锂离子电池三维多孔微米硅负极研究进展

从微米硅的金属辅助化学刻蚀、微米硅基合金酸刻蚀、微米SiO材料歧化酸刻蚀、微米SiO₂的镁热还原制备三维多孔微米级硅负极材料方法出发, 概述了锂离子电池三维多孔微米硅负极的研发进展。基于微米颗粒构建三维多孔微米硅负极多孔化设计, 可以减少工序、保证较高压实密度, 微米多孔硅的孔隙预留了硅锂化后体积膨胀空间, 硅负极材料循环稳定性得到提升;其中镁热还原法制备多孔微米硅无需使用有毒试剂, 且原料来源广泛、价格低廉、工序简短、易于规模化生产, 该法制备的三维多孔微米级硅负极材料有望成为下一代硅基负极材料。     

三维凹凸棒疏水材料的制备及其吸附性能

采用溶液聚合法制备聚丙烯酰胺/凹凸棒(PAM/ATP)复合吸附材料,经冷冻干燥处理、氮气保护条件下高温碳化制备出三维网络凹凸棒复合材料(APM),通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)的化学气相沉积(CVD)有机改性APM得到三维凹凸棒疏水材料(PAPM)。采用XRD、SEM、BET、FT-IR等多种方法进行了表征,结果显示,PAM成功接枝到ATP表面,且APM表面疏松多孔;平均孔径从ATP的9.105 nm增加至APM的11.205 nm;PDMS成功改性APM,与ATP相比,PAPM对有机物的吸附量增大6倍以上,表明PAPM是一种良好的油/水分离吸附材料,具有选择性吸附性能。     

三维有序大孔氧化铁脱硫剂的制备

以聚苯乙烯微球为胶晶模板制备了三维有序大孔（3DOM）氧化铁,探讨了制备过程中的关键因素,如微球制备、胶晶模板组装、焙烧条件控制等因素对形成三维有序大孔材料的影响。SEM显示,所制备的3DOM氧化铁周期点阵排列规则有序、三维孔道结构规整均一。XRD晶相分析表明所制备的材料为α-Fe2O3。采用热重仪对(3DOM)α-Fe2O3脱硫剂的脱硫性能进行了评价,并与试剂α-Fe2O3进行了对比。结果表明：(3DOM)α-Fe2O3的反应性与硫容远远高于普通试剂α-Fe2O3;改善脱硫剂的孔隙结构,虽可减弱甚至消除孔扩散,但固体扩散是不可消除的。     

三维结构钴镍基双金属硫化物对超级电容器的影响[*]

采用水热法成功制备出三维结构NiCo2O4和NiCo2S4纳米材料,将其应用于超级电容器电极材料。通过XRD对材料的物相组成进行分析,用SEM和TEM对材料的表面形貌和结构进行观察分析,三维结构有利于电解液对电极材料浸润,从而极大地提升材料电化学性能。通过恒电流充放电、交流阻抗和长循环等电化学实验测试对比分析发现,双金属硫化物相比于氧化物具有更加优异的电化学性能,主要是由于硫元素具有更小的电负性且电化学反应活性较高。NiCo2S4电极材料恒电流充放电及长循环测试容量保持率分别为79.69%和76.66% ,与NiCo2O4材料的68.1%和59.64%相比展现出优异的稳定性能。     

钯复合膜研究进展

综述近年来国内外制备钯复合膜技术的研究进展。重点介绍钯复合膜的制备、不同基质材料上所制备膜的性能、制备中所涉及的机理及影响钯复合膜性能的主要因素等方面的研究。以多孔基质材料为底膜,将渗透作用应用于制备工艺是具有发展前景的新方法。     

基于3D打印技术的采矿方法物理模型制作研究

传统采矿方法物理仿真模型制作流程复杂、周期长、成本高,对专业技术能力要求高,大大限制了采矿方法物理模型的普及与推广。3D打印技术作为一种实现三维虚拟模型实体化的新型制造技术,在采矿方法三维模型,尤其是物理模型制作中,具备高度灵活、制造成本低、周期短等优势。本文开展基于3D打印技术的采矿方法物理模型的制作研究,建立基于3D打印技术的采矿方法模型制作的标准化流程:三维建模、模型改塑、打印输出、组装成型和后期处理,分析基于3D打印技术采矿模型制作的工程结构展示、结构稳定性和模型最佳尺度等关键技术,提出阴模、阳模和阴阳模的概念,通过阴模、阳模和阴阳模相结合、切割、预置连接结构和确定最佳输出尺寸等解决方案,实现采矿方法物理仿真模型的快速制作。本文的研究为空间结构复杂多变的采矿方法模型制作提供了一种新的、可靠的实现手段。     

三维碗状结构CoS2/C复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

以二氧化硅为硬模板,采用碳化和硫化工艺制备出具有三维碗状结构的CoS_2/C复合材料.利用XRD,Raman和XPS研究了所制备材料的相组成,晶体结构,元素组成和价态.利用SEM和TEM对其微观形貌进行了表征,并采用电化学工作站分析了CoS_2/C作为超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明:三维碗状结构CoS_2/C复合材料具有优良的电化学性能,在1 A/g的电流密度下比容量可以达到466 F/g.将CoS_2/C和N-rGO分别作为正极和负极组装的水系非对称超级电容器器件的电压窗口可以拓宽到1.6 V.该器件在0.5 A/g的电流密度下能量密度可以达到13.6 wh/kg,功率密度达到374.5 w/kg.在3 A/g的电流密度下经过5000次循环充放电后容量保持率达到了87%.     

氧化程度对3D rGOs形貌结构及吸附性能的影响

通过改变氧化剂用量制备不同氧化程度的氧化石墨(GO),经超声分散,水热还原制备出系列三维还原氧化石墨烯(3D r GOs),采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱和紫外可见分光光度计等分析测试手段研究了氧化程度对3D rGOs形貌结构、光谱特征和吸附性能的影响。结果表明:随着氧化程度的增加,水热还原产物在微观上由多层堆积的片状结构逐渐转向均匀多孔网状结构,最后转变为断裂碎片交联的网状结构。吸附容量随氧化程度的增加先增大后减小,当GO羟基含量最多而环氧基含量最少时,3D rGOs吸附性能最好,对罗丹明B、亚甲基蓝和甲基紫吸附量最高分别可达90.9、145.4和237.4 mg/g。     

锂离子电池微米级三维多孔硅负极材料合成及性能研究

三维硅已被证明为极具前景的锂离子电池负极材料，然而现有的三维硅负极在循环性能和初始库伦效率等方面存在挑战。采用盐酸刻蚀、镁热还原和表面组装的策略，从天然蒙脱矿土直接制备出微米级的三维多孔硅/二氧化钛（3D pSi@TiO₂）复合材料。结果表明：复合材料具有的三维多孔结构能够提供足够的空隙，缓解了脱-嵌锂过程中发生的体积膨胀，缩短了电子传输和锂离子扩散的路径，有利于锂离子的快速嵌入和脱出并减少极化；与二氧化钛的有效复合，进一步提高了复合材料的导电率及结构的稳定性；3D pSi@TiO₂负极在0.5A?g^-1电流密度下循环200次后，可逆容量高达1 261.19 mAh?g^-1及90.79%的优异容量保持率，同时初始库伦效率可达到80.6%。     

生物质桦木屑柱状多孔碳自组装纳米硅复合负极材料

本文采用KOH碱活化刻蚀方法构建三维柱状结构的桦木屑衍生多孔碳材料用于负载高容量纳米硅（SiNP）颗粒,以缓解半导体硅材料本身导电性差及体积膨胀大的问题。所制备的硅碳负极电池材料具有稳定循环性能和优异的倍率性能,通过电化学测量结果显示,在0.5A/g的恒电流密度下桦木屑衍生柱状多孔碳材料负载高容量（20%）纳米硅粒子的复合材料具有较高的贮锂性能:初始放电容量为1099.98mAh/g, 经过200次循环后比容量仍然稳定在1089.77mAh/g。这项工作为负载高容量电极的核孔结构提供了一条有前景的新思路。