交联多孔结构Mn~(2+)掺杂聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及超级电容特性

采用简单的原位氧化聚合法成功制备了Mn2+掺杂聚苯胺/还原氧化石墨烯(Mn2+-PANI/r GO)复合物电极材料,利用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和电化学测试等手段对其结构、形貌和电化学电容性能进行了分析研究。结果表明,纳米棒状的锰离子掺杂态聚苯胺均匀分散在褶皱的石墨烯中,形成交联状的多孔结构。当电流密度为2A/g时,电极的放电比容量高达952 F/g,循环1000次后初始比电容的保持率为86.2%。过渡金属和石墨烯的加入提高了电极材料的电化学性能,高的比电容和优良的循环稳定性使Mn2+-PANI/r GO复合物在超级电容器中有很好的应用前景。     

废旧锂离子电池基石墨烯/聚苯胺复合材料制备及其电化学性能研究

以废旧手机锂离子电池回收的负极石墨粉制备的氧化石墨烯(GO)和苯胺单体为原料,利用GO活化H_2O_2产生的·OH为氧化剂,采用原位复合法制备了不同质量比的石墨烯/聚苯胺复合材料,通过FTIR、XRD和SEM对其进行了表征,并利用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等对其电化学性能进行测试。结果表明,该类石墨烯/聚苯胺复合材料具有良好的电化学性能,当电流密度为100mA/g时,质量比为1∶10制备的石墨烯/聚苯胺复合材料(rGO/PANI-10)的比电容达到481F/g,较石墨烯比容量(161F/g)提高了199%,较聚苯胺比容量(351F/g)提高了37%;在500mA/g电流密度下,rGO/PANI-10充放电循环1000圈后,电容保持率为77%,表现出较好的循环稳定性。     

Ce掺杂Mn3O4及其电化学电容行为

用溶胶-凝胶方法合成了Mn₃O₄和Ce掺杂Mn₃O₄. 采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征. 采用循环伏安、电化学交流阻抗和恒流充放电技术对其电化学性能进行了测试. 研究结果表明, Ce掺杂对Mn₃O₄的形貌和电化学性能均有显著影响. 当Ce离子占金属离子总量的3%时, 掺杂Mn₃O₄的单电极比电容高达477 F·g^-1, 比未掺杂的提高了43.7%, 并且表现出更好的循环稳定性.     

新型质子酸掺杂聚苯胺的合成及其电化学电容行为

用化学氧化聚合法制得了草酸掺杂聚苯胺(H2C2O4-PANI)和柠檬酸掺杂聚苯胺(C6H8O7-PANI),并与盐酸掺杂聚苯胺(HCl-PANI)做了对比研究.用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对掺杂聚苯胺的结构和形貌进行了表征.用循环伏安,恒流充放电和交流阻抗测试对材料在1 mol/L HCl溶液中的电化学电容行为进行了研究.结果表明:3种酸掺杂的聚苯胺具有不同的空间结构,电化学性能也有差异.与盐酸和柠檬酸掺杂的聚苯胺相比,草酸掺杂制备的聚苯胺表现出更优良的电化学电容行为,单电极比电容可达670 F/g.     

NiO/还原氧化石墨烯的溶剂热合成以及作为高循环稳定性超级电容器电极材料的性能表征

通过简单的溶剂热法以及其后续热处理过程,制备了NiO纳米花和NiO/还原氧化石墨烯(rGO)复合物。在NiO/rGO复合物中,rGO作为基底生长NiO,与此同时,NiO则有效的避免了rGO的团聚。采用热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。NiO/rGO复合物(NiO和rGO的质量比为82.7∶17.3)电极呈现优异的电化学性能。在1 A/g时,初始比电容为514.9 F/g,当材料完全活化后,其比电容高达600 F/g。同时,在电流密度为10 A/g时,相比于1 A/g时的比电容保持率为83.5%。此外,该电极材料具有非常优异的循环稳定性,6000次循环后电容衰减率为7.4%。表明所制备的复合物是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

NiO/rGO的溶剂热合成以及作为高循环稳定性超级电容器电极材料的性能表征

通过简单的溶剂热法以及其后续热处理过程,制备了NiO纳米花和NiO/还原氧化石墨烯（rGO）复合物。 在NiO/rGO复合物中,rGO作为基底生长NiO,与此同时,NiO则有效的避免了rGO的团聚。 采用热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。 NiO/rGO复合物（NiO和rGO的质量比为82.7∶17.3）电极呈现优异的电化学性能。 在1 A/g时,初始比电容为514.9 F/g,当材料完全活化后,其比电容高达600 F/g。 同时,在电流密度为10 A/g时,相比于1 A/g时的比电容保持率为83.5%。 此外,该电极材料具有非常优异的循环稳定性,6000次循环后电容衰减率为7.4%。 表明所制备的复合物是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能

以苯胺和氧化石墨烯(GO)为原料, 采用电化学方法制备了石墨烯/聚苯胺(GP)复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱分析(XPS)对其结构、微观形貌进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试. 结果表明, 复合材料保持了石墨烯的基本形貌, 聚苯胺颗粒均匀地分散在石墨烯表面, 复合材料在500 mA·g^-1的电流密度下比电容达到352 F·g^-1, 1000 mA·g^-1下比电容为315 F·g^-1, 经过1000 次的充放电循环后容量保持率达到90%, 远大于石墨烯和聚苯胺单体的比电容. 复合材料放电效率高, 电解质离子易于在电极中扩散和迁移.     

花瓣状Co-Al双金属硫化物/泡沫镍电极材料的制备及其超级电容性能的研究

采用低成本的两步水热法直接将Co-Al双金属硫化物生长在泡沫镍上,成功制备了CoAl₂S₄/Ni电极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等手段对其结构、形貌和超级电容性能进行了表征。结果表明,CoAl₂S₄/Ni电极材料呈现花瓣状的三维多孔结构,且表面粗糙,这种结构有利于电解液和电极材料的充分接触,具有良好的导电性和比电容性能;当电流密度为1A/g时,电极的放电比容量高达2187.1 F/g, 循环100次后比电容的保持率为90.1%,相关研究为超级电容器电极材料的制备及性能研究提供思路。     

锌掺杂提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的电化学稳定性

通过共沉淀法与固相法相结合制备了掺锌的高稳定性Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xZn_xO₂ (x=0, 0.02, 0.05)正极材料. 循环伏安(CV)曲线表明Zn掺杂使氧化峰与还原峰的电势差减小到0.09 V, 电化学阻抗谱(EIS)曲线表明Zn掺杂使电极的阻抗从266 Ω减小到102 Ω. Li⁺嵌入扩散系数从1.20×10^-11 cm²·s^-1增大到 2.54×10^-11 cm²·s^-1. Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.98Zn_0.02O₂正极材料以0.3C充放电在较高的截止电压(4.6 V)下比其他两种材料的电化学循环性能更稳定, 其第二周的放电比容量为176.2 mAh·g^-1, 循环100周后容量几乎没衰减; 高温(55 °C)下充放电循环100周, 其放电比容量平均每周仅衰减0.20%, 远小于其他两种正极材料(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂平均每周衰减0.54%; Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Zn_0.05O₂平均每周衰减0.38%). Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.98Zn_0.02O₂正极材料以3C充放电时其放电比容量可达142 mAh·g^-1, 高于其他两种正极材料. 电化学稳定性的提高归因于Zn掺杂后减小了电极的极化和阻抗, 增大了锂离子扩散系数.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的Si/F复合掺杂及电化学性能

以共沉淀法合成的(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)(OH)₂为前驱体，在氧气氛中合成了层状正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，用F、Si离子复合掺杂的方法对其进行改性。X射线粉末衍射(XRD)分析表明，复合掺杂没有改变晶体的六方单相层状结构。扫描电镜(SEM)观察到产物呈类球形且颗粒均匀，平均粒径在0.1～0.2 μm。循环伏安(CV)性能显示，复合掺杂提高了该材料中Li⁺离子脱-嵌过程的可逆性。电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明，复合掺杂降低了该材料的电化学极化，抑制其在循环过程中电化学反应阻抗的增加。复合掺杂后的层状材料首次放电容量为172.8 mAh·g^-1 (0.2C)，20次循环后仍有166.4 mAh·g^-1。     

纳米负载型V2O5-WO3/TiO2催化剂碱中毒及再生研究

实验制备了陶瓷颗粒为骨架的纳米级V₂O₅-WO₃/TiO₂(C)催化剂。采用浸渍法模拟碱金属中毒,研究了中毒及再生对催化剂脱硝活性的影响,运用XRD、FT-IR、H₂-TPR、XPS技术表征分析了碱金属对催化剂的失活作用。实验表明,碱金属能使催化剂活性降低,钾的毒性大于钠。FT-IR结果显示,催化剂以Lewis酸作为活性酸位。H₂-TPR、XPS结果表明,钾的加入降低了催化剂的氧化能力,主要影响了催化剂表面的吸附氧。采用单纯的水洗方法并不能提高催化剂活性,而酸洗再生后催化剂在较高反应温度下活性得到较好的恢复。     

Li2SO4-Na2SO4-H2O和Li2SO4- K2SO4-H2O溶液的体积性质

本文用高精度数字式振荡管密度计测定了288K至318K温度范围内Li₂SO₄ + Na₂SO₄ + H₂O和 Li₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O三元体系的密度。混合溶液的离子强度范围从0.1到4.5 mol.kg_–1,混合溶液中Na₂SO₄和K₂SO₄的离子强度分数为0.2,0.4,0.6和0.8。用密度实验值拟合得到了不同温度下Pitzer离子相互作用模型混合参数θ_V和 ψ_V,模型的计算值与实验值的偏差在±0.002 g.cm_–3以内。用Pitzer模型计算了不同离子强度下三元体系的混合体积。     

助剂Ni与载体的相互作用及其对NiMo/γ-Al_2O_3催化剂加氢脱硫性能的影响

以γ-Al_2O_3为载体,制备了一系列不同NiO负载量的NiMo/γ-Al_2O_3催化剂,利用XRD、~(27)Al-MAS NMR、Py-FTIR和HRTEM等技术对其进行了表征;在高压微反装置对该系列催化剂的加氢脱硫性能进行了评价,研究了助剂Ni与载体γ-Al_2O_3中不饱和铝间的相互作用及其对催化剂活性相结构形貌和催化活性的影响。结果表明,助剂Ni优先作用于γ-Al_2O_3表面的四配位不饱和铝原子位置;随着NiO负载量的增加,硫化态NiMo/γ-Al_2O_3催化剂中MoS_2活性相的长度变短、堆垛层数增加。Ni的引入能明显提高NiMo/γ-Al_2O_3催化剂的加氢脱硫活性,但其加氢选择性则有所降低。     

γ-MnO2-TiO2/凹凸棒土制备及应用的实验设计

结合前期的科研成果,设计了一个以γ-MnO2-TiO2/凹凸棒土的制备、表征及低温脱硝性能研究为主线的研究型实验,引导学生查阅文献,综合考虑各因素对实验结果的影响,设计并优化实验方案,以期培养学生的综合实践能力以及创新思维。     

两性霉素B与鞘磷脂单分子层的相互作用

选取哺乳动物生物膜中的重要脂质分子鞘磷脂(SM)作为单分子膜的基本组分, 采用Langmuir-Blodgett(LB)膜技术研究了不同比例的两性霉素B/鞘磷脂单层膜的表面压力-平均分子面积(π-A)曲线以及基于π-A曲线的混合性分析, 同时通过原子力显微镜(AFM)研究了其表面形态的变化. 结果表明, 组分间的摩尔比和表面压力对混合单层膜稳定性、混合性以及分子间相互作用具有重要影响.     

浆态床中Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2+γ-Al2O3双功能催化剂一步法合成二甲醚

采用共沉淀法,制备了纤维状CD501甲醇合成催化剂,采用SEM、TEM、XRD和BET等手段对催化剂进行了表征;并将其进一步和γ-Al₂O₃进行混合,获得了Cu/ZnO/Al₂O₃/ZrO₂+γ-Al₂O₃双功能催化剂,考察了其在浆态床中一步法合成二甲醚过程的催化特性。结果表明,相比商业催化剂(COM)和LP201催化剂,新型的CD501催化剂具有更大的比表面积和Cu/Zn分散性。对于浆态床中一步法合成二甲醚过程,采用CD501与γ-Al₂O₃双功能催化剂,相比采用COM或LP201与γ-Al₂O₃双功能催化剂,CO转化率提高了一倍,且经过270h测试,CO转化率从61%降至57%,二甲醚时空产率从0.54g/(g·h)降至0.48g/(g·h),稳定性显著优于COM催化剂。当反应温度为250℃,压力为4.0MPa,空速为3000mL/(g·h),氢碳比为1.0时,该催化剂应用在浆态床一步法合成二甲醚时,CO转化率为61%,DME时空产率达到0.54g/(g·h)。     

Ag(I)/(nC7H15)4NBr催化氨基甲酸盐和炔丙醇反应:二氧化碳定量转化制备β-羰基氨基甲酸酯

将一种简单的双组分催化体系即Ag（I）/（ⁿC₇H₁₅）₄NBr应用于常压下催化氨基甲酸盐和炔丙醇双组分反应制备β-羰基氨基甲酸酯。该方法具有简便、高效的优点,并且不需要使用配体,可以将一系列的炔丙醇和仲胺底物转化为相应的氨基甲酸酯产物。该方法通过CO₂的定量催化转化,提高了CO₂的利用效率。     

WO3的引入对MnOx-Fe2O3催化剂上NH3-SCR反应中N2选择性的促进作用

采用溶胶-凝胶法制备了不同含量钨修饰的MnO_x-Fe₂O₃催化剂,重点考察WO₃的引入对NH₃-SCR反应中N₂选择性的影响,通过XRD、BET、XPS、H₂-TPR、Raman和In situ DRIFTS等手段对催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明,钨的引入显著提高NH₃-SCR的N₂选择性,当WO₃质量分数为15%时,具有最佳的NH₃-SCR催化性能,且在50-250℃条件下N₂O浓度始终低于0.003%。这主要是由于适量WO₃的引入,导致催化剂物相由α-Fe₂O₃向γ-Fe₂O₃转变,并与锰相互作用形成新的无定型MnWO₄,获得较大的比表面积;使得Mn⁴⁺/（Mn³⁺+Mn⁴⁺）比例减少但Fe²⁺及表面化学吸附氧（O_α）含量增加,从而降低催化剂氧化性;增强催化剂表面的Lewis酸性位点的含量及强度,增强NH₃的吸附,促进了SCR反应,同时抑制了NO₂深度氧化形成硝酸盐物种,降低硝酸盐物种还原产生的副产物N₂O含量,从而显著提高WO₃-MnO_x-Fe₂O₃催化剂在NH₃-SCR中的N₂选择性。     

溶胶-凝胶法制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷研究

锆钛酸钡钙基无铅压电陶瓷由于具有较好的压铁电性能且环境友好而备受研究者关注,但其存在烧结温度高(>1450℃)、居里温度低等缺点。为降低锆钛酸钡钙基压电陶瓷的预烧及烧结温度,并优化其电学性能,本研究采用溶胶-凝胶法成功合成了(Ba_0.85Ca_0.15)(Ti_0.9Zr_0.1)O₃无铅压电陶瓷的前驱粉体,并在预烧温度为1000℃、烧结温度为1420℃时成功制备了(Ba_0.85Ca_0.15)(Ti_0.9Zr_0.1)O₃陶瓷,相较于传统固相法,陶瓷的预烧温度降低了250℃,烧结温度降低了30℃,成功改善了陶瓷的烧结行为,得到了铁电性能、介电性能和压电性能优良且致密性良好的低温烧结陶瓷。