电化学还原CO2阴极材料研究进展

CO2的电化学转化具有环境、资源和经济效益等多重意义。本文综述了电化学方法还原CO2阴极材料的发展现状,分别对水基溶剂、有机溶剂和离子液体中电极材料的研究情况进行了阐述,并指出了其各自的优缺点。水基溶剂中,CO2加氢具有充足的H+来源且反应过程相对较为简单,但产物燃料化特性不明显;有机溶剂中反应效率较高,但反应路径较为复杂;离子液体是较新的研究领域,生成CO2的反应过电位大大降低,但产物较为复杂且分离有难度。最后对电化学还原CO2阴极材料的发展趋势进行了展望,认为还需在复合材料、反应界面开展更深入的探索。     

纳米LiMn2O4制备及电化学性能研究

以高能球磨后的MnO2为前躯体,用水热法成功合成了平均粒径为60nm的LiMn2O4纳米微粒。实验结果表明,所合成的纳LiMn2O4在0．2℃倍率放电条件下,首次放电比容量为122mAh／g,样品在经过20次循环后容量下降约为5％左右,表现出较好的电化学性能。     

尖晶石型ZnCo2O4电极材料的合成及其电化学性能研究

水热法加煅烧处理合成了尖晶石型ZnCo2O4电极材料,考察反应时间、反应温度对目标材料的影响.利用XRD、SEM、CV以及恒流充放电测试等手段对目标材料进行结构表征和性能测试.结果表明,在反应时间为7 h、反应温度为120℃下合成的多孔ZnCo204褶皱微球形状规则,平均直径为10～12 μm.在此条件下得到的ZnCo...     

阴极材料及结构对电化学法水处理性能的影响

针对工业循环冷却水的结垢问题,实验研究了不同阴极(钛板、铜板和钛网)对电化学处理后水样的总溶解性固体和电导率的影响,得出阴极材料及结构对电化学法水处理性能的影响规律。结果表明,阴极为钛板时,最佳电解电压为25 V;阴极为铜板时,水中成垢离子的去除率与电解电压呈正比;阴极为钛网时,电解电压对电化学法水处理性能影响较小;钛板作阴极时的处理性能优于铜板;阴极为钛板时的处理性能优于钛网。     

不同锰源制备尖晶石LiMn_2O_4及电化学性能研究

分别用化学二氧化锰、电解二氧化锰、MnCO_3和Mn_3O_4为锰源,通过高温固相法合成尖晶石LiMn_2O_4。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、恒电流充放电技术、交流阻抗及电位阶跃法,对合成的尖晶石LiMn_2O_4物相、形貌以及电化学性能进行检测分析。结果表明,由Mn_3O_4制备的LiMn_2O_4的X射线衍射峰强度最大且粒度较为均匀。在室温条件下,以0.2C倍率充放电循环20次,Mn_3O_4制备的LiMn_2O_4首次充放电比容量为128.3 mA·h/g,容量保持率为97.1%,优于另外三种锰源作为原料合成的尖晶石LiMn_2O_4。化学二氧化锰、电解二氧化锰、MnCO_3、Mn_3O_4合成尖晶石LiMn_2O_4电极材料的扩散系数DLi+分别为2.26×10~(-11),4.54×10~(-11),0.83×10~(-11),8.25×10~(-11)cm~2/s。     

不同锰源制备尖晶石LiMn_2O_4及电化学性能研究

分别用化学二氧化锰、电解二氧化锰、MnCO_3和Mn_3O_4为锰源,通过高温固相法合成尖晶石LiMn_2O_4。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、恒电流充放电技术、交流阻抗及电位阶跃法,对合成的尖晶石LiMn_2O_4物相、形貌以及电化学性能进行检测分析。结果表明,由Mn_3O_4制备的LiMn_2O_4的X射线衍射峰强度最大且粒度较为均匀。在室温条件下,以0.2C倍率充放电循环20次,Mn_3O_4制备的LiMn_2O_4首次充放电比容量为128.3 mA·h/g,容量保持率为97.1%,优于另外三种锰源作为原料合成的尖晶石LiMn_2O_4。化学二氧化锰、电解二氧化锰、MnCO_3、Mn_3O_4合成尖晶石LiMn_2O_4电极材料的扩散系数DLi+分别为2.26×10^(-11),4.54×10(-11),4.54×10^(-11),0.83×10(-11),0.83×10^(-11),8.25×10(-11),8.25×10^(-11)cm(-11)cm²/s。     

Cu0.5-xFexZn0.5Al2O4尖晶石型复合氧化物催化剂在苯酚催化湿式氧化中的性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了具有尖晶石结构的Cu0.5-xFexZn0.5Al2O4系列复合氧化物催化剂,考察了催化剂在苯酚催化湿式氧化反应中的活性和稳定性.结果表明,苯酚的CODCr去除率和抗积炭能力随Fe含量的增大而提高,在催化剂中引入Fe能在一定程度上抑制Cu的溶出,Culeached/Cutotal从9.19%(x=0)降低到了4.31%(x=0.25);Fe的溶出量随x值增大而减小.对反应后产物的色谱分析说明在含组分Fe量较高的催化剂上苯酚氧化中间产物的进一步转化速率较快.     

二氧化硅辅助制备CuCo2O4纳米尖晶石及其催化性能

采用无定型氧化硅辅助制备了CuCo_2O_4纳米尖晶石氧化物,研究了其在对硝基苯酚催化还原中的催化活性。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对Cu Co_2O_4纳米尖晶石的形成机制、晶相结构、微观相貌等进行研究。结果表明:基于有机硅前驱体获得的无定型氧化硅可以与Cu Co_2O_4尖晶石氧化物有效复合,有利于抑制Cu Co_2O_4粒子尺寸的长大,并且不会与Cu Co_2O_4发生相间反应。进而通过Na OH热碱溶液处理可以高效刻蚀Cu Co_2O_4–无定型氧化硅复合氧化物中二氧化硅,从而生成纳米尺度Cu Co_2O_4尖晶石粒子,其微观形貌与粒子尺寸与传统方法制备的Cu Co_2O_4明显不同,具有更高的孔隙率和更小的晶粒尺寸。相对于传统方法制备的Cu Co_2O_4尖晶石材料,以无定型氧化硅辅助制备的Cu Co_2O_4纳米尖晶石具有更高的催化活性与稳定性。     

LaBaCoFeO5+δ-Ce0.8Sm0.2O1.9复合阴极的电化学性能研究

采用固相反应法合成中温固体氧化物燃料电池的LaBaCoFeO5+δ阴极粉末,研究不同煅烧温度对晶体结构的影响.将等量的LaBaCoFeO5+δ和Ce0.8 Sm0.2 O1.9电解质粉末通过机械混合和煅烧制备成LaBaCoFeO5+δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9复合阴极粉末.研究了复合阴极粉末的化学相容性、粒度分布、热膨胀和电化学性能.结果表明,LaBaCoFeO5+δ固相反应的最佳温度为1200℃,LaBaCoFeO5+δ和Ce0.8 Sm0.2 O1.9之间没有发生明显的反应,复合阴极粉末的中位径D50为2.441μm.LaBaCoFeO5+δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9复合阴极比LaBaCoFeO5+δ阴极组成的单电池在800℃的极化电阻下降了约48.7％,而最大输出功率密度提高了约82.5％,表现出更好的电化学性能.     

二元掺杂尖晶石LiMn2O4的合成与性能研究

采用高温固相法合成了二元掺杂改性的尖晶石型锰酸锂正极材料LiMn1 97Co0.02M0.01O4(M=La,Zr,Cr,Al,Ni).用X射线衍射法对材料进行了表征,表明所得材料均呈完美的尖晶石结构.通过充放电测试,发现掺杂后的材料循环性能有很大程度的改善.其中LiMn1.97Co0.02La0.01 O4具有较高的放电容量,同时循环50次后仍保持首次放电容量的92.4%.     

Preparation and electrochemical properties of NiMn2O4 spinel oxide cathode

Developing high-performance cathode materials is of great significance to promote the development of intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs). In this paper, the spinel-type NiMn₂O₄ (NMO) electron-ion mixed conductor material was prepared by the sol-gel method, and it was systematically studied as the cathode of IT-SOFCs. It is found that NMO material has stable cubic phase structure by using X-ray diffraction (XRD) and the conductivity of oxygen ions is studied by the technique of electrical conductivity relaxation (ECR). It shows that NMO has excellent oxygen-ion conductivity, which provides guarantee for its electrochemical performance. Impedance spectroscopy measurements of a symmetrical cell shows a low interface impedance, which is only 0.27 Ω·cm^-2 at 800℃. At the same time, an anode-supported SOFC with NMO cathode presents a maximum power density of 864.9 mW·cm^-2 at 800℃. The above results demonstrate that NiMn₂O₄ is a potential cathode material for IT-SOFCs.     

Properties of CuMn1.5Ni0.5O4 spinel as high-performance cathode for solid oxide fuel cells

Spinel oxide cathode has made great progress in solid oxide fuel cells (SOFCs) because of its special characteristics different from perovskite. In this study, a spinel-structured SOFC cathode, CuMn_1.5Ni_0.5O₄ (CMN), is proposed. Rietveld refinement shows that CMN takes the cubic structure of the space group of P4₃32. CMN shows a high conductivity of about 70.0–91.2 S cm⁻¹ at 600–800 ºC in the air and exhibits good catalytic activity for oxygen. A symmetric cell with CMN-GDC composite cathode demonstrates a low Rp of 0.047 Ω cm² at 800 ºC. The charge transfer of oxygen is the rate-limiting process at lower temperatures. The performance test results of the button cell with CMN-GDC composite cathode are excellent, with high power densities of 1342.4 mW cm⁻² at 800 ºC. After a110h long-term test, the cell runs stably, and no microstructure damage is observed.     

掺杂与表面包覆对尖晶石型LiMn2O4电化学性能的影响

用固相法制备了Cr3 和F-同时掺杂的尖晶石型LiMn2O4正极材料,并对掺杂材料进行氧化铝表面包覆改性,用扫描电子显微镜和X射线衍射研究了材料的表面形貌和晶体结构,用充放电实验和交流阻抗技术测试了材料的电化学性能。结果表明:LiMn2O4在掺杂Cr3 和F-及表面包覆氧化铝后仍为尖晶石型结构,随掺杂和包覆量的增加,材料首次放电容量降低,但循环性能明显改善,其中未掺杂、掺杂量为0.10和表面包覆0.3%的氧化铝的材料室温首次放电容量分别为125.3 mA·h/g、117.5 mA·h/g和113.7 mA·h/g,循环25次后容量保持率分别为82.7%、91.5%和93.6%,而55℃下25次循环后放电容量及其保持率以表面包覆氧化铝的最佳,分别达到104.2 mA·h/g和92.1%。     

花状与颗粒状NiMn2O4纳米材料的制备及其超级电容性能

分别以尿素和氨水为沉淀剂,采用热溶剂法制备了多孔的花状NiMn₂O₄和颗粒状NiMn₂O₄纳米电极材料,采用 X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和N₂ 吸附-脱附等手段对NiMn₂O₄材料的物相、形貌结构和孔径分布进行了表征,并通过循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等方法测试了所制备材料的电化学性能。研究了沉淀剂对NiMn₂O₄材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明：以尿素为沉淀剂的NiMn₂O₄是由纳米片组成的花状结构,纳米片厚度为50～60nm,比表面积为104m²/g。在 1A/g 电流密度下比电容为1614F/g,在5A/g电流密度下,尿素为沉淀剂的花状NiMn₂O₄材料经1000次恒电流充放电后其比电容可达初始值的89%。以氨水为沉淀剂的多孔NiMn₂O₄为直径约30nm的纳米颗粒结构,颗粒间团聚严重,比表面积为91m²/g。在1A/g电流密度下比电容为1147F/g,在5A/g电流密度下,氨水为沉淀剂的颗粒状NiMn₂O₄材料经1000次恒电流充放电后其比电容可达初始值的80%。尿素为沉淀剂的花状NiMn₂O₄具有优越的超级电容性能。     

亚微米LiFe0.05Mn1.95O4正极材料的制备及电化学性能

采用固相燃烧法合成了亚微米单晶多面体LiFe_0.05Mn_1.95O₄正极材料。借助XRD、FE-SEM、TEM、XPS和恒电流充放电等手段对样品的结构、形貌、物相组成和电化学性能进行测试。结果表明,Fe掺杂未改变尖晶石型LiMn₂O₄的立方晶系结构,其{400}和{440}衍射峰相对应的晶面出现显著的择优生长,形成了形貌为{111}、{110}和{100}晶面的单晶去顶角八面体晶粒。LiFe_0.05Mn_1.95O₄正极材料表现出比纯LiMn₂O₄材料更为优异的电化学性能,在1C和5C时有着114.7mA·h/g、104.7mA·h/g首次放电比容量,10C倍率下经1000次循环后,容量保持率为83.9%。循环伏安与阻抗分析得出掺杂后的样品有着较大的锂离子扩散系数与较小的活化能。对5C倍率循环1000次后Fe掺杂样品的极片分析发现,其晶体结构基本无变化,适量的Fe掺杂能够有效抑制尖晶石型LiMn₂O₄在充放电循环过程中的Jahn-Teller效应以及Mn的溶解,提升材料的结构稳定性与容量保持率。     

Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料研究进展

尖晶石型LiMn_2O_4具有资源广、电压高、成本低、无污染、安全等优点,是具有良好发展前景的锂离子电池正极材料之一。由于在使用过程中Jahn-Teller效应、锰的溶解等引起其结构塌陷,制约了材料的应用,掺杂可以有效稳定LiMn_2O_4材料的结构、抑制容量衰减等,提高循环稳定性能。综述了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料的研究进展,展望了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4材料的发展前景。     

Preparation and properties of MgAl2O4 spinel ceramics by double-doped CeO2 and La2O3

Magnesium aluminate spinel (MgAl₂O₄) ceramics are high-performance and carbon-free materials widely used in both military and civilian fields. However, it is usually challenging to densify during the solid-state sintering process. The excellent properties of some rare earth oxides have been proved to promote the densification of MgAl₂O₄ spinel ceramics. But the mechanism of promoting sintering is not clear. In the present work, MgAl₂O₄ spinel ceramics have been successfully fabricated by co-doping CeO₂ and La₂O₃ via a single-stage solid-state reaction sintering. The effects of addition amounts of CeO₂ and La₂O₃ on phase compositions, microstructures, sintering characteristics, cold compressive strength, and thermal shock resistance of as-prepared MgAl₂O₄ spinel ceramics were systematically investigated. The results show that by co-doping CeO₂ and La₂O₃ can increase the defect concentration due to the lattice distortion. This could promote the movement of Al³⁺ and Mg²⁺ at high temperature, which is beneficial to the formation of more secondary MgAl₂O₄ spinel. t-ZrO₂ with more Ce⁴⁺ filling between spinel grains could prevent the growth of grains and promote the densification, besides the new-formed LaAlO₃ that was mainly distributed along the grain boundary of the MgAl₂O₄ phase, both of which were favorable for the formation of dense microstructure of MgAl₂O₄ spinel materials. At the same time, the formation of more secondary MgAl₂O₄ spinel and sintering densification also improve the mechanical properties of spinel ceramics. La³⁺ will segregate to the spinel grain boundary, preventing grain boundary movement and absorbing the main crack's fracture energy. With 3 wt% CeO₂ and 3 wt% La₂O₃ co-doping, the bulk density of the sample increased from 3.02 g∙cm⁻³ to 3.55 g∙cm⁻³; the apparent porosity decreased from 12.21% to 9.97%; the cold compressive strength increased from 172.88 MPa to 189.54 MPa; and the residual strength retention ratio after thermal shock increased from 84.92% to 89.15%.     

NiMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用水热法制备了NiMn₂O₄/还原氧化石墨烯（NiMn₂O₄/rGO）复合电极材料,研究了石墨烯对NiMn₂O₄/rGO材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明：NiMn₂O₄纳米片沉积在石墨烯片的表面,聚集现象消失。与纯NiMn₂O₄相比,NiMn₂O₄/rGO具有高的比表面积和优良的电化学性能。在1A/g时具有1375F/g的比电容,而纯NiMn₂O₄的比电容为924F/g。5000次充放电后,NiMn₂O₄/rGO在5A/g时的比电容保留率为90%,而NiMn₂O₄的比电容保留率为78%。NiMn₂O₄/rGO表现出良好的电容性能,作为超级电容器电极材料具有广泛的应用前景。     

尖晶石型LiMn2O4正极材料的最新研究进展

尖晶石型锰酸锂以成本低廉、资源丰富和良好的安全性能,成为动力锂离子电池的理想正极材料。但尖晶石LiMn2O4高温循环性能差限制了其应用。阐述了尖晶石LiMn2O4容量衰减的机理;详细介绍了国内外在LiMn2O4正极材料体相掺杂和表面包覆改性的研究进展,并对体相掺杂和表面包覆改性LiMn2O4正极材料电化学性能提高的机理进行了讨论。最后对尖晶石LiMn2O4正极材料今后的发展方向进行了展望。     

Li_(1.02)Mn_(1.92)Al_(0.02)Cr_(0.02)Mg_(0.02)O_(4-x)F_x尖晶石正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成了复合离子掺杂的尖晶石型锰酸锂Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O4-xFx(x=0,0.06)正极材料,并用XRD、CV、EIS和充放电测试等研究了其结构和电化学性能。结果表明,F与金属离子(Li、Al、Cr、Mg)的复合掺杂不仅提高了材料的比容量,还增加了尖晶石结构的稳定性,改善了材料的循环性能和可逆性能;充放电测试结果表明,Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O3.94F0.06具有优越的循环性能,常温下,以1/3C充放电的首次放电容量及50个循环后的容量保持率分别为117.9 mAh/g,96.9%。