金属氧化物

金属氧化物-概述

互补金属-氧化物-半导体集成电路

金属氧化物都是固体。活泼金属的氧化物能溶于水而生成碱，例如：

Na2o +H2O=2NaOH

活泼性较差的金属氧化物不溶于水，但大多数都溶于酸：

CuO+H2SO4=Cuso4+H2O

一些金属的氧化物来源与矿藏，例如，氧化铁是赤铁矿的主要成分，稀土金属的矿物成分主要是他们的氧化物；另外一些氧化物可以由分解反应制得，例如，钙的氧化物生石灰（CaO）的制取。

金属氧化物-定义

金属氧化物

金属氧化物是指由金属元素与氧元素2种元素组成的氧化物，例如：钠与氧形成氧化钠。

碱性氧化物是指能与酸起反应生成盐和水的氧化物。

碱性氧化物一定是金属氧化物，氧化钙、氧化钠、氧化镁、氧化钡、氧化铁、氧化铜等大多数金属氧化物是碱性氧化物，氧化铝、氧化锌等例外，为两性氧化物，不能说金属氧化物一定是碱性氧化物，如Mn2O7是金属氧化物，但它是酸性氧化物，对应的酸是高锰酸。

活泼金属氧化物是离子型化合物，形成离子晶体，熔点和沸点都较高。

金属氧化物是一类重要的催化剂，在催化领域中已得到广泛的应用，将金属氧化物纳米化后，其催化性能更加优良，可以预见，纳米金属氧化物将是催化剂发展的重要方向。

金属氧化物-表面积

金属氧化物

金属氧化物表面积也是非常重要的，金属氧化物表面积研究和相关数据报告中，只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，因为国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的。(GB.T 19587-2004)-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积测定分析有专用的比表面积测试仪，国内比较成熟的是动态氮吸附法，现有国产仪器中大多数还只能进行直接对比法的，北京金埃谱科技公司的F-Sorb 2400新型比表面积分析仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的北京金埃谱科技公司的F-Sorb 2400比表面积分析仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。

金属氧化物-催化作用

金属氧化物

金属氧化物在催化领域中的地位很重要，它作为主催化剂、助催化剂和载体被广泛使用。就主催化剂而言，金属氧化物催化剂可分为过渡金属氧化物催化剂和主族金属氧化物催化剂，后者主要为固体酸碱催化剂（见酸碱催化作用）。

碱金属氧化物、碱土金属氧化物以及氧化铝、氧化硅等主族元素氧化物，具有不同程度的酸碱性，对离子型（如正碳离子）反应有催化活性，还可用作载体或结构助催剂。主族金属氧化物催化剂为酸碱催化剂。过渡金属氧化物催化剂的金属离子有易变价的特性，广泛用于氧化、脱氢、加氢、聚合、合成等催化反应。

实用氧化物催化剂，通常是在主催化剂中加入多种添加剂制成的多组分氧化物催化剂。金属氧化物很多是半导体，因此，能带概念被用来解释催化现象，电导率、逸出功等金属氧化物整体性质被用来解释催化活性，离子的 d电子组态、晶格氧特性、表面酸碱性等氧化物的局部性质也被用来解释催化活性。

各种现代物理化学实验方法,如扫描显微镜、X射线光电子能谱仪程序升温脱附技术穆斯堡尔共振仪X射线衍射、红外或激光曼光谱、核磁共振、顺磁共振等，可用来研究催化剂的结构，包括表面结构、组成、活性中心种类、活性组分价态和所处化学环境、吸附态的构型等性能。

由多种金属氧化物组成的催化剂进行选择氧化，是金属氧化物催化的主要内容。

选择氧化在有机化学中，氧化是指：①脱氢，如C H─→CH＝CH─→CH≡CH;②电负性大的元素（如氮、磷、氧、硫、氟）取代与碳结合的氢原子，如 CH─→CH OH─→CH O─

→HCOOH─→CO如果原料完全转化为二氧化碳和水，则称为完全氧化或深度氧化；如果反

应在中途停止,则称为选择氧化或部分氧化;烃类（特别是烯烃）在氨存在下进行的反应称氨氧化：

2R[557-01]CH+3O+2NH─→2RCN+6H O它也是一种选择氧化。

金属氧化物

反应物分子与氧结合时，首先要发生键的断裂，氮分子的键能为226千卡／摩尔，氧分子为119千卡／摩尔，氢分子为104千卡/摩尔,氟分子为38千卡 /摩尔，碳-碳键为88千卡/摩尔。键断裂总是首先断裂弱键。因此,氟分子参与氧化时首先断裂氟-氟键,生成自由原子。氧参与氧化时，首先不是断裂氧-氧键,而是：①氢的氧化首先断裂氢-氢键；②饱和烃的氧化首先断裂碳-碳键或在催化剂作用下首先断裂碳- 氢键。不是氧先吸附在催化剂上，与反应物直接作用；就是氧化物催化剂中的氧先与反应物作用，缺氧的催化剂再与氧作用而恢复原状。

选择氧化催化剂应具有如下功能：①为反应物提供的氧量足以形成产物，但又不致使其完全氧化；②能为反应物提供吸附（或配位）部位，使之变形，成为活化状态；③能在反应物之间传递电子。以上这些要求使选择氧化催化剂在使用上受到极大限制，催化剂的选择性对反应条件十分敏感，与催化剂本身以及载体和助催化剂的结构也很有关系。

氨氧化催化的特点是:①选择氧化的选择性很高，但即使在500℃的高温下完全氧化的活性也很小;②没有氧时，能被反应物还原。

工业上使用的选择氧化催化剂大都由多种金属氧化物组成，这些氧化物可以是固溶体或复合氧化物（见表[常用金属氧化物催化反应及催化剂。

金属氧化物

金属氧化物-避雷器

复合金属氧化物避雷器

1、定义

金属氧化物避雷器（metal oxide surge arrester），又称压敏避雷器。它是一种没有火花间隙只有压敏电阻片的新型避雷器。压敏电阻片是由氧化锌或氧化铋等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀特性。在工频电压下它呈现极大的电阻，能迅速有效的抑制工频续流，因此无需火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧；而在过电压下，其电阻又变的很小，能很好的泄放雷电流。因此金属氧化物避雷器在电力系统中得到了广泛的应用。

2、绝缘电阻的测量

MOA避雷器绝缘电阻测量主要是检查是否进水受潮，对于内部有大熔丝的还可以检查内部熔丝是否完好。电力设备预防性试验规程规定：35kV及以下的MOA避雷器用2500V兆欧表测量，其绝缘电阻不低于1000MΩ；35kV以上用2500V兆欧表测量其值不低于2500MΩ。

金属氧化物避雷器

3、测量1mA（直流）时的临界动作电压U1mA和75%U1mA直流下的泄露电流

测量MOA避雷器的U1mA主要是检查其阀片是否受潮，确定其动作性能是否符合要求，其测量接线通常采用单相半波整流电路。

U1mA实测值与初始值或制造值相比，其变化不应大于5%，U1mA过高使保护电气设备的绝缘裕度降低，U1mA过低使MOA避雷器在各种操作和故障的瞬态过电压下发生爆炸，测量75%U1mA 下的直流泄露电流，主要检测长期允许工作电流的变化情况。规程规定，75%U1mA下的泄露电流不大于50μA.

4、非停电检测方法

（1）装设在线检测仪：

常用的MOA在线式带电检测的方法是采用漏电流指示型计数器，它除保留了原避雷器计数器的记数功能外，增加了避雷器漏电流指示功能。在持续运行电压下，长期指示MOA的漏电流值，在过电压下又能记录避雷器的动作次数。

（2）带电测试阻性电流：

阻性电流的测试能更好的反映MOA的劣化。实践表明，夏季高温和冬季低温是MOA密封破坏的主要原因之一，而雷雨季节较频繁的过电压作用也可能大大加速MOA劣化。因此在春秋两季应分别进行一次带电测试，为了保证数据的可比性，测试时尽量选择晴朗干燥空气温度湿度相近的条件进行。

（3）利用红外线热成像技术进行测试：

红外线热成像技术检测MOA既高效，又不易受干扰。实践表明，正常状态下MOA热像表现为轻度发热，整体温度分布均匀，在中上部稍高，对受潮 MOA在受潮初期，热像表现为受潮

元件自身发热增加，严重受潮后，热像表现为受潮元件自身发热剧增，运行电压大部分由非故障元件承受，使发热超过故障元件。MOA阀片老化则表现为多相和多个元件普遍温升较高，因外界光源照射会引起测量误差，故红外测试最好在晚上进行，且应关闭设备区照明，以避免阳光照射引起的局部温升过高和光源中红外线的干扰。

金属氧化物-溶点

瓷砖，是以耐火的金属氧化物

金属名称

熔点0C

金属

氧化物

纯铁

1538

1300—1500

低碳钢

1500

1300—1500

高碳钢

1300—1400

1300—1500

灰口铸铁

1130—1250

1500—2050

铜

1083—1084

1230—1336

铝

658—660

2050

铬

1550

1990

镍

1450—1452

1990

锌

419

1800

锰

1250

1560—1785

金属氧化物-氧气切割

金属氧化物

因为氧气切割是金属氧化过程，不是熔化过程。因此，切割过程要求被割金属具备下述条件：1、金属的燃点必须低于熔点这是气割过程能正常进行的最基本条件。如果金属的熔点低于其燃点，则在预热时金属将首先熔化，温度不再升高，以致在切割氧作用下不会发生燃烧过程。纯铁、低碳钢以及合金元素较少的低碳合金钢，可以满足这个条件，因而有很好的切割性能。而随着含碳量的增加，钢的熔点下降，燃点提高，如含碳量为0.70%的高碳钢，其熔点与燃点基本相等，因此含碳量大于等于0.70%的钢，用气割就比较困难。铝、铜、铸铁等材料的燃点高于熔点，故都不能用普通氧气切割方法进行切割。

2、金属氧化物的熔点低于金属的熔点且流动性好只有这样，液态易流动的氧化物渣才能被吹掉，使切割过程继续。否则，高熔点的氧化物将以固态覆盖于切口，阻碍后面材料的氧化，使切割过程难以进行。如高铬钢、铬镍不锈钢、铝及铝合金等材料的氧化物熔点均高于材料本身的熔点，因而不能用氧气切割的方法进行切割。

3、金属燃烧时应是放热反应只有燃烧时放出足够的热量，才能对下层金属起预热作用，放出的热量越多，预热作用越大，就越有利于气割过程的顺利进行。切割低碳钢时，金属燃烧放出的热量约占预热热量的70%，而预热火焰供给的热量仅占30%左右。

金属氧化物氧气切割

4、金属的导热性要低如果被割金属的导热性很高，则预热火焰及金属燃烧所供给的热量会很快向金属内部流失，使切口处温度急剧下降而达不到燃点，切割过程难以开始或中途停止。如铝、铜等有色金属，因导热性太高，故不能用普通的气割方法进行切割。根据上述条件，氧气切割主要用于切割低碳钢和低合金钢。切割淬火倾向性大的高碳钢和强度级别高的低合金钢时，为了防止切口形成淬硬层或产生裂纹，应适当加大预热火焰能率，放慢切割速度，必要时可进行适当预热。铸铁不锈钢等材料，必须采取特殊的工艺措施才能用氧气切割。至于铜和铝等有色金属具有较高的导热性，故不能用一般的切割方法。

5、金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少阻碍气割过程的杂质如碳、铬以及硅等元素要少，同时提高钢的可淬性的杂质如钨、钼等元素要少，这样才能保证气割正常进行。当碳含量大于1—1.2%时割件就不能正常切割。

不锈钢氧气切割过程

1、预热氧乙炔混合气火焰从割嘴外圈喷出将切割部位的金属表层预热至燃点以上。

2、氧化切割氧从割嘴中心喷出，已达到燃点的金属急剧氧化（燃烧），并形成氧化物渣。

3、吹渣液态的氧化物渣被高速切割氧流吹走，将未被氧化的金属暴露在氧气流中。

4、前进暴露在氧气流中的金属，在上面金属氧化时放出的热量作用下温度升高到燃点，继续被氧流氧化燃烧成渣被吹走，最后金属在整个厚度方向被氧化吹通。随着氧气流按切割方向前进，则新接触的金属将重复预热、氧化、吹渣的过程，最后形成切口。