pH对掺杂Zn纳米Ni(OH)2电化学性能的影响

为研究pH值对掺锌氢氧化镍电化学性能的影响,采用沉淀转化法在不同pH下制备出掺杂Zn的纳米Ni(OH)₂. 利用XRD和TEM对材料的结构和微观形貌进行分析,利用循环伏安技术和恒流充放电技术对材料的电化学性能进行研究. 结果表明,pH=10时制备的材料是α型纳米Ni(OH)₂,随着pH的增大,材料逐渐变成α-Ni(OH)₂和β-Ni(OH)₂的混合物,且材料的团聚逐渐严重. pH的变化对材料的电化学性能影响明显. 随着pH的增加,材料的质子扩散系数增大;与pH=10时制备的材料相比,pH=12时制备的材料02C和3C放电比容量分别提高了20％和27％.     

TiO2对高C3S熟料烧成的影响

通过外掺TiO₂来改善高C₃S熟料的烧成.配制7个生料样品,其潜在矿物组成均为w(C₃S)=75%、w(C₃A)=7%、w(C4AF)=18%,TiO₂掺量分别为0、05%、10%、15%、20%、25%、30%,在设定的高温下煅烧成熟料,通过化学分析、XRD、SEM/EDS等方法,研究了TiO₂对熟料易烧性、矿相形成、C₃S晶体形貌和熟料强度等的影响.结果表明,掺入少量TiO₂明显提高了熟料的易烧性;当TiO₂掺量小于2%时,f-CaO随TiO₂掺量的增加而显著降低;当TiO2掺量超过2%后,f-CaO随TiO₂掺量的变化不大;当TiO₂掺量达到3%时,在1 350和1 400 ℃温度煅烧的熟料中均发现了CaO·TiO₂新相;掺2%TiO2在1 400℃煅烧条件下的熟料,TiO₂在C₃S中的固溶量约1.7%;掺入适量的TiO₂,熟料中C₃S结晶比较完整、均匀,熟料强度较高.适当掺入TiO₂对改善高C₃S熟料的烧成和提高其强度都是有利的.     

超级电容器PANI/MnO2 复合材料电极的制备及性能研究

通过回收废旧三元锂电池正极材料中的Mn 制备超级电容器PANI/MnO₂ 复合电极材料, 实现废旧材料的资源化, 符合绿色化学的发展要求。主要探索了两种不同氧化剂(KMnO₄ 和APS) 对PANI/MnO₂ 复合材料形貌和电化学性能的影响, 由实验结果可知, 在KMnO₄ 氧化条件下制备的具有空隙的针棒状复合材料PANI/MnO₂ -1 的电化学性能明显略优。PANI/MnO₂ -1 作为电极时的比电容可达2 183 F/g, 充放电100 圈后比电容仍具有初始值的60.81%, 循环稳定性较好, 是一种性质优良的超级电容器电极材料。结果表明实验设计的废旧三元锂电池回收再利用方法切实可行, 为超级电容器PANI/MnO₂ 复合材料电极的制备提供了新的研究思路。     

高效CoFe2O 4的制备及其碱性析氧性能

析氧反应(oxygen evolution reaction, OER) 电催化剂存在成本高、效率低等问题。OER 是一个需要高过电 位的四电子-质子耦合反应, 为了降低电解水阳极的OER 过电位和提高钴铁氧化物(CoFe₂O₄) 的电流密度和稳定 性, 采用简单的水浴和煅烧的方法制备不同煅烧温度的非贵金属催化剂CoFe₂O₄。采用XRD、SEM、TGA 等方法 对CoFe₂O₄ 材料进行表征, 电化学研究结果表明, 在1 mol/L KOH 溶液中, 经过300 ℃ 煅烧的CoFe₂O₄ OER 性能最好, 1.58 V 时就可以产生10 mA/cm² 的电流密度, 塔菲尔(Tafel) 斜率为96 mV/dec, 经过1 000 次循环伏安扫描和计 时电流进行稳定性测试后, 其析氧性能依然保持较高的稳定性。     

基于双金属MOFs 制备Co3O4/In2O3 复合物及其气敏性能的研究

以硝酸铟(In(NO₃)₃·xH₂O)、对苯二甲酸(H₂BDC)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)· 6H₂O) 为原料, 首先采用一锅油浴法合成了含有Co²⁺ 的铟基金属有机框架材料(MOFs) Co²⁺/CPP-3(In) 材料, 然后在450 ℃ 下焙烧制备Co₃O₄/In₂O₃ 复合物气敏材料, 将Co₃O₄/In₂O₃ 复合物的粉体制作成传感器, 并对其气敏性能进行研究。利用扫描电子显微镜和X 射线衍射仪(XRD) 对双金属MOFs Co²⁺/CPP-3(In) 材料和Co₃O₄/In₂O₃ 复合物进行表征, 采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明, Co₃O₄/In₂O₃(n_Co : n_In = 0.4 : 1) 样品的形貌保留了其MOFs 前驱体的棒状结构, 棱柱形框架更为突出, 表面呈凹陷状, 棒体中间粗两边细, 六角截面和棒体均布满了孔洞。结合EDX 和XRD 表征结果, Co²⁺/CPP-3(In) MOFs 前驱体完全转化成Co₃O₄/In₂O₃ 复合物; Co₃O₄/In₂O₃(n_Co : n_In = 0.4 : 1) 复合物在 70 ℃ 下对5×10^-6 H₂S 的气敏性能最优, 响应值达到153, 是同条件下纯备In₂O₃对H₂S 响应值的5 倍, 并且有较好的重复性、选择性和稳定性。     

酞菁铜对纳米α-Fe2O3光催化剂的表面改性

为推动纳米氧化铁基光催化材料在水体环境修复领域中的应用,针对氧化铁半导体导带底能级位置较正而导致的光生电子热力学还原能力不足及其表面催化活化O₂位点少的科学问题,在控制合成小尺寸纳米氧化铁的基础上,通过复合改性实现对其光生电子的有效调控是关键. 首先利用尿素调制的相分离水解-溶剂热法制备了小尺寸纯相α-Fe₂O₃.在此基础上, 通过简单的湿化学法实现了CuPc对α-Fe₂O₃纳米粒子的表面改性. 结果表明:所获得的最佳样品（CuPc和α-Fe₂O₃的质量比为1%）的光催化降解2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的活性达到了纯α-Fe₂O₃的2.5倍;利用紫外-可见漫反射光谱(DRS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(Raman)等手段对其进行了结构表征,揭示了CuPc与α-Fe₂O₃之间通过氢键作用实现有效连接;基于羟基自由基荧光测试及电化学分析表明光催化活性提高的主要原因有:CuPc的引入有效改善了其光生电荷分离效率,并且进一步促进了O₂的活化;CuPc对长波可见光的特征吸收进一步改善了其可见光利用范围.该策略也适用于其他过渡金属酞菁对α-Fe₂O₃的修饰,并且均改善了α-Fe₂O₃的光催化性能.     

倒相法制备PVDF-HFP基复合微孔聚合物电解质

为改善纳米粒子在聚合物电解质中的分散效果,采用倒相制膜法,以纳米SiO₂为填料,以OP-10为分散剂,制备复合微孔聚偏氟乙烯-六氟丙烯基电解质PVDF-HFP-SiO₂(OP-10)．用SEM、XRD、交流阻抗法等测试手段对电解质的微观形貌、内部结构和电化学相关性能等进行表征,结果表明:SiO₂的加入降低了聚合物电解质膜的结晶度,增强了电解质的拉伸强度,提高了PVDF-HFP-SiO₂(OP-10)聚合物电解质的电导率,在20 ℃时,可达到490×10-3 S·cm-1,电化学稳定窗口为53 V,电解质的离子迁移数为083．分散剂OP-10的加入改善了纳米SiO₂与基质的界面相容性,改善了SiO₂在基质中的分散度．     

Ag/CoMoO4/NF 复合材料的制备及对葡萄糖电催化性能的研究

利用两步法在泡沫镍基体(NF) 上制备Ag/CoMoO₄ 复合材料(Ag/CoMoO₄/NF)。首先通过水热反应在泡沫 镍上制备钼酸钴材料(CoMoO₄/NF), 以CoMoO₄/NF 为基体生长银纳米颗粒得到Ag/CoMoO₄/NF 电极材料。采用 扫描电子显微镜(SEM) 和X射线衍射(XRD) 对制备材料的形貌和结构进行表征。SEM 结果表明CoMoO₄ 呈现纳 米片组成的簇状结构, Ag 纳米颗粒直径约为35 nm, 分散在CoMoO₄ 表面。进一步研究Ag/CoMoO₄ /NF 电极对葡 萄糖的电催化氧化特性。结果表明, 计时电流法测得葡萄糖浓度在50μmol/L~2.5 mmol/L 范围内与响应电流呈良 好的线性关系, 显现了Ag/CoMoO₄/NF 电极具有稳定的葡萄糖检测性能。     

PEO基聚合物电解质的制备

为采用蒸馏水替代有机溶剂溶解PEO,减轻对空气的污染,改善由于有机溶剂挥发较快使得聚合物膜易裂的缺点,采用溶液浇铸法,首次以蒸馏水为溶剂溶解PEO,以纳米SiO₂为填料,锂盐采用LiClO₄,制备出复合聚氧化乙烯基电解质PEO-LiClO₄-SiO₂,并对纳米SiO₂的作用进行分析．采用SEM、XRD和交流阻抗法等测试方法对PEO基复合电解质的微观形貌、晶体结构和相关电化学性能等进行表征．结果表明:添加纳米填料后,PEO聚合物电解质的结晶度下降,拉伸强度增加．PEO-LiClO₄-SiO₂(6％)聚合物电解质的电化学稳定窗口为4.8 V,离子电导率(25 ℃)为3.95×10-5S·cm-1,离子迁移数为0.29．     

纳米SiO2超高强高流态混凝土及改性机理

通过正交试验提出纳米超高强高流态混凝土的胶凝材料配合比设计参数,并研究了纳米SiO₂的掺入对传统掺硅灰、粉煤灰超高强水泥基胶凝材料强度及工作性能的影响。在保证水胶比不变的条件下,开展了混凝土配合比试验,并研究了纳米SiO₂对混凝土抗压强度的影响及其微观机理。结果表明：超高强高流态混凝土中胶凝材料最优比例为：纳米SiO₂：硅灰：粉煤灰：水泥=1：8：20：71;在胶凝材料用量为600~1 000 kg/m³范围内,随着其掺量的增加,混凝土流动度不断增加,抗压强度先增大后减小,当其掺量为800 kg/m³时,抗压强度最大。分析认为,纳米SiO₂、硅灰与粉煤灰形成的三元多尺度堆积体系能优化粉体材料在混凝土中的微集料密实填充效应,纳米SiO₂的二次水化反应也有效改善了硬化水泥石的微观结构,并优化其形态分布,进一步增大其强度。     

离子掺杂和碳修饰对Li_2FeSiO_4结构和性能的影响

采用高温固相反应方法合成锂离子电池正极Li_2Fe_(1-x-y)Mn_xNi_ySiO_4/C复合材料,并采用X-ray线衍射、扫描电子显微镜和电化学分析方法,研究了Ni和Mn离子共掺杂及碳修饰复合改性对复合材料结构和性能的影响。结果表明,复合改性没有对材料的晶体结构造成改变,镍锰离子共掺杂和表面碳包覆能有效提高材料的比容量和循环性能;以C/32倍率充放电,复合掺杂得到的Li_2Fe_(0.6)Mn_(0.2)Ni_(0.2)SiO_4/C材料样品的电化学性能最优,根据实测结果,该复合材料的首次放电比容量达到149 m Ah·g~(-1),充放电循环10次以后容量保持率仍有95.3%。     

双层碳包覆Li4Ti5O12的合成和电化学性能研究

采用固相合成方法制备了双层碳包覆Li_4Ti_5O_(12)复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安、电化学阻抗和恒流充放电分析等测试,研究了产物的结构、形貌及电化学性能.结果表明:通过碳包覆改性后,Li_4Ti_5O_(12)的容量可明显提高,碳的包覆对Li_4Ti_5O_(12)的结构没有影响;2 C倍率下首次放电比容量为118.8 mAh/g,300次循环后放电比容量仍为108.5 mAh/g,容量保持率为91.3%,具有非常好的电化学性能.     

水解法制备掺氟硅酸亚铁锂正极材料

采用水解法制得纯相掺氟硅酸亚铁锂正极材料.通过XRD衍射、充放电实验、交流阻抗谱、红外光谱、热重等现代手段,研究了所制备的样品的电化学性能.研究表明,通过400、600℃两步烧结可制得具有单斜结构(空间群P21/n)的Li2.05FeSiO4F0.02/C.制备的扣式电池在55℃下,分别以0.3C、1C、2C倍率电流连续充放电30循环时,第1循环的容量分别为116.8、106.5、99.2 mAh.g-1.掺氟改善了硅酸亚铁锂的电化学性能.     

掺钠磷酸亚铁锂正极材料的大电流充放电性能

采用高温固相法合成了系列具有橄榄石结构的掺钠磷酸亚铁锂样品.通过X射线衍射分析、充放电循环实验、循环伏安、交流阻抗等现代实验方法研究了掺钠样品的结构及理化性能.研究表明,理论组成为LiNa0.015Fe0.96PO4/C的微米掺钠磷酸亚铁锂在2C倍率电流下充放电时,样品第1和第250循环的放电容量分别为127.9 mAh·g-1和124.1 mAh·g-1,250循环的容量衰减率为3.0%.掺钠明显改善了磷酸亚铁锂中锂离子的扩散性能.     

Synthesis of Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites using glucose as carbon source

Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites were synthesized by using glucose as carbon source. The samples were characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical measurements. All Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites are of the similar crystal structure. With increasing the carbon content in the range of 5%-20% (mass fraction), the diffraction peaks in XRD patterns broaden and the particle sizes and the tap density of samples decrease. The Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites with carbon content of 14.12% show excellent the capacity retention remains 92.2% after 30 cycles.     

镁离子掺杂对LiFePO4材料性能的影响

为了提高LiFePO4的电化学性能,用Mg2 对LiFePO4进行掺杂,以Li3PO4为锂源、Mg(OH)2为掺杂源,采用固相法合成锂离子电池正极材料Li1-xMgxFePO4(x=0.005、0.01、0.02和0.03).通过X射线衍射分析及电化学测试,研究了Mg掺杂对材料的结构和电化学性能的影响.实验研究表明,掺入少量的Mg2 ,可以减小晶胞体积,提高LiFePO4的循环性能和比容量.当Mg的掺入量为2 mol%时,以0.1C倍率充放电,Li0.98Mg0.02FePO4最大放电容量为123.6 mAh/g.     

钇掺杂LiCoPO4正极材料的电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了LiCoPO4与钇掺杂的正极材料,并研究了该材料的晶型结构、充放电以及循环性能。试验表明:少量Y3+掺杂不影响LiCoPO4的晶格结构;合成的改性正极材料Li0.99Y0.01CoPO4在0.1C倍率下首次放电比容量达到123.0 mAh/g,相比纯相LiCoPO4提高了8%,20次循环后Li0.99Y0.01CoPO4的放电比容量是78.6 mAh/g,改性材料在电化学性能上得到较大提升。     

掺杂对锂钒氧化物电化学性能的改善作用

采用固相烧结法合成了具有Li1+XV3O8结构组成为Li1+XV2.9M0.1O8(M=B,Bi,Ce)和Li1+XV3O7.9F0.1的掺杂正极材料,充放电循环实验表明,在所有掺杂样品中,理论组成为Li1+XV3O7.9F0.1的样品的放电性能和循环性能是最好的,400℃,500℃,600℃烧结的掺氟样的充放电循环实验表明,400℃样品的首次放电容量为235 mAh/g,40循环的放电容量为176 mAh/g,表现出较好的放电性能和循环性能.     

镁、锆离子掺杂磷酸铁锂的制备及其电化学性能

采用燃烧法,在不通入惰性气体保护的环境下,合成了Mg²⁺ 、Zr⁴⁺掺杂的磷酸铁锂（LiFePO₄）正极材料. 通过X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、恒电流充放电循环技术,对材料的结构和电化学性能（放电性能、循环性能）进行表征. 结果表明,Mg²⁺ 、Zr⁴⁺的掺入没有改变材料的橄榄石型结构,但显著改善了材料的电化学性能,其中Zr⁴⁺掺杂的LiFePO₄具有更高的放电比容量,在0.2 C放电倍率下最高达到143.4 mAh/g,且循环性能良好（经50次循环后放电比容量为126.3 mAh/g）.     

锂离子电池负极材料 Na2Li2Ti6O14的嵌脱锂过程动力学研究

为了研究钛酸钠锂(Na2Li2Ti6O14)负极材料嵌脱锂的动力学行为,用溶胶-凝胶法合成 Na2Li2Ti6O14负极材料,采用 X 射线衍射法(XRD)和电子显微镜(SEM)分别对材料进行物相分析和微观形貌的观察.采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)和恒电流间歇滴定法(GITT)研究了 Na2Li2Ti6O14的电化学性能和嵌脱锂过程动力学.研究结果表明,制备的 Na2Li2Ti6O14材料纯度高,结晶度良好,循环稳定性好;由不同扫描速率的循环伏安法测出的 Na2Li2Ti6O14中锂离子在氧化、还原峰对应的化学扩散系数 Da和 Dc分别为7.3×10-11和7.8×10-11cm2/s;由恒电流间歇滴定技术测得的锂离子在 Na2Li2Ti6O14电极中的扩散系数为10-11~10-8cm2/s.