锂离子电池正极材料Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O_2的制备与显微结构研究

本文通过正交实验探索了影响Li[Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3]O_2材料显微结构和性能的实验因素;利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对所合成样品的微观形貌和显微结构进行表征。结果表明通过改进制备条件,可以合成颗粒尺寸细小、结构完整、结晶性好的Li[Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3]O_2材料,这有助于改善其电化学性能。     

Co3O4@NC的制备及其电化学性能

过渡金属氧化物是一种超级电容器电极材料。采用共沉淀法制备了立方体Co类普鲁士蓝(Co-PBA)纳米材料,先将Co-PBA在氮气中进行退火,PBA衍生为掺氮的碳纳米盒,得到产物Co@NC,再在空气中250℃下退火,得到Co₃O₄@NC纳米复合材料。Co-PBA材料的微观结构为盒状并均匀分布,平均尺寸约为500 nm。在三电极体系下测试其电化学性能,循环伏安(CV)测试结果显示在不同电流密度下曲线具有相似的形状,拥有良好的对称性,说明该材料制备的电极在充放电时的可逆性较好。Co₃O₄@NC复合材料在电流密度1 A/g时的比电容为1 000.02 F/g,在电流密度5 A/g下充放电2 500次后电容保持率为97.29%,保持了良好的循环稳定性。实验结果表明,Co₃O₄@NC复合材料是一种很有前途的超级电容器电极材料。     

基于分等级中空微球结构Co3O4/WO3复合材料的制备及对H2S的气敏性能

通过简单的水热法合成了由纳米颗粒自组装而成的分等级中空微球结构WO₃和Co₃O₄/WO₃材料,整个实验过程中不添加任何的表面活性剂和模板剂,符合绿色化学发展理念。对样品的形貌、结构、化学成分和气敏性能进行了表征。结果表明,Co₃O₄/WO₃复合材料成功构筑p-n异质结并呈中空微球结构。在气敏性能测试中,Co₃O₄/WO₃复合材料传感器在最佳工作温度50℃下对体积分数为1×10^-5的H₂S气体的响应值为42.1,约为WO₃传感器的3.37倍,响应时间仅为8 s。本实验还进行了1×10^-8～5×10^-5不同体积分数的H₂S气体连续循环检测,检测下限低至1×10^-8。同时,所制备的传感器具有良好的稳定性、选择性和重现性。此外...     

Bi2O3对Al2O3-ZnO-Bi2O3-B2O3低熔玻璃结构和性能的影响

采用传统的熔淬技术制得了低熔Al2O3-ZnO-Bi2O3-B2O3玻璃,研究了玻璃结构、玻璃特征温度、线膨胀系数(αl)以及密度随Bi2O3含量的变化关系。结果表明:随着Bi2O3含量的增加,玻璃网络中[BO4]取代了部分[BO3],玻璃网络中出现Bi—O结构,玻璃中非桥氧的数量也逐渐增多;软化温度(ts)、玻璃化温度(tg)都是先上升后下降,而线膨胀系数先减小后逐渐增大,玻璃密度先是线性增加,然后增加趋势变大。     

不同电解质对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/AC超级电容器性能的影响

在以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极,活性炭(AC)为负极的混合型锂离子超级电容器体系中,研究以LiBF4和Et4NBF4的不同配比混合为溶质的乙腈(Acetonitrile,AN)电解液对超级电容器性能的影响。结果表明,随着电解液中Et4NBF4与LiBF4的比值的增大,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/AC体系超级电容器的线性放电区间逐渐变窄,循环性能逐渐变差。其中采用1 mol/L的LiBF4/AN为电解液的超级电容器的综合性能较好,其线性放电区间为0~2.7 V,倍率性能也较好,最大比功率达到23 600 W/kg,经3 000次循环后容量保持率为93.2%。     

pH值对共沉淀法制备ZnNb_2O_6粉体性能的影响

以Zn(NO3)2溶液和Nb2O5凝胶为原料,氨水为沉淀剂,采用化学共沉淀法成功合成ZnNb2O6微波介质陶瓷粉体。利用差热分析(DTA)研究了共沉淀前驱体的分解过程,利用XRD跟踪粉体的相演变,TEM对粉体的形貌进行观察,研究了反应pH、煅烧温度对ZnNb2O6粉体物相、粒度的影响。研究发现,煅烧温度在800℃时可合成物相单一的ZnNb2O6,随着溶液pH值的增大,合成的ZnNb2O6粉体晶粒尺寸明显减小。在pH=10,800℃时可合成棒状的,平均粒径尺寸约为100nm的ZnNb2O6粉体。     

粉体颗粒级配对多孔Al2O3陶瓷性能的影响

用两种不同颗粒度分布的Al2O3陶瓷粉体进行颗粒级配来制备多孔Al2O3陶瓷。通过分析测试多孔瓷的吸水率、孔径大小及分布、孔洞的形貌等技术指标,研究粉体颗粒级配对多孔Al2O3陶瓷性能的影响。     

共沉淀法制备Y2O2SO4:Eu3+荧光粉及其光致发光研究

采用商业Y(NO3)3·6H2O、Eu(NO3)3·6H2O、(NH4)2SO4和NaOH为实验原料,通过共沉淀法制备了Y2O2SO4:Eu3+荧光粉。利用热分析(DTA-TG-DTG)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)光谱等手段对合成的粉体进行了表征。结果表明,当(NH4)2SO4引入到反应体系中时,前驱体具有非晶态结构,且在空气气氛中800℃煅烧2h能转化为单相的Y2O2SO4粉体,该Y2O2SO4粉体呈准球形,粒径范围分布在0.5~1.0μm之间,团聚较严重。PL光谱分析表明,在270nm紫外光激发下,Y2O2SO4:Eu3+荧光粉呈红光发射,主发射峰位于620nm,归属于Eu3+的5D0→7F2跃迁。Eu3+的猝灭浓度是5 mol%,其对应的荧光寿命为1.22 ms。另外,当(NH4)2SO4未引入到反应体系中时,采用类似的方法合成了Y2O3:Eu3+荧光粉,并对Y2O2SO4:Eu3+和Y2O3:Eu3+荧光粉的PL性能进行了比较。     

SO2-4/Bi24O3固体超酸的制备及其可见光催化性能

采用水热法结合H2SO4浸泡处理成功合成了SO2-4/Bi2O3可见光催化材料, 并采用XRD、TG DTA和UV Vis等对合成产物的物相结构、热化学性能、光吸收性能以及可见光催化性能进行了研究, 对H2SO4浸泡工艺条件对产物的可见光催化性能的影响进行了探讨。研究表明, 水热合成产物为α Bi2O3、Bi2O4和Bi2O2CO3的混合物, 其中α Bi2O3为主要成分;H2SO4浸泡处理并未改变产物的物相结构, 但经H2SO4浸泡处理后产物的光催化性能得到了显著的提高, 并且H2SO4浸泡工艺条件对产物的光催化活性有着重要的影响。在实验范围内, 在浓度为0.5mol·L-1的H2SO4溶液中浸泡75min, 再经700℃热处理4h可制备出具有较佳光催化活性的产物, 经75min可见光的照射后对甲基橙溶液的光催化脱色率可达93.1%。     

Ho3+掺杂Al2O3粉体、薄膜的结构及其发光性能

采用高能球磨法及脉冲激光沉积法(PLD)分别制备了不同浓度的Ho3+∶Al2O3纳米粉体及薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、分光光度计、荧光光谱仪等分析手段研究了Ho3+离子掺杂对Al2O3结构及发光性能的影响。XRD图谱显示粉体样品为六方α-Al2O3结构,薄膜样品为体立方γ-Al2O3结构。1wt%Ho3+掺杂的Al2O3纳米粉体在454nm、540nm附近出现由Ho3+离子能级跃迁引起的吸收峰。采用579nm的激发光源对样品进行荧光光谱检测,发现两种样品在466～492nm波段均出现F+心所引起的缺陷发光峰,且发光峰的强度随Ho3+浓度的增加而增强。     

烧结温度对共沉淀法合成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2电化学性能的影响

采用并流共沉淀法制备了前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,然后采用高温固相反应法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2,通过热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与恒流充放电测试等研究了烧结温度对所制备材料物相结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,在卧式管式炉中空气气氛下进行两段控温烧结:第一段烧结温度为700℃,第二段烧结温度为750℃时,合成的LiNi0.8Co0.2O2具有良好的六方晶系α-NaFeO2层状结构;在0.5C充放电倍率下和2.7-4.3 V电压范围内,其首次放电比容量为153.0 mAh/g,20次循环后的容量保持率高达98.5%。     

Electronic structure and magnetic properties of Ca3Co2O6 cobaltites: Intrachain magnetic ordering

The present study is focussed on the intrachain magnetic interactions between the trigonal prismatic (TP) and octahedral (OCT) Co sites in Ca₃Co₂O₆ cobaltites from their electronic structure determined using the first principle full potential linearized augmented plane wave method within the GGA+U approximation. The occurence of various magnetic solutions as a function of the Coulomb integral U of the GGA+U approach is investigated. Various magnetic configurations, corresponding to different total magnetization, are found only when the insulating state is reached for U > 2.5 eV and the most stable solution corresponds to a magnetic spin moment on the TP (respectively OCT) site around 2.6 (respectively 1) Bohr magneton.     

Green preparation of Au nanoparticles for electrochemical detection of H2O2

A simple and green method for preparation of Au nanoparticles by reduction of HAuCl₄ using carbon nanodots as the reducing agent is reported. The carbon nanodots were prepared by a green method as well, using hydrothermal treatment of grass. It is observed that Au nanoparticles show obvious electrochemical catalytic ability for reduction of hydrogen peroxide, leading to its application of a high-performance non-enzymatic hydrogen peroxide sensor. The hydrogen peroxide sensor based on Au nanoparticles was made, with the detection limit at 23 μ M and linear range between 0.1-160 mM.     

Electronic transport in one-dimensional Ca3Co2O6 single crystal

The electronic conductivity study of the quasi-one-dimensional Ca₃Co₂O₆ single crystal evidences a Variable Range Hopping conductivity with temperature-induced crossover between 1D and 3D transport and the opening of a Coulomb gap in the d bands along with the ferromagnetic intra-chain ordering. A large negative magneto-resistance is observed at low temperatures. Both spin-dependent hopping and field-induced suppression of the Coulomb gap are discussed. The electronic hopping parameters we infer agree remarkably with the accessible Co sites. Finally, we present the first electronic noise study in a one-dimensional frustrated magnetic single crystal and we discuss the interplay between the low temperature 3D magnetic ordering and the spin-dependent hopping conductivity on the Co sites.     

Bi_2O_3和Sb_2O_3的预复合对ZnO压敏电阻性能的影响

采用固相法对Bi2O3和Sb2O3进行了预复合,并研究了不同比例的Bi2O3与Sb2O3预复合对ZnO压敏电阻致密度,晶粒结构和电学性能的影响。结果表明:当Bi2O3与Sb2O3的摩尔比为0.7:1.0时,ZnO压敏电阻的综合性能最优,其晶粒生长得最为均匀致密,电位梯度达到361V/mm,非线性系数为86,漏电流密度为7×10–8A/cm2;另外,在耐受5kA电流下的8/20μs脉冲电流波后,其残压比和压敏电压变化率分别为2.6和2.5%。     

MgO-Y_2O_3对热压烧结Al_2O_3性能的影响

以高纯的硫酸铝氨分解的无定形Al2O3为原料,MgO-Y2O3为烧结助剂,在N2气氛下热压烧结制备Al2O3陶瓷。研究了烧结助剂掺量对Al2O3材料的相组成、显微结构、烧结性能、力学性能、热导率和介电性能的影响。结果表明:所制Al2O3陶瓷具有细晶的显微结构特征和超高的抗弯强度。随着MgO-Y2O3掺量的增加,晶粒尺寸、抗弯强度和热导率先增大后减小,而介电损耗则呈现先减小后增大的变化规律。当MgO和Y2O3掺量均为质量分数2%时,Al2O3陶瓷呈现为较佳的综合性能:抗弯强度达最大值为603 MPa,热导率为36.47 W.m–1.K–1,介电损耗低至6.32×10–4。     

激光合金化Mn-Al2O3和Mn-Al2O3-NiWC涂层的磨蚀性能研究

为了提高不锈钢桨叶的表面耐磨蚀性能,采用激光合金化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了Mn-Al2O3和Mn-Al2O3-NiWC合金化层,原位获得均由枝晶、共晶和未熔氧化铝颗粒组成的高锰钢基复合耐磨蚀涂层,并通过正交试验研究了两种合金化层的显微组织和耐磨蚀性能。结果表明,所有的正交参量下激光合金化Mn-Al2O3均可提高不锈钢的耐磨性,但耐蚀性有的提高,有的降低;参量因素对合金化层耐磨性的影响顺序为Al2O3添加量、扫描速率、激光功率,对耐蚀性的影响次序则恰恰相反;Al2O3添加量决定了Mn-Al2O3复合涂层中硬质相的含量,从而决定了涂层硬度和耐磨性;两种合金化层表面均发生晶界腐蚀、晶粒内和晶界处的点蚀,其耐蚀性与其多种组织、物相及各自的化学成分和耐蚀性及组织均匀性相关。     

Ga2O3(Gd2O3)/InGaAsenhancement-mode n-channel MOSFETs

We have demonstrated the first Ga₂O₃(Gd₂O₃) insulated gate n-channel enhancement-mode In_0.53Ga_0.47As MOSFET's on InP semi-insulating substrate. Ga₂O₃(Gd₂ O₃) was electron beam deposited from a high purity single crystal Ga₅Gd₃O₁₂ source. The source and drain regions of the device were selectively implanted with Si to produce low resistance ohmic contacts. A 0.75-μm gate length device exhibits an extrinsic transconductance of 190 mS/mm, which is an order of magnitude improvement over previously reported enhancement-mode InGaAs MISFETs. The current gain cutoff frequency, f_t, and the maximum frequency of oscillation, f_max, of 7 and 10 GHz were obtained, respectively, for a 0.75×100 μm² gate dimension device at a gate voltage of 3 V and drain voltage of 2 V     

低损耗、高Qm值Pb（Nb2／3Mn1／3）O3—Pb（Sb2／3Mn1／3）O3—PZT材料

研究了组分变化及掺杂对四元系Pb(Nb2/3Mn1/3)O3-Pb(Sb2/3Mn1/3）O3－PZT压电材料性能的影响,发现Zr/Ti比值在准同型相界附近该材料有最大的压电常数d33,而机械品质因数Qm值较小;Zr/Ti比偏离该相界时则机械品质因数Qm升高,相应的压电常数d33减小。通过改变Pb(Nb2/3Mn1/3)O3、Pb(Sb2/3Mn1/3)O3两组分的含量及掺入Sr、Ce等杂质,获得的材料介电损耗为0.14%,机械品质因数为2341,压电常数为216pC/N。