金属氧化物特点介绍

金属氧化物是日常生活中常见的物质，许多金属在使用过程中逐渐被氧化锈蚀就会产生氧化物。金属氧化物用途很广，有的可做干燥剂，有的可做催化剂，还有的甚至贵为宝石，因此其在人类社会经济发展中发挥了重要作用。

石灰干燥剂的主要成分为氧化钙（CaO），其吸水能力是通过化学反应来实现的，因此吸水具有不可逆性。不管外界环境湿度高低，干燥剂都能保持大于自重35%的吸湿能力，更适合于低温度保存，具有极好的干燥吸湿效果，而且价格较低。可广泛用于食品、服装、茶叶、皮革、制鞋、电器等行业。

石灰干燥剂是通过吸收包装容器内的水蒸气保持低湿度来防止食品受潮。石灰干燥剂可能膨胀得很大，石灰干燥剂的原料为生石灰（氧化钙）。生石灰吸湿后变成消石灰（氢氧化钙）。其形状从粒子变成粉末状。体积增加2-2.5倍。所以设计干燥剂小袋时已考虑了其膨胀因素，加大了袋子尺寸，以防止其破袋。反应式为 CaO + H2O → Ca（OH）2

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。

什么是选择氧化？

在有机

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。下面介绍下金属氧化物的物理性状和相关化学性质。

金属氧化物一般都为是固体，活泼性较差的金属氧化物不溶于水，但大多数都溶于酸。

就晶体结构而言，金属氧化物常见的有离子晶体和原子晶体，要针对具体物质而言。大部分的金属氧化物都是离子晶体，也有例外，高中范围内可以认为金属氧化物均为离子晶体。碱土金属氧化物是典型的离子晶体。氧化铍是例外，接近于原子晶体。可以借助电负性粗略判断，不过也要根据实际情况看，比如氧化铝就有离子晶体和原子晶体两种不同的类型。

1、与水反应

活泼金属的氧化物能溶于水而生成碱，例如：

Na2O +H2O=2NaOH

2、与酸反应

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

3、与碱反应

氧化铝、氧化锌等为两性氧化物，既可以和酸反应，也可以和碱反应。

和酸反应：

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O

和熔融的碱反应：

Al2O3 + 2NaOH== 2NaAlO2（偏铝酸钠） + H2O

和碱溶液反应：

Al2O3+ 2NaOH +3H2O = 2Na[Al(OH)4]（四羟基合铝酸钠）

也可以简写为：Al2O3+2OH-=2AlO2-（偏铝酸根离子）+H2O

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。

实用氧化物催化剂，通常是在主催化剂中加入

过渡金属氧化物又称过度金属氧化物。是包括含有过渡金属的氧化物材料。大多数被分类为绝缘体，和少数的金属、贫金属，有些过渡金属氧化物也是超导体。

经常同一种过渡金属氧化物材料会显示多种物理性质〈包括铁电性、铁磁性、超导体、热电效应、半导体、光电效应、压电效应、磁致伸缩、磁弹性、磁电耦合、超流体等〉，因此金属-绝缘体相变的两个状态，可以透过变化温度或压力而达到。

为了满足日益增长的能源需求，同时避免资源耗竭和对环境的长期破坏，寻求高性能、低成本以及环境友好的能源体系成为目前急需解决的问题。锂离子电池作为绿色环保GX的清洁能源，具有高能密度和很好的循环性能，因而也成为了能够替代传统化石燃料的比较可靠选择之一。

石墨类材料是目前商业化的锂离子电池主要广泛使用的负极材料，但是石墨存在着理论容量低（仅仅372mAh g-1）且有安全性等问题，因此，寻找安全性好﹑理论容量高，并且循环寿命更长的新型负极材料得到科学家们越来越多的关注，己成为了当前锂离子电池研究的焦点。而金属氧化物负极材料恰恰具备了这些优点，自然是替代石墨作为锂离子电池负极的理想材料。研究表明，通过纳米化、特殊形貌控制以及采用集流体生长等方法可以有效提髙材料的导电性，缓解材料在充放电过程中的体积膨胀，从而有效改善材料的电化学性能。

过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料具有储量丰富、成本低廉、环境友好、安全性能高和抗腐蚀能力强等优点，近年来备受人们的关注，但其较差的循环稳定性和低的库伦效率阻碍了实际应用。纳米化和碳复合是改善过渡金属氧化物负极材料的有效途径，但这些方法分别存在制备困难、体积储能密度下降等缺点，不利于大规模商业化应用。

针对这些问题，浙江大学材料学院金属材料研究所、硅材料国家ZD实验室、浙江省电池新材料与应用技术研究ZD实验室刘永锋教授和潘洪革教授与浙江大学电镜ZX田鹤研究员、华南理工大学