锂离子电池PEO-LATP/LAGP陶瓷复合电解质膜的制备与性能表征

设计并制备了PEO-LATP/LAGP陶瓷复合电解质. 使用NASICON结构的Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃ (LATP)或 Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃ (LAGP)作为陶瓷基体, 以PEO为粘结剂, 得到了均匀、厚度仅为20 μm的复合电解质膜. 通过电化学性能表征发现当w(LATP/LAGP):w(PEO)=7:3时, 复合电解质膜具有最高的室温电导率, 达到0.186 mS/cm (PEO-LATP)与0.111 mS/cm (PEO-LAGP). 通过充放电循环实验表明, Li/复合电解质/LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2电池的首次放电容量达170 mAh/g. 使用PEO-LATP复合电解质的电池在循环时有较大的容量衰减, 而使用PEO-LAGP复合电解质则循环性能有明显的改善, 在10次循环后仍保持在150 mAh/g.     

(PEO)8LiClO4-TiO2复合电解质膜的制备表征及导电性能

以聚氧化乙烯/高氯酸锂复合物(简记为(PEO)8L iC lO4)为基体,通过钛酸丁酯的水解缩合反应在其中原位生成T iO2粒子,制备了(PEO)8L iC lO4-T iO2复合聚合物电解质膜,采用原子力显微镜(AFM)、差示扫描量热法(DSC)和交流阻抗方法研究了复合电解质膜的形貌、结晶、熔融行为和离子电导率。结果表明,T iO2粒子在基体中分散均匀,加入T iO2后复合电解质体系的玻璃化转变温度和结晶度均有所下降,而电导率明显提高,当T iO2添加量为5%时电导率最大,20℃和80℃的电导率分别为5.5×10-5S/cm和1.1×10-3S/cm。     

PEO/PPC/Nano TiO_2-PMMA复合聚合物电解质膜的制备及性能

以聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)和聚氧化乙烯(PEO)为基体材料,添加经聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝改性的纳米TiO2(nano TiO2-PMMA),采用溶液浇铸法制备了锂离子电池PEO/PPC/TiO2-PMMA复合聚合物电解质(CPE)膜。用热重分析、红外光谱、交流阻抗、扫描电镜等方法研究了nano TiO2-PMMA对复合聚合物电解质膜的电化学性能影响。结果表明,当TiO2的接枝率为8.0%时,PEO/PPC/TiO2-PMMA复合聚合物电解质膜具有良好的电化学性能:室温离子电导率达到1.3×10-5 S/cm,电化学稳定窗口达到4.5V以上,锂离子迁移数为0.49。     

SiO2或TiO2纳米粒子/含氟聚丙烯酸酯复合涂层的制备及其防腐蚀性能

通过在含氟聚丙烯酸酯(PFHI)溶液中添加固体纳米粒子,经涂覆热固化后得到了厚度约为1 μm的SiO₂或TiO₂纳米粒子/PFHI复合涂层,考察了SiO₂或TiO₂两种纳米粒子质量分数对复合涂层表面性质和防腐蚀性能的影响。利用Tafel极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)测试研究了复合涂层在3.5wt% NaCl溶液中的电化学防腐蚀性能,并运用XPS、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、TG-DTA、SEM、光学接触角(OCA)手段对复合涂层进行表征。结果表明,添加SiO₂或TiO₂纳米粒子均可大幅提高PFHI涂层的电化学防腐蚀性能,SiO₂与PFHI质量比为0.3的SiO₂/PFHI复合涂层电荷转移阻抗值R_ct与PFHI涂层相比上升了2个数量级。SiO₂或TiO₂纳米粒子增大了涂层表面粗糙度,与PFHI紧密结合形成致密的复合涂层,提高了涂层的疏水性和致密性,从而改善了涂层的抗腐蚀性能。      

原位聚合制备P（AN-MMA）/TiO2复合聚合物电解质

以丙烯腈(AN)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,在钛酸丁酯水解生成的TiO2粒子表面乳液聚合制备复合聚合物P(AN-MMA)/TiO2,并以此聚合物制备了多孔复合聚合物膜。采用核磁共振(NMR)、红外光谱(FT-IR)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)等对聚合物膜进行了表征,并测试了所得聚合物电解质的交流阻抗谱。结果表明,AN和MMA通过打开各自的C=C双键形成共聚物,TiO2在基体中分散均匀。当TiO2添加量为10.8%时,复合聚合物电解质的室温离子电导率达到1.12×10-3S/cm。     

静电纺TiO2改性联苯型聚酰亚胺锂离子电池隔膜

先采用高压静电纺丝技术制备二氧化钛/聚酰胺酸(TiO₂/PAA)复合纤维膜,然后对其进行热亚胺化处理制备出二氧化钛/聚酰亚胺(TiO₂/PI)复合纤维隔膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)、热失重分析仪和电化学工作站测试了TiO₂/PI复合纤维隔膜的基本性能和电化学性能,结果表明：隔膜具有明显的三维网状结构,与未改性的纯PI隔膜相比,改性后TiO₂/PI复合纤维隔膜的拉伸强度、孔隙率和吸液率分别提高到16.74 MPa、77.5%和550%;其热收缩性能较好,整体电化学性能优异。制备的LiFePO₄(磷酸铁锂正极)/TiO₂/PI/C(石墨负极)电池具有优异的循环稳定性和高放电容量,在1 C条件下进行100个循环后,其库伦效率在25℃和120℃高达96.7%和90.7%。     

Bi@Bi4Ti3O12/TiO2等离子体复合纤维的制备及增强可见光催化性能

以电纺TiO₂纳米纤维为基质和反应物、乙二醇为还原剂,采用溶剂热法原位合成了新型Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂等离子体复合纤维。利用XRD、SEM、高倍透射电子显微镜（HRTEM）、XPS、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和光致发光图谱（PL）等分析测试手段研究了Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的结构和性能。结果表明:当反应温度低于210℃时,Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的Bi₄Ti₃O₁₂纳米片随反应温度升高逐渐缩小、增厚,且有金属Bi纳米粒子生成;当反应温度高于210℃时,Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的纳米片发生堆积、变形、表面金属Bi被氧化成Bi₂O₃。反应温度对Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂等离子体复合纤维的形貌和物相组成有重要影响;Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维对罗丹明B表现出优异的光催化活性,可见光照5 h其降解率达97.8%。Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维光催化性能提高归结于Bi₄Ti₃O₁₂与TiO₂间形成异质结、金属Bi等离子体共振效应及等离子体共振效应与异质结的协同作用。      

纳米TiO2共混改性PVDF复合膜的制备和性能

将锐钛矿TiO₂纳米颗粒共混于铸膜液中,用溶致相转换分离法制备了纳米TiO₂改性PVDF膜,并对复合膜的结构进行了表征,研究了TiO₂纳米粒子含量对复合膜性能的影响。结果表明,随着TiO₂纳米粒子含量的增加,复合膜的表面水接触角降低、亲水性提高,纯水通量逐渐增加（TiO₂浓度<8%）,复合膜对于蛋白质吸附量降低、膜的抗污染能力提高。当LiC1的浓度（质量分数,下同）为2%、PEG600的浓度为2%、PVDF的浓度为20%、TiO₂的浓度为5%-8%时,杂化膜的孔径大小均匀,TiO2颗粒负载于PVDF膜的骨架中。与PVDF膜比较,TiO₂/PVDF复合膜的亲水性提高、对蛋白质的吸附降低、抗污染能力增强。此复合膜对Cu（Ⅱ）表现出良好的吸附-脱附性能,在150 min内对Cu（Ⅱ）的吸附率为82.19%。     

量子点/TiO2复合光催化材料的研究进展

近年,光催化技术已被广泛应用于污水处理、CO₂还原、制氢等多个领域。在光催化材料中,TiO₂由于具有化学稳定性高、来源广泛、价格低廉等优点,应用最广泛。但较宽的带隙及较高的电子及空穴复合效率使TiO₂的光催化性能受到极大限制。量子点(QDs)作为一种受量子约束效应影响的纳米尺度粒子,具有载流子易调控和表面位点丰富等优势。因此,研究人员采用不同方法将TiO₂与QDs复合,以增强TiO₂的光催化性能,获得了系列具有优异光催化性能的QDs/TiO₂复合光催化材料。本文主要综述了QDs/TiO₂复合光催化材料的研究进展。首先,阐述了QDs/TiO₂复合光催化材料的制备方法,并就QDs对TiO₂光催化性能的增强机制进行了剖析;然后,总结了QDs/TiO₂复合光催化材料在有机污染物降解、制氢及CO₂还原方面的应用研究进展;最后,围绕QDs/TiO₂复合光催化材料现阶段研究中的关键问题及未来的研究前景进行了展望。      

TiO2/Cu复合材料的光催化降解和抗菌性能研究及机理分析

将钛酸丁酯的水解物与铜离子复合，利用超声水热法制备了TiO₂/Cu复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、热重分析仪(TG)、激光粒度分布仪(LPSA)、X射线衍射仪(XRD)对TiO₂和TiO₂/Cu复合材料的粒径、热稳定性、晶型和分散行为等性能进行测试。研究了TiO₂和TiO₂/Cu复合材料对有机污染物的光催化降解性能。结果表明：对比模拟太阳光、自然光和无光照环境下，TiO₂/Cu复合材料对有机污染物有很好的光催化降解效率。TiO₂和TiO₂/Cu复合材料对大肠杆菌也具有较好的抗菌和抑菌性能。     

纳米 SiO 2/ LiClO 4/ PVDF2 HFP复合凝胶聚合物电解质的制备及其电化学性能

为了解决液态电解质锂离子电池存在的安全性问题 , 以偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物( PVDF2 HFP)为基体 , 通过加入高氯酸锂(LiClO 4) 、 增塑剂(碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯) 、 纳米二氧化硅等 , 制备出了具有高电导率的复合凝胶聚合物电解质。用 X射线衍射仪测试聚合物电解质的结构 , 用交流阻抗法测定其电导率 , 用线性伏安扫描法研究了该聚合物电解质体系的电化学稳定性 , 并以其为电解质制备成锂离子电池进行充放电测试。结果- 3表明 , 在 20℃ 时复合凝胶聚合物电解质的电导率最高可达 7. 56×10 S/ cm , 该电解质在 41 6 V 以下电化学窗口稳定 , 以其为电解质的锂离子电池具有良好的电化学性能 , 说明纳米 SiO 2/ LiClO 4/ PVDF2 HFP复合凝胶聚合物电解质能满足锂离子电池的应用。     

SiCP/ 2024 铝基复合材料表面微弧氧化膜组织结构及其耐蚀性

对SiC_P/ 2024 铝基复合材料进行微弧氧化表面处理, 分析了陶瓷膜截面的显微组织、成分分布, 测量了其相组成和硬度分布, 并比较了氧化前后极化曲线的变化。结果表明, 在硅酸盐溶液中获得的陶瓷膜由莫来石、α-Al₂O₃ 、γ-Al₂O₃ 晶态相和SiO₂ 非晶相组成, 残留的SiC 增强体很少, 膜与复合材料呈现良好的冶金结合。膜具有两层结构, 外层Si 含量较高并主要来自电解液, 而内层膜里莫来石的形成同SiC 增强体氧化密切相关。微弧氧化处理后, SiC_P / 2024 铝基复合材料的抗腐蚀能力得到很大提高, 这归因于形成了一层完整连续的氧化膜。      

电铸nano-Al2O3 / Cu 复合材料的组织与性能

采用复合电铸工艺, 在硫酸铜镀液中加入纳米氧化铝颗粒制备了纳米颗粒弥散增强铜基复合材料, 利用扫描电镜、电子透镜对复合材料的表面、拉伸断面和摩擦磨损表面的形貌以及微观组织进行了观察, 并对显微硬度、拉伸性能、磨损性能及电阻率进行了研究。结果显示, 氧化铝颗粒及其团聚体以纳米级尺寸弥散分布在铜基体中, 且与铜基体结合良好。复合材料的硬度最大增幅达42 %。氧化铝颗粒含量在1. 26 %时, 复合材料的拉伸强度和延伸率分别高达385 MPa 、26 %。相对电铸纯铜, 复合材料的耐磨性能明显提高, 而复合材料的电阻率最大增幅小于6 %。      

蒙脱土/二氧化钛/聚酰亚胺纳米杂化薄膜低温力学及热稳定性能研究

利用插层法和溶胶-凝胶法制备了不同含量的蒙脱土/ 二氧化钛/ 聚酰亚胺(MMT/ TiO₂ / PI) 纳米杂化薄膜。采用傅立叶红外光谱、紫外可见光谱、扫描电镜和热重分析等对该体系的分子结构、断口形貌和热性能进行了表征, 同时研究了聚酰亚胺杂化薄膜低温(77 K) 力学性能。结果表明, 纳米粒子与基体结合情况良好, 热分解温度Td有所上升。TiO₂ / PI 杂化薄膜低温拉伸强度随TiO₂ 质量分数增加而有所下降; 而MMT/ TiO₂ / PI 杂化薄膜拉伸强度随TiO₂质量分数增加而增加并在TiO₂质量分数为2 %时达到最大值, 说明TiO₂ 与MMT 超混杂产生了协同效应。另外, 弹性模量随无机颗粒含量的增加而提高, 但断裂伸长率则下降。      

PEO-LiClO4-Li1.3Al0.3Ti1.7 (PO4)3复合聚合物电解质电导率

将实验室烧制的无机快离子导体盐Li_1.3Al_0.3Ti_1.7 (PO₄)₃ 、PEO 与LiClO₄ 按照EO/ Li = 8, 两种锂盐含量为变量进行复合, 通过溶液浇注法制备得到PEO-LiClO₄-Li_1.3Al_0.3Ti_1.7 (PO₄)₃ 复合聚合物电解质膜, 以示差扫描热分析法(DSC) 与电化学阻抗( EIS) 测试其性能。DSC 测试结果表明: 按照EO/ Li = 8 将Li_1.3Al_0.3Ti_1.7 (PO₄)₃ 、LiClO₄ 与PEO 复合的聚合物电解质中PEO 的结晶度由50.34 %下降到4.36 %～28.53 %。室温下该聚合物电解质所有试样的阻抗谱图在高频区呈现为压缩的半圆, 在低频区为一条倾斜的直线, 而在较高温度时, 阻抗谱图主要为一条倾斜的直线。复合聚合物电解质PEO-LiClO₄-Li_1.3Al_0.3Ti_1.7 (PO₄)₃ 的离子电导率遵从Arrhe2nius 关系, 在Li_1.3Al_0.3Ti_1.7 (PO₄)₃ 质量分数达到15 %时, 活化能最低, 即4.494425 eV, 此时电导率值最佳, 373 K时为1.161 ×10 -3 S/ cm 和298 K时为7.985 ×10-6 S/ cm。     

Al 2O 3/ Al 复合材料的界面结构特征

利用高分辩透射电子显微镜研究挤压铸造法制备的亚微米 Al 2O 3颗粒增强 Al 基复合材料的界面微观结构。结果表明 : Al基体的 (200) 和 (111) 面优先沿 Al 2O 3颗粒表面生长 , 在复合材料界面处 Al 基体与 Al 2O 3颗粒具有 Al (200) ∥Al 2O 3 (101 2) 、Al [011 ] ∥Al 2O 3 [0221 ] 的晶体学位向关系并形成半共格界面 , 且界面存在 Al (111) / / Al 2O 3 ( 1120) 的共格关系。界面干净无任何反应物。接近界面的 Al 基体中出现了柏氏矢量为 b= 1/ 3 [ 111 ] 弗兰克不全刃位错 , 该刃位错引起界面附近基体中明显的晶格应变场 , 位错周围晶格变形场的范围约为 20～30 层原子面宽度 , 而在 Al 2O 3颗粒靠近界面的区域中未观察到位错等缺陷。并从晶体学角度对界面的形成机制进行了分析。     

Cr13 Ni5Si2 /γ-Ni 三元金属硅化物高温耐磨复合材料

采用激光熔化/ 连续沉积工艺制备出以Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物为初生相、以γ2Ni 基固溶体为连续增韧相(基体) 的三元金属硅化物耐磨复合材料(Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ) 。在高温滑动磨损条件下测试了Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料的耐磨性能随温度的变化规律, 并讨论了其磨损机理。结果表明, 由于Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物具有原子结合力强和硬度2温度关系反常等特点, 且Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料具有优良的强韧性配合, 以及Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料在高温磨损过程中磨损表面能够形成转移覆盖层, Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ材料在高温滑动磨损条件下具有非常优异的耐磨性能, 较低的磨损温度敏感性和反常的磨损2温度关系。韧性基体γ-Ni 的加入使Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物在600 ℃高温下滑动耐磨性能提高了3 倍。     

亚微米SiCP 增强Al 基复合材料摩擦磨损性能

采用冷压烧结和热挤压方法制备出1. 5～5 vol % SiC_P (130 nm) / Al (149～75μm) 复合材料, 并对其抗压、硬度和滑动磨擦特性进行了研究, 旨在研究引入弥散的亚微米级SiC_P 对SiC_P / Al 复合材料磨擦性能的影响。结果表明: 随着SiC_P (130 nm) 含量的增加, 其显微硬度值也增加, 在SiC_P (130 nm) 含量为1. 5 vol %和5 vol %时,SiC_P (130 nm) Al 复合材料显微硬度分别为28. 4 和33. 3 ; 复合材料的抗压强度分别是170 MPa 和186 MPa ; 在较高载荷下, 随SiC_P 含量增加, 复合材料的耐磨性能提高, 1. 5 vol % 和5 vol % SiC_P / Al 基复合材料具有优异的滑动磨损抗力, SiC_P / Al 基复合材料耐磨性优于挤压态QSn6. 520. 4 和纯Al ; 磨损表面形成Al 基体弥散分布着SiC_P和孔隙的理想耐磨组织。      

导电炭黑填充PP-EAA 复合材料的形态及电性能

以聚丙烯(PP) 和乙烯-丙烯酸共聚物( EAA) 的共混物为基体材料, 以导电炭黑为填料, 通过熔融共混的方法制备了导电复合材料。探讨了导电炭黑在两相基体中的分散情况以及聚丙烯结晶度对复合体系导电性能的影响。扫描电镜测试结果表明, 在共混物中炭黑粒子选择性分散在极性EAA 树脂中, 同时EAA 树脂在聚丙烯基体中形成连续网络结构, 从而显著降低了复合体系的渗滤阈值。电性能测试结果表明, 材料在相同导电炭黑含量下的体积电阻率相对于单基体体系有7～8 个数量级的降低, 并且结晶度较高的PP 更有利于降低复合体系的体积电阻率。此外, 炭黑/ PP-EAA 复合材料的拉伸强度相对于炭黑/ PP 体系有所下降, 而断裂伸长率有所提高。      

核-壳式纳米Al2O3 / PS 复合粒子改性聚苯乙烯的选区激光烧结实验研究

针对纳米粒子易团聚的特点, 利用乳液聚合方法制备纳米Al₂O₃ / PS 复合粒子。用TEM、FTIR 对复合粒子结构进行了表征。结果表明, 所制备的复合粒子具备以纳米氧化铝为核、以聚苯乙烯为壳的核2壳式结构, 而且包覆层厚度大约为10～20 nm。用复合粒子改性选区激光烧结制备聚苯乙烯基纳米复合材料, 通过SEM 和FE2SEM 研究纳米复合材料烧结体的显微结构, 发现纳米粒子较好地分散在聚合物基体中, 且纳米氧化铝与聚合物基体之间的界面相容性和粘结性较好, 烧结体结构较致密。