层间具有不同硝酸根阴离子构型的钴-氢氧化物-硝酸盐化合物自氧化还原分解的机理研究

在无氧气氛下，采用多种分析方法研究了两种钴-氢氧化物-硝酸盐 CoII0.80CoIII0.20 (OH)2.00(NO3)0.14(CO3)0.03·0.77H2O 和 CoII(OH)1.50(NO3)0.40(CO3)0.05·0.05H2O 的自氧化还原分解。所研究的化合物均具有层状结构，其中氧化剂层（硝酸根）和还原剂层（Co2+）交替堆叠。除了试剂在“分子”水平上的混合外，这些化合物在制备时还特意改变了层间的反应物浓度和阴离子构型。结果表明，化合物内部的氧化还原分解按以下顺序进行：(i) 碳酸根阴离子分解，(ii) 水镁石样层脱羟基，以及 (iii) 硝酸根阴离子分解，尽管这两种情况下的实际反应温度和气体析出模式有所不同。硝酸根分解可归因于脱羟基后硝酸根阴离子与形成钴氧化物的二价钴相结合。尽管两种化合物的最终分解产物均为纳米相 Co3O4（12−15 nm；在 400 °C 下形成），但对于在其层状结构中以直接接触方式“储存”更多氧化还原试剂的化合物，观察到了更完全的分解。研究还对样品的表面组成进行了分析以探讨分解过程。