锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的合成、表征及电化学性能

以过渡金属乙酸盐和氢氧化锂为原料, 应用共沉淀或流变相预处理高温烧结法优化并制备出LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料. X射线衍射技术(XRD)及Rietveld结构精修、扫描电子显微技术(SEM)、综合热分析(TG-DSC)表征结果和电化学测试结果表明, 该材料具有单一层状结构, 颗粒大小均匀, 热稳定性好, 首次放电比容量高达208.7 mA·h/g(2.0-4.6V, 0.1 C), 电化学性能优异. 非原位(ex situ)XRD测定结果表明, 材料充至高电位下发生的不可逆相变造成了材料的循环容量衰减.     

基于聚乙烯醇/Fe2O3纳米颗粒的纤维素酶固定化

以聚乙烯醇/Fe2O3磁性纳米颗粒为纤维素酶固定化载体, 通过反复冻融的方法成功地实现了纤维素酶固定化. 采用透射电镜、红外光谱仪、振动样品磁强度计对固定化酶复合体进行了表征, 结果显示, 固定化酶复合体为大小约1 μm的微凝胶团, 内含10 nm左右的Fe2O3纳米颗粒. 研究影响固定化因素后发现, 当pH为6, 固定化时间为11 h, 纤维素酶/PVA质量比为4, PVA/Fe质量比为50时, 固定化纤维素酶效果最好. 通过该方法固定后酶活回收率达42%, 酶水解效率显著提高, 经过5次反应后的固定化酶相对酶活力保留50%以上. 因此, 基于聚乙烯醇/Fe2O3纳米颗粒的纤维素酶固定有利于酶的循环使用并显著提高酶的使用效率, 是一种有效固定化纤维素酶的新方法.     

单个Fe2O3@Au粒子的偏振表面增强拉曼光谱

本文首次报道了单个纺锤形Fe2O3@Au颗粒的偏振相关的SERS光谱, 为研究SERS机理提供了实验依据.     

Bi2Ti2O7薄膜的自组装法制备及表征

以Bi(NO₃)₃·5H₂O和Ti(OC₄H₉)₄为原料,采用自组装单层膜技术,在负载有功能化三氯十八烷基硅烷(octadecyl-trichloro-silane,OTS)的FTO基板上制备了Bi₂Ti₂O₇ 薄膜。基板表面的亲水性测试表明,紫外照射使OTS自组装单层膜表面由疏水转变为亲水,实现功能化。借助X射线衍射(XRD)、X射线能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析分别对Bi₂Ti₂O₇薄膜的组成、结构和微观形貌进行了表征。结果表明,沉积溶液浓度为0.02 mol·L^-1时,所得Bi₂Ti₂O₇薄膜均匀致密。560 ℃热处理1 h、厚度为0.4 μm的Bi₂Ti₂O₇薄膜在100 kHz的介电常数为153,介电损耗为0.089。     

SnO2-TiO2薄膜载体对Au-Pt纳米颗粒电化学性能的影响

采用真空镀膜法在玻碳(GC)电极表面修饰SnO2-TiO2薄膜, 在SnO2-TiO2/GC复合电极表面组装Au-Pt双金属纳米颗粒, 制得Au-Pt/SnO2-TiO2/GC复合电极. 通过循环伏安法(CV)研究了SnO2-TiO2薄膜载体对Au-Pt双金属纳米颗粒电化学性能的影响; 采用扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对Au-Pt在SnO2-TiO2薄膜沉积的形貌及结构进行了表征. 研究结果表明, 10 nm的Au-Pt双金属纳米颗粒均匀地组装于SnO2-TiO2薄膜表面; SnO2-TiO2薄膜载体改善了复合电极抗CO中毒能力; Au-Pt双金属合金的形成提高了Pt 对甲醇氧化的电催化能力, SnO2-TiO2薄膜载体又使Pt纳米粒子d空轨道增多, 提高了Au-Pt双金属纳米颗粒的稳定性和催化性能.     

Ce和Dy在Cd0.5Zn0.5B4O7中的发光特性及能量双向传递

采用高温固相法制备了白蓝光双发射为一体的Cd0.5Zn0.5B4O7∶Ce/Dy系列发光材料. 由XRD测得Cd0.41Zn0.5B4O7∶Ce0.04/Dy0.02的晶胞参数: a=1.3885 nm, b=0.8020 nm, c=0.8670 nm, 属于正交晶系, Pbca空间群. 在Ce/Dy双掺的体系中存在Ce3+和Dy3+两种发光中心, 254~350 nm激发主要是Dy3+的 4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁发射, 而355—390 nm激发主要为Ce3+的5d→4f跃迁发射. 340 nm激发Ce/Dy双掺发光体的发射强度是同浓度Dy3+单掺的31倍, Ce3+是Dy3+的高效敏化剂, 而355—390 nm激发Dy3+是Ce3+的敏化剂. 体系中存在少见的Ce3+→Dy3+与Dy3+→Ce3+的能量双向传递.     

FTIR-ATR原位观测Mg(NO3)2气溶胶

利用FTIR-ATR(傅里叶变换红外-衰减全反射)原位光谱技术在分子水平上研究了ZnSe基底上Mg(NO₃)₂气溶胶颗粒的潮解和风化过程. 根据FTIR-ATR光谱的演变可知, Mg(NO₃)₂气溶胶在潮解过程中经历了复杂的相变: 相对湿度(relative humidity, RH)接近3%时, Mg(NO₃)₂气溶胶颗粒为无定型水合物; 稍微升高相对湿度, 无定型颗粒转化为Mg(NO₃)₂·nH₂O(n≤5)晶体, 并且在其表面逐渐形成热力学稳定的Mg(NO₃)₂·6H₂O晶体; 相对湿度达到Mg(NO₃)₂·6H₂O的饱和点(53% RH)时, Mg(NO₃)₂·6H₂O开始溶解, 同时, 内核Mg(NO₃)₂·nH₂O(n≤5)晶体在其表面持续转化为Mg(NO₃)₂·6H₂O晶体, 导致固态气溶胶颗粒全部潮解时的相对湿度延迟到76%. 风化过程中, Mg(NO₃)₂液滴随相对湿度的降低逐渐失水进入过饱和区域; 相对湿度降至5%以下时, 形成无定形颗粒. 在过饱和Mg(NO₃)₂液滴的FTIR-ATR光谱中, NO₃^-对称伸缩振动(v₁- NO₃^-)的吸收强度明显增加, 是溶剂共享离子对, 甚至接触离子对持续形成的结果.     

掺杂Mn对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性质的影响

采用共沉淀法制备了一系列Mn掺杂摩尔分数为0～5%的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)复合氧化物, 并采用BET, OSC, XRD, XPS, H2-TPR等方法对所制备的材料进行了表征. 结果表明, 所制备的材料均形成了稳定的CZA固溶体, 尤其是Mn掺杂0.5%的材料在600和1000 ℃焙烧后均表现出最好的织构性能. OSC和H2-TPR的结果表明, Mn掺杂量≤1%时, 氧在材料中的体相移动是材料储氧和被还原的速控步骤, 并且Mn的掺杂量为0.2%时, 储氧量最大, 材料的还原温度也最低; Mn掺杂量>1%时, Mn物种对材料储氧和被还原的作用显著. XPS结果表明, Mn在焙烧过程中会迁移向表面, 结合H2-TPR结果可知, 新鲜样品表面的MnOx物种主要为Mn2O3, 而老化样品主要为Mn3O4.     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

锂电池正极材料Li1.06Mn0.8Cr0.14O2的水热合成及其光谱研究

采用水热方法合成了掺铬锂锰氧化合物, X射线衍射和Raman光谱分析结果表明, 所得材料为具有NaFeO2结构的晶体. 由等离子发射光谱(CIP)确定其组分为Li1.06Mn0.8Cr0.14O2. X射线光电子能谱(XPS)研究结果表明, 与未掺杂的LiMnO2相比, 所得材料中Mn的平均价态增加, 这将抑制因Mn3+离子的存在而产生的Jahn-Teller畸变, 有利于提高材料的电化学循环性能.     

氢中杂质CO对LaNi5,LaNi4.7Al0.3,MlNi4.5Al0.5合金PCT特性的影响

研究了 3种贮氢合金 ,即LaNi5 ,LaNi4.7Al0 .3,MlNi4.5 Al0 .5 在纯氢 ( 99 999% )及含 0 0 1%CO气体杂质氢中毒化前后的PCT特性。对于LaNi5 ,毒化后不出现平台 ;对LaNi4.7Al0 .3及MlNi4.5 Al0 .5 合金 ,平台压升高 ,平台倾斜加剧 ,平台宽度缩小 ,饱和吸氢量减小。LaNi5 中加入少量Al后 ,可以提高其抗毒化能力。分析了PCT平台变短、倾斜的原因。     

稀土对LaNi_(3.5)Co_(0.8)Mn_(O.4)Al_(0.3)合金电化学及储氢特性的影响

研究了以Ce,Nd和Pr部分替代LaNi(3．5)Co(0.8)Mn(0.4)Al(0.3)中的La后对合金电化学及储氢特性的影响。稀土含量的变化明显改变合金的电化学及储氢特性。Pr对合金的电化学性能影响小于Ce。Ce使合金的放电容量降低,并升高合金的氢分解压。随着Nd含量的增加,合金的放电容量降低。     

The effect of ZnO addition on the electrochemical properties of the LaNi3.55Mn0.4Al0.3Co0.2Fe0.55 electrode used in nickel–metal hydride batteries

Journal of Solid State Electrochemistry - The studied electrochemical properties of the LaNi3.55Mn0.4Al0.3Co0.2Fe0.55 alloy showed a rather poor performance. To improve them, ZnO, a doping agent at...     

纳米氧化物对MH/Ni电池负极电化学性能影响的研究

采用纳米氧化铜作为添加剂掺杂制备MH/Ni电池负极, 研究了氧化铜在电极内部的反应机理, 考察了修饰后电极储备容量的变化, 及电极的电化学性能, 并应用EIS方法探讨了电极性能改善的作用机理. 循环伏安测试表明, 氧化铜在首次充电时被还原成铜并沉积在合金颗粒表面. 电化学测试表明, 掺杂后合金电极的电化学性能显著提高. EIS分析表明, 掺杂后合金电极的导电性提高, 电化学活性增强.     

Ni-Mo/LaNi5多孔复合电极的制备及其电催化析氢性能

用复合电沉积及碱液溶解法制备了Ni-Mo/LaNi₅多孔复合电极. 运用扫描电镜和X射线衍射表征了复合电极的多孔两相复合结构. 在20% (w) NaOH溶液中, 采用稳态极化、电化学阻抗技术研究了Ni-Mo/LaNi₅多孔复合电极的电催化析氢性能, 电化学脱附为整个反应的控制步骤. 用循环伏安、长时间间断电解和差示扫描量热实验评价了该电极的稳定性能. 结果表明, 含有LaNi₅的多孔复合电极的电催化性能得到了提高, 并且具有优异的抗断电性能.     

电化学方法测定氢在TiNi貯氢合金中的扩散系数

在20±0.3 ℃时, 用电化学方法测得氢在TiNi贮氢合金中的扩散系数为(6.45±0.78)×10~(-7)cm~2sec~(-1), 氢在这种合金中扩散过程的活化能为16.59 kJ mol~(-1)。TiNi合金电极在NaOH溶液中, 经过多次电化学渗氢以后, 在合金表面覆盖着一层钛的氧化物, 在这氧化物层的下面为富镍层。     

Al Electrode Modified by Au Atoms as a Novel Electrode for Electrocatalytic Oxidation of Thiosulfate

An aluminum electrode modified with gold atoms was introduced as a novel electrode. Gold atoms were deposited both chemically and electrochemically onto the aluminum electrode to make an aluminum/gold (Al/Au) modified electrode (ME). The experimental results showed that the Al/Au modified electrode prepared by chemical deposition, exhibits much more current than the electrochemical deposition method. The electrochemical behavior of the Al/Au modified electrode was studied by cyclic voltammometry. This modified electrode showed two pairs of peaks, a₁c₁ and a₂c₂, with surface‐confined characteristics in a 0.5 M phosphate buffer. The dependence of E_pa of the second peak (a₂c₂) on pH shows a Nernestian behavior with a slope of 55 mV per unit pH. The effect of different supporting electrolytes, solution's pH and different scan rates on electrochemical behavior of Al/Au modified electrode was studied. Au deposited electrochemically on a Pt electrode (Pt/Au) was also used as another modified electrode. A comparative study of electrochemical behavior of bare Al, Pt/Au and Al/Au modified electrodes showed that both Pt/Au and Al/Au electrodes have the ability of electrocatalytic oxidation of S₂O₃^2?, but the electrocatalytic oxidation on the latter was better than the former. The kinetics of the catalytic reaction was investigated by using cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques. The average value of the rate constant for the catalytic reaction and the diffusion coefficient were evaluated by means of chronoamperometry technique.     

Electrochemical study of intermetallic metal hydride as an anode material for Ni–MH batteries

The electrochemical behavior of Cobalt-free LaNi_3.55Mn_0.4Al_0.3Co_0.4Fe_0.35 alloy electrode in alkaline solution was investigated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) at different number of charge/discharge cycles. A physicochemical model is developed in order to simulate impedance data. Kinetic parameters are obtained by fitting the electrochemical impedance spectrum performed at different number of cycles. The charge-transfer resistance decreases with increasing number of charge/discharge of cycles, whereas exchange current density and hydrogen diffusion coefficient parameters increase with increasing number of cycles. In addition, the specific surface area of LaNi_3.55Mn_0.4Al_0.3Co_0.4Fe_0.35 alloy electrode increases due to pulverization and the formation of new active sites during charge/discharge cycling. The results of EIS measurements indicate that the performance of the LaNi_3.55Mn_0.4Al_0.3Co_0.4Fe_0.35 metal hydride electrode was markedly improved with increasing number of cycles which is mainly attributed to the increase in the reaction surface area and the improvement in the electrode surface activation.     

中温固体氧化物燃料电池LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极材料的制备及性能表征

以硝酸镧、硝酸镍和硝酸铁为原料,柠檬酸作燃料低温燃烧合成固体氧化物燃料电池阴极材料LaNi0.6Fe0.4O3-δ.X射线衍射（XRD）图谱显示,600℃煅烧可形成单一的LaNi0.6 Fe0.4 O3-δ钙钛矿相.电子显微镜（TEM和SEM）照片看出,其颗粒尺寸〈100 nm.电池交流阻抗谱图表明,在1050℃烧结制...     

Sn-Al合金作为锂电池负极材料的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法计算了不同Al含量的固溶体Sn-Al合金的总能量与电子结构,得到Sn0.7Al0.3合金比例最适合用于锂离子电池Sn基合金材料,并对Sn0.7Al0.3合金嵌锂后的各种物理性质和电化学性质进行了理论计算,发现该固溶体合金相具有较稳定的电化学嵌锂电位和良好的充放电循环性能.同时采用磁控溅射制备了该合金薄膜材料,测试结果与理论计算具有较好的一致性.