氧化物的案例
【綜述】化工進展：金屬氧化物在OX-ZEO催化劑中催化COx加氫制低碳烯烴進展
目前，氧化物研究的熱點主要針對Zn基、In基和Ga基氧化物改性，通過摻雜第二元素、助劑、改變催化劑制備方法等手段來調控氧化物表面氧空位含量和H2解離能力，促進COx/H2的吸附活化，改善催化性能。
盡管OX-ZEO雙功能催化劑在調控低碳烯烴選擇性上優勢明顯，但由于較低的單程COx轉化率和較高的副產物選擇性，導致其低碳烯烴收率仍然較低（<30%），在維持高選擇性前提下進一步改善COx轉化率以及抑制副反應發生，是OX-ZEO催化體系亟需解決的關鍵問題。對比Zn基和In基氧化物，Ga基固溶體氧化物耦合SAPO-34在催化活性和低碳烯烴選擇性上表現出更優異的催化性能，如何精心地設計Ga基雙功能催化劑，使其在高空速下的催化活性與FTO路徑相競爭值得期待。研究者普遍認為金屬表面氧空位是COx活化的活性位點，可進一步通過元素摻雜以及助劑修飾來提高金屬氧化物表面氧空位含量，進而提高催化活性；除元素修飾外，氧化物的制備方法同樣影響氧空位含量，通過采取合適的制備方法制備出大比表面積、粒徑尺寸小的氧化物有利于暴露出更多的氧空位，進一步改善催化性能，然而小晶粒的氧化物抗燒結能力和穩定性差，如何實現氧化物小晶粒和高穩定性的兼顧是未來的一個研究方向；金屬氧化物與分子篩“親密度”是影響催化性能的關鍵因素，不同的氧化物類型與分子篩最優的接觸距離不盡相同，對于元素易遷移的氧化物組分，除調控兩者接觸距離外，仍需對氧化物通過助劑修飾等方法來提高氧化物結構穩定性，抑制氧化物中元素的遷移；此外，高溫條件下STO反應中伴隨的副反應WGS反應或CO2加氫過程中伴隨的RWGS反應不可避免，導致C原子的利用率較低，未來仍需對催化反應機理及動力學進行深入研究，通過助劑修飾、催化劑結構設計和工藝條件優化等方面來提高甲醇等中間產物的生成速率，抑制副反應的發生，提高C原子利用率。
展開 富含sp2-雜化碳的嵌段共聚物導向合成介孔金屬氧化物半導體傳感器材料
借助具有不同官能團（如硫醇、羧基、氨基等）的小分子配體作為“橋梁”，不僅能夠降低金屬氧化物的水解速率，而且能夠通過氫鍵和配位鍵提高親水PEO嵌段與金屬前驅體之間的相互作用。
圖2 配體輔助組裝策略合成介孔晶化金屬氧化物
除了借助小分子配體作為“橋梁”輔助嵌段共聚物與金屬前驅體的共組裝，低聚合度的可溶性酚醛樹脂（resol）能夠同時與sp2雜化碳嵌段共聚物的親水嵌段、金屬前驅體相互作用。為此，課題組提出策略三：Resol-輔助的共組裝策略，借助resol的交聯作用和強相互作用，實現resol、sp2雜化碳嵌段共聚物和金屬前驅體的三元共組裝。特別地，除去酚醛樹脂形成碳骨架后，可以在原有的介孔孔道中產生豐富的二級介孔結構，顯著提高材料的孔隙率。
以富含sp2雜化碳嵌段共聚物為基礎，通過巧妙的調控界面組裝環境、合成策略等能夠實現多種有序介孔金屬氧化物的合成，特別是介孔過渡金屬氧化物半導體。這類材料在氣體傳感領域展現出非常優異的傳感性能，課題組針對常見的環境有毒有害氣氛和重要待測組分進行了深入研究，并對其傳感作用機制進行了探討。
圖
3
sp2
雜化
碳嵌段共聚物
導向
合成的介孔金屬氧化物半導體傳感機制
（a）n-型介孔WO3半導體材料檢測3-羥基-2-丁酮的傳感機理；
（b）n-型介孔SnO2半導體材料檢測H2S氣體的傳感機理；
（c）p-型介孔CoOx/C半導體材料檢測H2的傳感機理；
（d）p-n型Pt/WO3異質結半導體材料檢測CO的傳感機理。
【展望】
文末，作者還展望了未來有序介孔金屬氧化物半導體材料的合成、設計及應用的潛在方向。
展開 西安交大：介孔金屬氧化物基傳感材料重要進展！
介孔金屬氧化物集成了介孔材料高比表面積、豐富的孔道（孔徑2-50納米）以及金屬氧化物的磁、光、電等性質，在清潔能源、傳感、催化等領域有著巨大的應用前景。但是，目前缺乏一種普適的方法合成組分及結構可控的介孔金屬氧化物納米顆粒。
植物多酚是一種價格低廉、無毒、已實現工業化生產的天然提取物，廣泛用于皮革、墨水等領域。基于植物多酚配位化學的基本原理，生命學院趙永席教授團隊魏晶教授等人以不同的金屬-多酚配合物為前驅物，通過控制配合物的熱分解過程，得到了一系列不同組成及內部結構的介孔金屬氧化物納米顆粒（如氧化鋁、氧化鋅、氧化鈷、氧化鐵、氧化銅）。
研究發現，金屬會影響有機物（即植物多酚）的熱分解過程，比如鋁會增強有機骨架的穩定性，鐵、銅、鈷元素會加速有機骨架的分解。有機物的分解溫度和金屬氧化物的結晶溫度共同影響介孔金屬氧化物的內部結構（如實心或空心結構）。由于介孔金屬氧化物具有規則的形貌、高比表面積及高結晶度，這種材料進一步用于構筑氣體傳感器，可實現酒精氣體的高靈敏、高選擇性檢測。
同時這種介孔金屬氧化物材料與核酸（DNA, RNA）的磷酸基團有著強的配位作用，可有效吸附DNA探針分子?？蛇M一步構筑介孔金屬氧化物基納米探針，實現核酸的高靈敏、高特異性檢測。由于植物多酚可以和不同種類的金屬離子形成配位物，這種簡單的熱分解方法有望用于低成本、大規模制備多種組分介孔金屬氧化物，并廣泛用于環境催化、清潔能源的存儲與轉化、氣體傳感及生物傳感等領域。
該研究工作在材料類國際權威雜志Advanced Functional Materials（影響因子13.325）上在線發表。西安交通大學生命學院生物醫學信息工程教育部重點實驗室為該論文的第一作者和唯一通訊作者單位，生命學院王根博士為第一作者，魏晶教授為通訊作者。
展開 鈮鎢氧化物有助研制更安全快充電池
科技日報北京7月30日電 （記者劉霞）據英國劍橋大學官網近日消息，該校研究人員在最新一期《自然》雜志上撰文指出，鈮鎢氧化物擁有更高的鋰通過速度，可用于研制更快速充電的電池，而且，該氧化物的物理結構和化學行為有助他們深入了解如何構建安全、超快速充電電池。
在尋找新電極材料時，研究人員通常嘗試使材料顆粒變得更小，但制造含有納米粒子的實用電池很困難：電解液會產生更多不必要的化學反應，因此電池的使用壽命不長，而且制造成本也很高。最新研究中使用的鈮鎢氧化物具有堅硬而開放的結構，其不捕獲插入的鋰，并且粒子的大小比許多其他電極材料更大。
研究第一作者、劍橋大學化學系博士后研究員肯特·格里菲斯解釋說：“許多電池材料都基于相同的兩個或三個晶體結構，但這些鈮鎢氧化物根本不同。氧化物通過氧氣‘支柱’保持打開，使鋰離子能以三維方式穿過它們，這意味著更多鋰離子可以穿過，且速度更快。測量結果也顯示，鋰離子通過氧化物的速度，以比在典型電極材料高幾個數量級?！?除了高鋰遷移率外，鈮鎢氧化物也易于制造。格里菲斯說：“許多納米粒子結構需要多個步驟來合成，但這些氧化物很容易制造，不需要額外的化學品或溶劑。”
目前鋰離子電池中的大多數負極都由石墨制成，石墨具有高能量密度，但當以高倍率充電時，往往會形成被稱為“枝晶”的細長鋰金屬纖維，這會造成短路并導致電池著火，甚至發生爆炸。
格里菲斯說：“在高倍率應用中，安全性比其他任何操作環境都要重要。對于需要更安全的石墨替代品的快速充電應用而言，這些材料以及其他類似材料，絕對值得關注?！?/span>
展開 
浙江大學Advanced Materials: 靜電力驅動的氧化物異質外延與界面調控
【引言】
鈣鈦礦氧化物及其異質結具有多層次的物理及化學性質，如鐵電性、鐵磁性以及超導性等，這已經成為當今凝聚態物理和材料科學領域的熱點課題之一。其中,鈣鈦礦鐵電氧化物因其獨特的鐵電極化性能和極化屏蔽性能，這已被廣泛地研究及應用。然而，鐵電氧化物極化表面對異質結生長的調控作用以及界面微結構、性能的關聯尚不清楚。因此,基于鐵電極化設計并構建鈣鈦礦氧化物的異質結、系統研究異質結的生長與調控、界面屏蔽機制及其功能性，這將為新型光電、磁性、催化、傳感等方面的拓展應用提供重要的理論支持。
【成果簡介】
近日，浙江大學韓高榮教授、任召輝副教授課題組與張澤院士、田鶴研究員課題組通力合作，設計并發展了一種以鐵電極化表面靜電力來驅動氧化物外延生長，從而制備高質量鐵電氧化物異質結的新方法。研究人員設計在PTO鐵電表面外延生長不同組分、結構以及應變的氧化物(Ti02/PTO、STO/PTO以及BFO/PTO)，利用水熱法成功制備出具有原子級平整界面的氧化物異質結,外延生長均發生在單疇PTO的正極化面上。這說明了鐵電極化調控外延生長的這種方法是具有較好的普適性，其生長的界面與傳統方法如PLD、MBE等所得界面基本無差別。相關的研究成果以題為“Electrostatic Force-Driven Oxide Heteroepitaxy for Interface Control”發表在Advanced Materials上。
展開 《Scripta Materialia》一種新的熵穩定氧化物！
圖1 不同組分氧化物的X射線衍射圖和中子衍射圖
圖2 結構連接示意圖
圖3 不同系列氧化物的相互聯系示意圖
A6B2O17的每個分子式單位的構型熵幾乎比含有“高熵氧化物”的等摩爾五組分所能達到的最大構型熵高近3倍。因此，偽二元A6B2O17調制結構同源系列的其他調制相也可以被視為新的熵穩定氧化物。這些化合物具有廣泛的無序度，它們在室溫下是亞穩態的，并僅在升高的溫度下才穩定。這種結構的特定或不相稱的調制，能量角度上比完全隨機結構更穩定。
本文開發了一種新的熵穩定氧化物A6B2O17(A=Zr, Hf; B=Nb, Ta)，通過研究表明熵穩定氧化物并不罕見，本文為設計和發現其他熵穩定氧化物系統開辟了新的路徑。（文：破風）
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。歡迎轉載請聯系，未經許可謝絕轉載至其他網站。
展開 華北理工《JMST》封面：全釩液流電池金屬和金屬氧化物催化劑進展
大多數金屬氧化物催化劑是過渡金屬氧化物，具有豐富的價鍵，而且成本低廉。
本文亮點
綜述了近年來釩電池中金屬和金屬氧化物催化劑的研究進展。
對金屬和金屬氧化物催化劑進行了分類，并研究了它們的催化性能。
分析并比較了不同的催化劑的催化性能和催化機理。
圖文解析
釩電池碳基電極因其存在電化學活性低的問題，可采用在電極表面引入催化劑的方法來提高電極的電化學活性。本文對引入的催化劑從金屬和金屬氧化物兩個方面進行了分類，并對其催化機理和催化性能進行了研究。
總結與展望
發展低成本、高導電性、高催化活性和高穩定性的集成電極。
除了常用的水熱、酸處理等電極改性方法外，發展一些其他的電極改性方法如微波處理等。
含氧官能團可以提高金屬催化劑的穩定性，與金屬有協同作用?？梢栽谝虢饘俅呋瘎┑耐瑫r引入含氧官能團。
金屬氧化物催化性能較好，但導電性較差。
展開 香港大學AFM綜述：溶液處理的金屬氧化物納米晶作為有機和鈣鈦礦太陽能電池的載體傳輸層
【總結】
在這篇文章中，作者綜述了溶液處理金屬氧化物納米晶體的合成方法，以及它們在OSCs和PVSCs中作為CTLs的性能。然而，科研人員需要做出更多的努力來促進它們在光伏器件中的應用。
1)制備具有良好設計的尺寸和形貌的金屬氧化物納米材料是在各種應用中的重要挑戰，尤其是在光伏應用中。當材料尺寸減小到納米級時，它們表現出獨特的性能，這與它們的塊體對應材料不同。這種特性使得納米材料對獨特的應用具有吸引力，同時也使其合成變得復雜。盡管各種技術已經被應用于金屬氧化物納米晶體的合成，但它仍然需要根據其應用開發新的合成方法。此外，為了控制MONCs的尺寸和形貌，需要更好地理解新合成方法的形成機理和反應條件的控制。
2)用于穩定金屬氧化物納米晶體的表面配體需要滿足溶液加工性和電荷傳輸方面的需求。具有長烴鏈的配體是絕緣的，例如乙二醇，這限制了它們作為CTLs的應用。因此，科研人員已經提出了許多配體交換策略，包括與較小分子的配體交換、可熱降解配體或金屬硫族化合物絡合物，以解決這個問題。在配體交換策略上的更多的努力有助于在CTL應用中實現氧化物納米晶體。因此，科研人員仍然迫切需要開發有效的方法來同時改善金屬氧化物納米晶體在溶液中的加工性能和相應薄膜的電荷傳輸。
3)良好的CTLs需要良好的成膜性能，以確保盡可能均勻的覆蓋。此外，位于活性層頂部的CTLs報道有限。因為它是與濕度和氧氣接觸的層，也是與活性層接觸的層，所以它對化學降解的抵抗力以及保證穩定的電子界面是必要的。復合材料/復合層可以被認為是應對這一問題的有效策略，沿著這些思路的進一步研究將有助于提高效率和穩定性。
總的來說，作者認為基于氧化物的CTLs對OSCs和PVSCs都非常有利，主要是因為它們具有極高的穩定性、良好的電性能和潛在的透明性。
展開 天大《Nature Commun》：實現高強高塑性氧化物彌散強化合金！
通過粉末冶金和各種鑄造技術，納米陶瓷或金屬間化合物顆粒，如氧化物和碳化物，引入金屬基體，生產許多具有誘人的物理和機械性能的材料。然而，由于其物理化學性質與基體完全不同，這些非原位納米陶瓷或金屬間化合物顆粒傾向于在金屬基體的晶界處聚集和結合，與基體形成半共格或非共格界面，與上述原位共格超細納米沉淀物相比，它們的強化效果明顯減弱。此外，由于變形不相容，這些非原位第二相顆粒與基體之間的半共格或非共格界面容易誘發嚴重的應力集中，導致材料開裂，進而導致材料延性的降低。因此，對于非原位第二相粒子增強合金體系，如何通過與基體完全晶格相干、超細尺寸、完全晶內分布的原位方法引入這些粒子，已成為進一步開發高性能第二相顆粒強化合金的關鍵。
此文中，研究者成功地將陶瓷氧化物納米顆粒均勻分散在金屬基體晶粒內，晶間氧化物顆粒完全消失，制備出了高性能氧化物彌散強化合金，即W基ODS合金。經低溫燒結和高能鍛造后，高密度的氧化物納米顆粒均勻地分散在W晶粒內，晶間氧化物顆粒完全消失。結果表明，在室溫條件下，合金的強度和塑性得到了很大的提高。研究者所采用核殼粉末作為前驅體制備高性能ODS合金的策略，有望應用于其他彌散強化合金體系。
圖1 cWY合金的力學性能。
圖2 納米氧化物的TEM和HAADFSTEM圖像。
圖3 W晶粒的電子背散射衍射表征。
圖4 氧化物@W核殼結構復合粉體的XRD、TEM和HAADF STEM圖像。
綜上所述，研究者通過燒結制備出獨特的氧化物@W核殼結構納米復合粉體，成功制備出高性能氧化物彌散強化W基合金。研究者創新的低溫水熱法和隨后的冷凍干燥法，使氧化物@W核殼納米粉體的形成成為可能。
展開 POSTECH團隊開發出碲硒復合氧化物半導體材料，成功實現高性能高穩定性的p型薄膜TFT
基于這一發現，研究團隊運用部分氧化的碲薄膜和硒的碲硒復合氧化物（Se:TeOx），成功開發出具有高性能和高穩定性的非晶p型氧化物TFT。
實驗數據表明，他們所研發的TFT在p型非晶質氧化物TFT中，展現了迄今為止最高的空穴移動度(15cm2V-1s-1)和電流閃爍比(106至107)。與傳統的n型氧化物半導體（如IGZO）相比，這一成果幾乎達到了同等水平。
此外，研究團隊的TFT在面臨電壓、電流、空氣、濕度等外部條件的變化時，仍能穩定運行，展現出卓越的穩定性。特別是，在晶圓形態的制作過程中，所有部分均展現出一致的性能表現，研究團隊進一步證實了其作為高可靠性半導體元件在實際產業現場應用的潛力。
盧勇英教授表示：“這一研究不僅是OLED電視、VR、AR設備等新一代顯示領域的重要突破，同時也為低功耗CMOS及DRAM內存研究提供了關鍵支撐。我們期待它能在多個產業領域發揮關鍵作用，為創造高附加值貢獻一份力量。”
值得一提的是，這項研究工作得到了韓國研究財團國家半導體研究室事業、中堅研究人員事業以及三星顯示的大力支持。
展開 OLED｜三星顯示超高分辨率氧化物TFT開發入選韓國國策課題
CINNO Research產業資訊，
三星顯示5月
12
日宣布稱，公司被選定為“超高分辨率氧化物
TFT
開發”國策課題主管企業。
根據韓媒Zdnet報道，三星顯示器將投入研發，目標在2024年確保電子移動速度快10倍的氧化物TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶體管)技術。
此次開發課題是政府主導的研發項目“顯示創新工程平臺建設項目”的一部分，2019年至2025年，產業通商資源部以確保新一代顯示核心技術為目標，共選取66個研究課題，支持企業和高校等開展研發活動。
值得注意的是，此次三星顯示主導開發的技術是進一步提升電子移動度的氧化物TFT技術，可應用于1000ppi級超高分辨率Mobile OLED顯示。作為新一代顯示技術，可大幅降低耗電量，并降低TFT工藝難度和生產成本。
這是因為智能手機等搭載的移動顯示屏，分辨率越高，構成屏幕的像素密度和控制像素的TFT電路密度就越高，同時需要電子移動速度更快的TFT。
目前商業化的氧化物TFT，工程電子移動速度為10cm2/Vs(表示電子移動速度的單位)水準，難以應用于Mobile面板。但當該技術商業化后，有望實現低功耗超高分辨率Mobile用面板。
展開 
氧化物薄膜研究重要進展！
這一結果不僅為人們深入理解氧化物薄膜中的skyrmions提供了實驗基礎，而且為人們從微觀角度認識和操控skyrmions提供了參考。
強磁場中心自主研發的該高靈敏磁力顯微鏡（MFM），可在4.5K-300K和18/20T 磁場下對微觀磁結構進行調控與成像，可對3um小樣品進行精準定位與測量，并能對3-5層的少數原子或單胞層磁性樣品實現磁結構成像，這是國際上迄今達到的最高水平。（來源：合肥物質科學研究院）
來源：材料科學與工程
中國研究人員提出新的質子傳導電解質設計原理 可用于中溫固態氧化物燃料電池
蓋世汽車訊 據外媒報道，上海交通大學密西根學院（UM-SJTU JI）陳倩櫟教授及其合作者提出一種新設計原理，將具有高質子電導率的鈣鈦礦材料，用作固態氧化物燃料電池的電解質材料。
（圖片來源：上海交通大學）
固態氧化物燃料電池是一種電化學裝置，將氫氣、天然氣等燃料，從化學能直接轉化為電能。同時，具有能量轉換效率高、清潔環保等優點。然而，目前，固態氧化物燃料電池的工作溫度普遍較高，約為700-1000°C，這對電池組件材料的耐高溫性提出了嚴格的要求。
使用質子導電陶瓷，作為燃料電池的電解質材料，有望將運行溫度降至450-700°C，大大降低生產成本。然而，其質子導電率需要進一步提高，以實現此類中等溫度燃料電池的商業化。研究人員認為，可以通過調整晶格振動頻率，實現理想的等動力學溫度，從而提高質子在低溫下的質子導電率。
質子擴散需要克服被稱做活化能的能量勢壘?？偟膩碚f，為了提高質子導電率，應該降低活化能。研究人員發現，質子導電率遵循凝聚態原子擴散動力學的Meyer-Neldel規則。當活化能降低時，電導率公式中的指前因子相應減小，從而阻止提高電導率。研究人員進一步發現，當改變材料結構以引起活化能變化時，不同活化能的電導率曲線在一個等動力溫度下相交，而質子電導率與活化能無關，只與材料的固有性質有關。研究人員從等動力溫度與材料結構的關系出發，提出通過調整材料結構來實現理想的等動力溫度，可以很好地提高低溫下的質子電導率。
研究人員表示：“作為中溫陶瓷電化學電池的質子傳導電解質，鈣鈦礦型金屬氧化物已經引起廣泛關注，例如Y摻雜BaMO 3（M = Zr/Ce）。
展開 Comsol金屬氧化物避雷器（MOA）電-熱耦合計算
計算模型網格和質量分布圖
4 結果展示
模型采用穩態分離式求解器進行求解，通過計算得到金屬氧化物避雷器的電勢、電場和溫度場等結果分布如下所示。
圖6. 電勢分布
圖7. 電場分布
圖8. 溫度場分布
編輯：電子F430
文案：RICHER
審核：趙佳樂
有需要Comsol金屬氧化物避雷器（MOA）電-熱耦合計算模型的本碩博同學可與我們工作室聯系~
如有案例定制、推廣宣傳、培訓業務、項目咨詢和CAE技術人才招聘等合作需求，也可以聯系我們~
歡迎關注閑魚小店
微信小助手
不同流道布置的平板式固體氧化物燃料電池蠕變損傷研究
梯度孔隙陽極固體氧化物燃料電池的熱應力[J]. 硅酸鹽學報，2022，50(5)：1-8. SONG Ming，DU Chuansheng，WANG Bingying，et al.Thermal stress of solid oxide fuel cell with gradientporosity anode[J]. Journal of the Chinese CeramicSociety，2022，50(5)：1-8.
[6] 宋明，王文慧，杜傳勝，等. 平板式固體氧化物燃料電池的熱機械行為[J]. 硅酸鹽學報，2021，49(3)：476-482. SONG Ming，WANG Wenhui，DU Chuansheng，et al.Thermomechanical behavior of planar solid oxide fuelcell[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society，2021，49(3)：476-482.
[7] 宋明，馬帥，蔣文春，等. 小沖桿試驗評價平板式固體氧化物燃料電池釬焊密封接頭力學性能研究[J]. 機械工程學報，2021，57(10)：178-186. SONG Ming，MA Shuai，JIANG Wenchun，et al.Evaluating mechanical properties of brazed seal joint ofplanar solid oxide fuel cell by small punch test[J]. Journalof Mechanical Engineering，2021，57(10)：178-186.
[8] LAURENCIN J，DELETTE G，USSEGLIO-VIRETTA F，et al.
展開 