纳米V2O5及其复合电极材料的电化学性能

分别以碳球和葡萄糖为模板剂,采用水热法制备不同形貌的纳米V_2O_5,另外在水热过程直接加入碳纳米管(CNT)和石墨烯(Gr)原位合成CNT/Gr/V_2O_5纳米复合材料。结果表明:碳球和葡萄糖均有还原剂的作用,以碳球为模板制备的试样颗粒呈多层的方玫瑰花状,其在2 mV/s下的比电容达170 F/g;以葡萄糖为模板剂制备的试样呈多孔空心球状,在2 mV/s下的比电容达324 F/g。当葡萄糖浓度为1 mol/L时,原位合成的CNT/Gr/V_2O_5纳米复合材料比表面积高达382.7 m~2·g~(–1),在2 mV/s下的比电容达274 F/g,呈现出良好的电化学性能。     

一维V_2O_5纳米材料在锂离子电池正极材料中的应用及其研究进展

综述了一维纳米结构的锂离子电池正极材料V_2O_5的研究进展,阐述了一维纳米结构V_2O_5(纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带)的制备及其表面改性和复合改性的方法,其中包括水热法、静电纺丝法、模板法等,总结了一维纳米结构的V_2O_5材料在二次锂离子电池正极材料的应用。最后,就一维V_2O_5纳米材料在锂离子电池中的应用前景进行了展望。     

V_2O_5/石墨烯复合电极材料的制备与储锂性能

采用溶胶-凝胶法制备了V_2O_5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了其微观结构。结果表明,该复合电极材料是含有质量分数0.55%石墨烯的片状正交相V_2O_5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V_2O_5样品相比,V_2O_5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 m A/g的电流密度下,V_2O_5/石墨烯复合材料和纯V_2O_5样品的放电比容量分别为283和253 m A·h/g;当电流密度增加到5 A/g时,V_2O_5/石墨烯复合材料依然保持有150 m A·h/g的放电比容量,而纯V_2O_5样品的放电比容量仅为114 m A·h/g;V_2O_5/石墨烯和纯V_2O_5电极的电荷传递电阻分别为142和293Ω。V_2O_5/石墨烯//Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0~2.5 V电压内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 m A·h/g衰减到96 m A·h/g,随后又出现上升,循环100次后,正极材料的放电比容量稳定在102 m A·h/g,库伦效率接近100%,表明V_2O_5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

电化学沉积制备V_2O_5薄膜电极的表面结构及储钠性能

以含有CTAB的V_2O_5溶胶为电解液,采用电沉积法在不锈钢基体上沉积V_2O_5薄膜前体,经300℃烧结处理后制备了无黏结剂和导电剂的V_2O_5纳米薄膜电极。XRD测试表明该方法制备的V_2O_5薄膜是含水相的V_2O_5·n H2O,与未添加CTAB制备的薄膜相比,其层间距明显变大。FESEM和AFM测试发现CTAB辅助电沉积制备的V_2O_5薄膜具有粗糙多孔的表面形貌;XPS测试表明CTAB辅助电沉积制备的V_2O_5薄膜中含有更多的低价钒离子(V4+)。电化学测试发现该方法制备的V_2O_5薄膜具有优异的嵌/脱Na+循环稳定性;与未添加CTAB制备的薄膜相比,CTAB辅助电沉积制备的V_2O_5薄膜具有更好的电化学反应可逆性、更强Na+扩散性能和更高的储钠比容量,是一种非常有应用前景的钠离子电池正极材料。     

锂离子电池正极材料V_2O_5多孔微球的合成及电化学性能研究

多孔结构V_2O_5材料在锂离子嵌入和循环稳定性方面有明显优势而引起广泛关注,然而通过简易方法来制备均匀且具有多孔结构的V_2O_5微球仍面临挑战。本文以偏钒酸铵作为钒源,通过简单的一步溶剂热反应后置于大气中进行烧结,最后制备了V_2O_5多孔微球。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电化学测试等手段对其进行表征和测试。结果表明,V_2O_5多孔微球作为锂离子电池正极材料具有良好的电化学性能,其首次放电比容量在0.2 C、1 C和4 C倍率时分别为249.7 m Ah·g-1、212 m Ah·g-1和160.1 m Ah·g-1,同时也表现出了良好的循环性能,其在1 C条件下循环50圈后的比容量为172.8 m Ah g-1,其保持率约为81%。     

Fe_(0.41)V_2O_5薄膜制备和电致变色性能表征

采用离子交换法制备了Fe_(0.41)V_2O_5干凝胶薄膜。通过XRD对薄膜的结构进行表征,结果表明Fe~(3+)的引入扭曲了V_2O_5干凝胶的层状结构并扩大了其层间距。以循环伏安法和计时电流法表征了薄膜的电化学性能;利用紫外分光光度计表征了薄膜的光学性能。结果表明V_2O_5干凝胶薄膜200圈循环的电荷保持率为41.4%,Fe_(0.41)V_2O_5干凝胶薄膜200圈循环电荷保持率为88.8%,Fe~(3+)的引入提高了薄膜循环稳定性能。同时Fe~(3+)的引入降低了薄膜的响应速度,V_2O_5干凝胶薄膜的着色时间/褪色时间分别为5.0 s/6.2 s,Fe_(0.41)V_2O_5干凝胶薄膜的着色时间/褪色时间分别为12.6 s/7.0 s。此外,V_2O_5干凝胶薄膜和Fe_(0.41)V_2O_5干凝胶薄膜的光学调制能力相近,Fe~(3+)的引入并未对V2O5干凝胶薄膜的光学性能产生大的影响。     

锂离子电池钒系正极材料的研究进展

锂离子电池具有很多的优良特性,发展很快并得到了广泛地应用。其中锂离子电池正极材料的研究主要集中在第四周期过渡金属的嵌锂氧化物LiCoO_2、LiMO_2、LiCoxNi_1-xO_2、LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2、LiMnO_2、LiMn_2O_4、LiMn_2O_4、LiFePO_4上,近年来,钒系正极材料的研究引起了人们的广泛关注。本文对钒系化合物LiV_3O_8、V_2O_5、V_6O_(13)、LiV_2O_4和LiNiVO_4等正极材料的制备方法、结构及电化学性能的研究现状进行了综述。     

Li_4Ti_5O_(12)/TiO_2纳米复合材料制备及其锂离子电池性能研究

以钛酸丁酯、氢氧化锂为原料,在聚乙二醇(PEG200)体系下通过水热法合成了Li_4Ti_5O_(12)纳米片/TiO2纳米颗粒复合材料,采用XRD、SEM等对材料的结构,形貌等进行了表征。通过控制Li/Ti的摩尔比可以较好地控制TiO2的含量,分别得到纯的Li_4Ti_5O_(12)纳米片或Li_4Ti_5O_(12)纳米片/TiO2纳米颗粒复合材料。测试了制得材料的锂离子电池性能,结果表明,Li_4Ti_5O_(12)-TiO2复合纳米材料具有优良的充放电容量和倍率性能。首次放电可达到172 m Ah·g-1,充电可达到170 m Ah·g-1,效率高达98.8%。     

TiNb_2O_7@C纳米复合材料的制备及储锂性能研究

本文以柠檬酸为碳源,利用溶胶-凝胶法合成出TiNb_2O_7@C纳米复合材料,利用SEM、TEM、XRD和恒流充放电等手段对材料进行表征分析。TiNb_2O_7@C纳米复合材料的尺寸约为60～80 nm,并且表面包覆一层厚度约1～2 nm的碳层。用作锂离子电池负极材料,TiNb_2O_7@C纳米复合材料展现出优异的电化学性能:在10C倍率下经过500次循环后,TiNb_2O_7@C纳米复合材料的放电比容量保持在214 mAh/g,容量保持率为87%。     

石墨烯/钛酸锂复合锂离子电池负极材料制备及性能研究

采用水热法成功制备了Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料,用XRD,SEM等手段对复合材料的结构和形貌进行表征,分析结果表明纳米Li_4Ti_5O_(12)颗粒完整且分布均匀,与石墨烯交叠在一起,有效地阻止了双方的团聚;通过恒流充放电测试对其电化学性能进行分析研究,结果表明Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯的储锂性能优于钛酸锂,30次循环后,可逆容量为260m Ah/g,循环性能优异;石墨烯量越大,Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料的可逆容量越高。     

石墨烯/钴酸镍的制备及甲醇氧化性能研究

主要研究石墨烯/钴酸镍(GE/NiCo_2O_4)作为阳极催化剂时的催化稳定性能。通过水热合成的方法制备NiCo_2O_4,将石墨烯与NiCo_2O_4复合,材料经过高温处理后得到颗粒状石墨烯纳米复合材料,用循环伏安法测试了复合材料对甲醇氧化的电催化活性。研宄结果表明GE/NiCo_2O_4复合材料对甲醇和氧气具有非常高的电催化活性。测试结果表明,电压从1.1V～1.6V时,GE/NiCo_2O_4复合结构电极最高电流密度为3.2×10~(-6)A/g,GE/NiCo_2O_4材料从XRD,SEM,TEM等可得出良好的电化学性能和稳定性由于高比表面积、高电导效率。     

锂离子电池Li_3V_(2-x)Al_x(PO_4)_3正极材料合成及性能研究

以V_2O_5、LiOH、NH_4H_2PO_4、Al(OH)_3和柠檬酸为原料采用溶胶-凝胶法合成V位掺杂Al3+的Li_3V_(2-x)Al_x(PO_4)_3/C复合材料,仔细研究Al3+掺杂对磷酸钒锂材料电化学性能的影响,确定最佳的Al掺杂量。同时借助各种分析手段(如XRD、SEM、TG-DTA)对掺杂后Li_3V_(2-x)Al_x(PO_4)3/C材料结构变化进行探究,深入理解V位掺杂对电化学性能产生作用的内在机理。Li_3V_2-xAlx(PO_4)_3/C(x=0,0.02,0.05,0.1,0.15,0.2)首次放电比容量分别为103.7 m Ah/g,105.7 m Ah/g,108.4 m Ah/g,141.1 m Ah/g,130.1 Ah/g,124.8 m Ah/g。在一定范围内,随着Al3+量的提高,相应的Li3V2-xAlx(PO4)3/C的首次放电比容量也不断的增加。     

纳米片状B与M相VO_2催化二氯甲苯氨氧化反应研究

以NH_4VO_3和草酸为起始原料制备了纳米片结构的VO_2(B)和VO_2(M),并将所制备材料及V_2O_5应用于3,4-二氯甲苯及2,6-二氯甲苯(DCT)氨氧化制备相应二氯苯腈(DCBN),考察了不同钒氧化物在氨氧化过程中的化学组成和晶型结构变化及其对催化性能的影响。多种表征结果表明,氨氧化后的所有样品均由VO_2(M)、V_2O_5及V_6O_(13)混合相组成。氨氧化测试结果表明,VO_2(B)样品表现出较好的催化性能,获得的3,4-DCBN和2,6-DCBN的产率分别为55. 9%和42. 7%。     

自支撑石墨烯/二氧化锰/泡沫镍复合材料的电化学性能

以三维泡沫镍(NF)为模板,在不添加模板剂的条件下,通过电沉积法沉积石墨烯(G),再采用水热合成制备纳米片二氧化锰(Mn O_2),得到自支撑电极复合材料G/Mn O_2/NF,改善其作为电极材料的电化学性能。用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观结构和表面形貌进行分析,通过循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)测试了电极复合材料的电化学性能。结果表明:在电流密度为1 A/g的条件下,复合电极材料的比电容达到722 F/g,经过1 000次循环后比电容保持率为97%。     

Fe_3O_4/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

以FeCl_3·6H_2O和FeCl_2·4H_2O为铁源,以Na OH溶液为沉淀剂,选择共沉淀法制备Fe_3O_4∕石墨烯复合物。以Fe⁽²⁺⁾和Fe(2+)和Fe⁽³⁺⁾的浓度作为变量制得5种不同比例的Fe_3O_4/石墨烯纳米复合材料,然后将所得复合材料压制成电极片,组装成超级电容器后进行循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)测试,探究Fe_3O_4与石墨烯的含量比对复合材料电化学性能的影响。结果表明,当FeCl_3·4H_2O和FeCl_2·4H_2O用量分别为0.456 g和0.665 g,氧化石墨烯用量为150 mg时,所制备复合材料的电化学性能最佳,比电容可达510 F/g。     

转炉渣中钒、钛、铝氧化物对MgO-CaO材料的侵蚀影响

采用吸渣荷重变形法进行了V_2O_5、TiO_2与Al_2O_3含量不同的转炉初期渣对MgO-CaO材料的侵蚀实验。通过实验得出如下几点:(1)在转炉初期渣中,分别加入V_2O_5、TiO_2或Al_2O_3。氧化物时,其对MgO-CaO材料的侵蚀性大小次序为:TiO_2>Al_2O_3>V_2O_5。(2)V_2O_5、TiO_2与Al_2O_3在初期渣中同时存在与其分别存在相比,对MgO-CaO材料的侵蚀无显著增强或减弱。文中还根据含V_2O_5、TiO_2或Al_2O_3渣的粘度以及渣蚀后试样的显微镜观察,分析讨论了渣中V_2O_5、TiO_2和Al_2O_3对MgO-CaO材料的侵蚀行为。     

铅笔头状Co_3V_2O_8/石墨烯复合物的制备及其电化学性能研究

通过水热-煅烧的方法制得铅笔头状Co_3V_2O_8,再和氧化石墨烯(GO)通过水热法制备出铅笔头状Co_3V_2O_8/G复合物。采用XRD、 SEM对样品的物相组成和形貌进行了表征与分析,并对其进行了电化学性能测试。研究结果表明:铅笔头状Co_3V_2O_8/G复合物作为锂离子电池负极材料时,表现出更高的可逆容量、很好的循环稳定性以及优异的倍率性能。     

三维多级结构的V_(2)O_(5)/C锂离子电池正极材料的制备北大核心

采用溶胶凝胶法制备了棒状结构纳米五氧化二钒(NR-V_(2)O_(5)),并以此为原料进一步合成了三维分层多级结构的五氧化二钒(3D-V_(2)O_(5))。最终以沥青为碳源通过静电吸附法在其表面均匀地进行炭包覆,制备了3D-V_(2)O_(5)/C复合材料,并将其作为锂离子电池正极材料组装电池。电化学结果表明,超薄3D-V_(2)O_(5)纳米片的独特结构和沥青炭的协同作用增强了3D-V_(2)O_(5)/C的电子/离子传导速率,使3D-V_(2)O_(5)/C表现出快速的赝电容储锂机制。同时,相比与NR-V_(2)O_(5)和3D-V_(2)O_(5),3D-V_(2)O_(5)/C具有较优的倍率性能和循环性能。在5.0 A/g的大电流密度下3D-V_(2)O_(5)/C具有113 mAh/g的比容量,而在0.1 A/g电流密度下循环50圈后的容量保持率为81%。     

Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2/V_2O_5复合材料的制备及电化学性能

实验采用NH_4VO_3对富锂锰基材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(Lirich)进行表面修饰。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及电化学方法等手段进行了表征。TEM显示在材料表面形成10 nm左右的包覆层。XRD结果发现,包覆后的Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(Lirich-V_2O_5)晶体中出现Li_3VO_4。Lirich-V_2O_5的首次充放电效率为103.1%,说明V_2O_5包覆层对Li Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2起到了预活化的作用。Lirich循环20圈之后的容量保持率为71.4%,而Lirich-V_2O_5的容量保持率则达到了90.4%,说明V_2O_5包覆层有效抑制材料与电解液的副反应。     

Fe_3O_4/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

以FeCl_3·6H_2O和FeCl_2·4H_2O为铁源,以Na OH溶液为沉淀剂,选择共沉淀法制备Fe_3O_4∕石墨烯复合物。以Fe~(2+)和Fe~(3+)的浓度作为变量制得5种不同比例的Fe_3O_4/石墨烯纳米复合材料,然后将所得复合材料压制成电极片,组装成超级电容器后进行循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)测试,探究Fe_3O_4与石墨烯的含量比对复合材料电化学性能的影响。结果表明,当FeCl_3·4H_2O和FeCl_2·4H_2O用量分别为0.456 g和0.665 g,氧化石墨烯用量为150 mg时,所制备复合材料的电化学性能最佳,比电容可达510 F/g。