锂离子电池负极材料TiS3 纳米片的制备和性能

先用直流(DC)电弧法制备TiH_1.924纳米粉作为前驱体,再用固-气相反应制备了片状结构的TiS₃纳米粉体。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱分析和性能测试等手段对其表征,研究了TiS₃纳米片的结构和将其用作负极的锂离子电池的性能。结果表明：TiS₃纳米片具有特殊的片状结构,其厚度约为35 nm。将TiS₃纳米片用作负极的锂离子电池具有良好的电化学性能,在500 mA/g电流密度下循环300圈后其容量仍保持在430 mAh/g。以5 A/g的大电流密度放电其比容量为240 mAh/g,电流密度恢复到100 mA/g其放电比容量稳定在500 mAh/g。TiS₃良好的倍率性能,源于其特殊的纳米片状结构。这种单层片状结构,能较好地适应电极材料在大电流密度多次放电/充电过程中产生的应变引起的体积变化,使其免于粉碎。     

用于超级电容器的纳米氧化镍/石墨薄片/银复合电极材料的超声法合成及性能

通过简单超声法制备了球状NiO纳米颗粒、NiO/石墨薄片(NiO/GNS)和NiO/GNS/Ag纳米复合材料。在NiO/GNS和NiO/GNS/Ag复合材料中,GNS作为NiO和Ag纳米颗粒分散的模板,不仅有效避免了NiO和Ag纳米颗粒的团聚,还改善了复合材料的电化学性能。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。NiO/GNS/Ag复合材料(GNS质量分数为0.5%,Ag质量分数为3%)电极表现出优异的电化学性能。在1A/g时,其初始比电容为501.66F/g,2000次循环后其比电容衰减为440.45F/g。这表明所制备的复合材料是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

电纺FeMnO3纳米纤维毛毡的制备及电化学性能研究

本研究以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、九水硝酸铁和四水合醋酸锰为原料, 无水乙醇和N,N-二甲基甲酰胺为溶剂, 配置了均一稳定的前驱体纺丝液, 利用静电纺丝技术制备了PVP/Mn(COOH)₂/Fe(NO₃)₃复合纳米纤维, 高温煅烧后得到了锰酸铁(FeMnO₃)纳米纤维毛毡, 用其作为锂电池负极材料。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和BET比表面积分析仪等研究样品的表观形貌与晶型结构。结果表明: 煅烧后制得的FeMnO₃纳米纤维毛毡具有良好的形貌结构, 比表面积为9.9 m2/g, 当温度达到470 ℃后, 曲线变得平缓, 热重损失不明显。充放电、循环伏安以及循环性能测试结果表明, FeMnO₃纳米纤维毛毡具有良好的电化学性能及电稳定性, 首次充电比容量为1264 mAh/g, 在50 mA/g电流密度下经过37次循环后其比容量仍保持在533 mAh/g; 在循环50次后, 阻抗约为170 Ω, 基本保持不变。     

聚乙烯醇/纳米石墨片复合材料的制备及导电性能EI北大核心CSCD

首先使用高压均质法在水溶液中制备纳米石墨片(GNS),然后用溶液法制备了不同浓度的聚乙烯醇/纳米石墨片(PVA/GNS)复合膜。使用扫描电镜、原子力显微镜对GNS的形貌进行了表征。结果表明,高压均质法可以在水溶液中有效地剥离石墨片,剥离得到的GNS的厚度范围在几纳米至几十纳米。通过与聚乙烯醇/石墨粉(PVA/Graphite)混合液的对比,发现GNS在PVA溶液中有更好的分散性。本文考察了室温下PVA/GNS复合膜在不同GNS添加量情况下的导电性。结果表明PVA/GNS复合膜具有比石墨粉更低的渗流阈值,其渗流阈值低至3.36%(体积分数),并用渗流理论验证并解释了复合物的导电特性。     

聚乙烯醇/纳米石墨片复合材料的制备及导电性能

首先使用高压均质法在水溶液中制备纳米石墨片(GNS),然后用溶液法制备了不同浓度的聚乙烯醇/纳米石墨片(PVA/GNS)复合膜。使用扫描电镜、原子力显微镜对GNS的形貌进行了表征。结果表明,高压均质法可以在水溶液中有效地剥离石墨片,剥离得到的GNS的厚度范围在几纳米至几十纳米。通过与聚乙烯醇/石墨粉(PVA/Graphite)混合液的对比,发现GNS在PVA溶液中有更好的分散性。本文考察了室温下PVA/GNS复合膜在不同GNS添加量情况下的导电性。结果表明PVA/GNS复合膜具有比石墨粉更低的渗流阈值,其渗流阈值低至3.36%(体积分数),并用渗流理论验证并解释了复合物的导电特性。     

石墨烯的种类对剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺复合材料电化学性能的影响

基于绿色可再生的剑麻纳米纤维素,采用超声分散方法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯(CNF/G)分散液,通过机械共混法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺(CNF/G/PANI)复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜对复合材料的结构和形态进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究材料的电化学性能,侧重研究石墨烯的种类对CNF/G/PANI复合材料电化学性能及结构的影响。结果表明,加入石墨烯纳米片(GNS),聚苯胺(PANI)和剑麻纳米纤维素(CNF)穿插于GNS中,产生较多的孔洞,复合材料的比电容最高值达到322.25 F/g,内阻仅为0.77Ω,在5 A/g的电流密度下,循环充放电1000次,复合材料的电容保持率达到76.92%。     

二次水热法制备鸟巢状TiO2/Co3O4纳米结构及其锂电性能

以TiO_2粉末和NaOH为原料,在机械外力场作用下,采用水热法制备TiO_2纳米线。随后将得到的TiO_2纳米线与六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素(Urea)共同水热反应制备TiO_2/Co_3O_4纳米结构材料。分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪和电化学工作站等,对材料的相组成、微观形貌、锂电性能和阻抗性能进行测试。结果表明,TiO_2/Co_3O_4纳米复合材料为鸟巢状结构,其在33.5mA/g电流密度下恒电流充放电的首次放电容量为777mAh/g,充电容量为759mAh/g,100次循环后的可逆容量仍保持在663mAh/g,具有良好的循环稳定性和电化学特性。     

表面活性剂对NiCo2S4纳米薄膜的电化学性能影响的研究

通过水热法在泡沫镍上成功制备了纳米结构的NiCo₂S₄薄膜, 主要包括前驱体制备及硫化过程。研究表明, 制备过程中添加不同种类的表面活性剂会对NiCo₂S₄薄膜的形貌、结构和电化学性能产生影响。添加表面活性剂后, NiCo₂S₄会自组装逐渐形成三维纳米片网状结构。在所有的NiCo₂S₄薄膜中, 添加SDS表面活性剂的薄膜表现出最高的比电容(在0.5 A/g电流密度下达到2893 F/g)、出色的倍率特性(在10 A/g电流密度下达到1890.6 F/g)和良好的循环稳定性(1000次循环后保持率为96.1%)。研究结果表明纳米网状的NiCo₂S₄是一种极具潜力的超级电容器电极材料。     

胆酸钴凝胶超分子自模板法制备一维纳米α-Co(OH)2及其电化学电容行为

以Co(NO₃)₂•6H₂O和胆酸钠溶液混合制备了超分子自组装凝胶纳米纤维, 以此凝胶纳米纤维为自模板, NH₃•H₂O为沉淀剂, 在温和条件下制备了纳米α-Co(OH)₂。X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)测试表征了其组成和微观结构。实验结果表明所得材料为纯相一维纳米纤维交错形成疏松网状结构的α-Co(OH)₂, 其直径在100~200 nm之间。用循环伏安和恒电流充放电等测试方法对α-Co(OH)₂电化学电容行为进行了研究, 结果表明: 所得α-Co(OH)₂在6 mol/L KOH溶液中, 0~0.5 V(vs Hg/HgO)电位范围内, 电流密度为1 A/g时, 其单电极比容量达到1200 F/g, 经过800周循环, 比容量稳定保持在初始容量的75%。其独特的纳米结构使其易于浸入电解液, 具有快速的电化学响应特性, 提高了电极材料的有效利用率, 这种自模板法为制备纳米电容器电极材料提供了简易的途径。     

Fe2O3纳米纤维锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究

Fe₂O₃具有理论比容量高和价格低廉等特点, 已成为锂离子电池负极材料的研究热点之一。实验以不同质量比PVP/FeCl₃溶液为前驱体, 静电纺丝技术制备PVP/FeCl₃纳米纤维并热处理, 得到不同直径的Fe₂O₃纳米纤维负极材料, 并以水热合成法制备了Fe₂O₃纳米颗粒。利用X射线衍射、热重、红外光谱、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电等测试手段对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明, Fe₂O₃纳米纤维比Fe₂O₃纳米颗粒表现出更优的电化学性能, 直径为160 nm的Fe₂O₃纳米纤维负极材料的倍率性能和循环性能最佳, 材料在0.1 A/g电流密度下的可逆容量为827.3 mAh/g;在2 A/g电流密度下70次循环放电比容量有439.1 mAh/g。     

PPy/graphene nanosheets/rare earth ions: A new composite electrode material for supercapacitor

Highly conductive PPy/graphene nanosheets/rare earth ions (PPy/GNS/RE³⁺) composites were prepared via in situ polymerization with p-toluenesulfonic acid as a dopant and FeCl₃ as an oxidant. The effects of GNS and RE³⁺ on the electrical conductivity of the composites were investigated. The results showed that the GNS as a filler had effect on the conductivity of PPy/GNS/RE³⁺ composites, which played an important role in forming a conducting network in PPy matrix. The microstructures of GNS and PPy/GNS/RE³⁺ were characterized by the SEM and TEM examinations. It was found that GNS and PPy nanospheres formed a uniform composite with the PPy nanospheres absorbed on the GNS surface and/or filled between the GNS. Such uniform structure together with the observed high conductivities afforded high specific capacitance when used as supercapacitor electrodes. A specific capacitance of as high as 238 F/g at a current density of 1 A/g was achieved over the PPy/GNS/Eu³⁺ composite.     

La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3钙钛矿高熵陶瓷粉体的制备及其电学性能

采用共沉淀法结合煅烧工艺制备La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃钙钛矿结构高熵陶瓷粉体, 显著降低了材料的合成温度。采用不同手段对其进行物相及形貌表征, 研究结果表明, 当煅烧温度为800 ℃时, 样品已经形成钙钛矿结构, 但有少量第二相; 当煅烧温度为1000 ℃时, La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃陶瓷粉体形成了纯钙钛矿结构。以La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃为电极材料制成工作电极, 采用三电极体系对工作电极进行电学性能测试, 包括循环伏安(CV)及恒流充放电(GCD)测试, 结果显示该电极材料在1 A/g电流密度下具有154.8 F/g的比容量;当电流密度增大到10 A/g时, 该电极材料仍然能保持初始比容量的47%(73 F/g), 说明La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃高熵陶瓷具有较好的倍率性能。     

氧化铈空心球可控合成及其对Pt基催化剂电催化性能的影响

采用水热合成法, 以碳球为模板, 改变焙烧升温速率, 控制影响铈物种的扩散、渗透及碳球结构的收缩率, 制备了单、双壳层CeO₂空心球。通过微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了Pt-CeO₂/RGO催化剂, 研究了CeO₂空心球的添加对Pt基催化剂电催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDAX)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对CeO₂及催化剂的微观结构进行了表征, 利用电化学工作站对催化剂进行电化学性能测试。结果表明: 单、双壳层CeO₂空心球的比表面积为124.44 m²/g、140.95 m²/g, 孔容为0.014427 cm³/(g·nm)、0.018605 cm³/(g·nm), 孔径分布在2~4 nm范围内。催化剂中的CeO₂保持原有的球状形貌, Pt纳米粒子主要分布在CeO₂附近; 当RGO∶CeO₂=1∶2时, 添加了双壳层CeO₂空心球的Pt-CeO₂/RGO催化剂的电催化性能最优, 电化学活性表面积为94.27 m²/g, 对乙醇氧化的峰电流密度值为613.54 A/g, 1000 s的稳态电流密度值为135.45 A/g。     

牺牲棉纤维模板法制备褶皱状SnO2负极材料及其电化学性能

以棉纤维作为模板, 制备褶皱层状SnO₂。通过XRD、SEM、TEM、CV、恒流充放电、EIS等测试手段对材料结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明: 产物具有由粒径16~21 nm的SnO₂纳米颗粒构成的褶皱状形貌。电化学测试表明该材料在电流密度70 mA/g时循环50次后放电比容量仍高达614 mAh/g, 甚至在电流密度为3000 mA/g时放电比容量仍达到405 mAh/g, 表现出优异的循环性能和倍率性能。     

ZnFe2O4锂离子电池负极材料的制备及电化学性能研究

以ZnCl₂和FeCl₃.6H₂O为原料, 通过溶剂热法制备了尖晶石型ZnFe₂O₄材料, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和恒流充放电测试技术对材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明, 合成的材料为纳微多孔结构, 其颗粒粒径约为250 nm, 以50 mA/g的电流密度充放电时, 可逆比容量为933.1 mAh/g, 经过100次循环后, 比容量为813.5 mAh/g, 比容量保持率高达87.2%, 表现出优异的循环稳定性能。当电流密度增大到400 mA/g时, 其比容量约为355 mAh/g, 表现出较高的倍率性能。采用该法制备得到的纳米ZnFe₂O₄具有比容量高、循环稳定好等优点, 是一种具有较强应用前景的锂离子电池负极材料。     

低温剥离法制备高性能石墨烯/ZnO复合材料

采用氧化石墨和七水合硫酸锌作为初始反应物, 在低温下(80℃)合成了氧化石墨/ZnO, 然后通过低温剥离法制备了高质量石墨烯/ZnO (GNS/ZnO)复合材料. 采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、热重分析仪(TG)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(RS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段对石墨烯/ZnO样品进行了表征. 结果表明: 氧化石墨还原彻底, 纳米ZnO成功地负载到了石墨烯上, 有效地减少了石墨烯片层间的团聚现象. 通过对ZnO和石墨烯/ZnO荧光性能测试, 结果表明: 石墨烯/ZnO发生了荧光淬灭现象, 在光电子领域拥有广阔的应用前景.     

超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料的制备及其热性能的研究

为了提高超高分子量聚乙烯的热性能,本文通过溶液共混的方法利用氧化石墨烯改性不同分子量的超高分子量聚乙烯,然后利用红外测试(FTIR)、X射线衍射测试(XRD)、扫描电镜测试(SEM)、差热扫描量热分析仪(DSC)和热失重分析(TG)的方法对超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料的结构、表面形态和性能进行了研究.通过分析测试表明氧化石墨烯在超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料中的分散性良好,氧化石墨烯的添加量为0.3%时,石墨烯/超高分子量聚乙烯的复合材料的热稳定性等性能最好,与原材料相比提高了3℃.     

Synthesis of nitrogen-doped MnO/graphene nanosheets hybrid material for lithium ion batteries

Nitrogen-doped MnO/graphene nanosheets (N-MnO/GNS) hybrid material was synthesized by a simple hydrothermal method followed by ammonia annealing. The samples were systematically investigated by X-ray diffraction analysis, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, transmission electron microscopy, and atomic force microscopy. N-doped MnO (N-MnO) nanoparticles were homogenously anchored on the thin layers of N-doped GNS (N-GNS) to form an efficient electronic/ionic mixed conducting network. This nanostructured hybrid exhibited a reversible electrochemical lithium storage capacity as high as 772 mAh g(-1) at 100 mA g(-1) after 90 cycles, and an excellent rate capability of 202 mA h g(-1) at a high current density of 5 A g(-1). It is expected that N-MnO/GNS hybrid could be a promising candidate material as a high capacity anode for lithium ion batteries.