约3-6nm），显著提高了其比电容量[23]，且其电化学性能优于Tang等和Xiao等课题组报道的二氧化锰纳米带[24]、纳米管[25]等结构；通过控制反应速率和氧化锰的晶体生长习性，通过简单的液相法合成了具有不同结晶度的超薄二氧化锰层状结构，研究结果表明氧化锰的结晶度越低、比表面积越大，其比电容量越高[26]。通过构建超薄超细的纳米结构以及新型稳定的空心结构来提高电极材料的电化学活性和稳定性是切实可行的。超薄超细纳米结构可以提供更高的比表面积和电化学反应效率，进而提高活性材料利用率及其电化学性能；空心圆锥形结构可以存储大量的电解液，保证快速的电子离子传输，并能够有效缓解电极材料在充放电过程中的结构应力和体积变化，提高其稳定性。

2界面限域反应控制制备金属氧化

物嵌入介孔碳杂化材料氧化锰作为典型的过渡金属氧化物储能材料，具有高理论容量、廉价等优势；但是，当氧化锰应用于超级电容器电极材料时，其电导率低、且在电化学反应过程中容易导致锰离子的部分溶解（2Mn3+Mn4++Mn2+），导致其功率特性和循环性能比较差，阻碍了其在电化学领域中的应用[27,28]。目前，解决这些问题的主要方法是将MnO2负载在导电化合物的表面。例如，Guo等成功地将MnO2负载在导电高分子/石墨烯复合物的表面[29]，Xia等将MnO2纳米片生长在碳纳米管外表面[30]。采用上述方法虽然可以显著提高MnO2的电化学活性，但是复合材料的比电容量小，且MnO2留在外部，锰离子的部分溶解问题仍然存在。针对这些不足，本研究组提出了制备金属氧化物嵌入介孔碳纳米杂化材料的思路（如图2a所示）[31,32]，这种结构不仅体现了介孔碳高功率特性与金属氧化物高能量特性之间的强耦合作用，而且避免了金属氧化物与电解液的直接接触，从而有效缓解了充放电过程中的溶解问题。制备过程主要利用多巴胺构筑固-液反应界面，借助聚多巴胺的氨基和羟基与金属离子之间的络合反应生成金属有机化合物，通过碳化过程创新性地制备了金属氧化物嵌入介孔碳杂化材料，如图2b-2c所示；氧化锰嵌入介孔碳杂化结构复合材料的比电容量高达266F•g-1，在60A•g-1的大电流密度下比电容量仍保持150F•g-1，明显高于纯MnO2纳米线（75F•g-1，20A•g-1）；经过1200次循环后比电容量也没有明显下降的趋势，显著提高了其循环稳定性。在此研究工作的基础上，本研究组还进一步设计制备了异质结构豆荚状氧化锰/碳纳米复合材料[33]，有效解决了锂化反应过程中材料体积显著膨胀所造成的活性材料部分溶解和结构破坏等问题。在材料的制备过程中，利用多巴胺易于成膜的特点，借助氧化锰前驱体纳米线和氧化锰纳米线结晶度的不同，控制碳化过程中温度分布，使氧化锰前驱体纳米线发生原位分解，并断裂成高结晶度的氧化锰纳米颗粒，从而实现了豆荚状氧化锰/碳异质结构的制备，且颗粒与颗粒之间存在大量的空隙。作为锂离子电池负极材料，这种豆荚状结构比氧化锰纳米线、氧化锰/碳核壳纳米线表现出具有更高的容量和充电、放电倍率性能，且经过1000次连续充放电测试，循环前后电极材料的结构保持高度一致性。基于多巴胺易成膜的特点，利用多巴胺构筑固-液反应界面，来制备金属氧化物嵌入介孔碳杂化结构是一种方便可行的方法。该方法可以有效提高金属氧化物的电导率，并缓解其在电解液中的部分溶解，进而提高电极材料的循环稳定性。

3新颖三维结构的多元复合电极材料

对于纳米材料制备过程，通过组装等方法形成具有特定结构的复合材料体系具有重要意义，因为组装体系表现出的特异理化性能，使其在新能源等领域显示出了良好的应用前景。Chen等利用超声自组装法成功制备了还原氧化石墨烯-MnO2空心球复合材料[34]，Zhu等利用静电自组装制备了石墨烯包覆蜂窝状MnO2纳米球[35]。但是，由于石墨烯不可避免地发生再堆叠以及MnO2与之界面只是物理作用力结合，导致二者的电容性能并不是很理想。因此，目前设计和制备具有显著协同效应和良好界面结合的异质结构并不容易实现。本研究组利用不同种类结构单元之间的协同效应及其界面耦合作用增强复合材料的电化学性能，借助高锰酸钾溶液的强氧化性与固液界面的化学反应速率控制，组装了具有特定结构的rGO/CNTs/MnO2等三维复合材料体系。为进一步提高氧化锰材料的大电流充放电能力，本研究组提出了通过在还原氧化石墨纳米片表面生长碳纳米管，构建氧化锰电子快速传递三维网络通道。基于CVD法在还原氧化石墨纳米片表面控制生长碳纳米管，有效避免了还原氧化石墨的再堆积，利用高锰酸钾溶液的强氧化性实现超薄氧化锰纳米片在碳骨架表面的生长，制备得到rGO/CNTs/MnO2三元纳米杂化材料（图3a）[36]。作为超级电容器电极材料时，在60A•g-1的大电流密度下，比电容量仍保持222F•g-1，明显高于单一组分的氧化锰超薄纳米片（仅52F•g-1）。基于上述研究工作，研究者进一步利用高锰酸钾强的氧化性在氢氧化镍（Ni(OH)2）纳米线和聚苯胺（PANI）纳米纤维表面构筑固-液反应界面，通过调节反应物浓度、反应温度、搅拌速率等控制其反应和扩散速率，从而控制氧化锰在固体表面的成核生长，实现了超薄二氧化锰纳米片均匀生长在Ni(OH)2纳米线[37]，以及超细二氧化锰纳米颗粒负载在导电PANI纳米纤维（图3b-c）[38]，长时间超声测试后复合材料结构保持完整，其界面结合牢固。电化学测试结果表明复合材料的电化学性能明显优于单一组分，各组分之间表现出明显的协同效应。

4结论

本文主要概述了表面化学反应控制制备多级结构新型能源材料及其在超级电容器和锂离子电池中的应用性能。主要包括三个方面：利用晶面诱导生长与反应工艺条件协同调控材料结构的新方法，通过控制反应器内温度和浓度场，使之满足材料特定结构生长所需要的动力学条件，创新性地制备了氧化锰空心圆锥体等多种新颖结构纳米材料，显著提高了其电化学性能；利用多巴胺构筑固液反应界面，借助聚多巴胺的功能基团与金属离子的络合反应，通过碳化过程创新性地制备了金属氧化物嵌入介孔碳杂化材料，显著提高了材料的大电流充放电能力和循环稳定性；基于电极材料之间的协同效应和界面耦合作用，利用高锰酸钾构筑固液反应界面，借助其强氧化性组装了多种三维结构的多元复合电极材料，复合材料的电化学性能明显优于单一组分。在接下来的工作中，应深入研究热质传递和反应过程对材料微观结构形成和演变以及反应器内温度、浓度分布及其对材料结构的影响规律，为反应器结构设计和材料的宏量制备奠定基础。