锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2研究进展

锂离子电池具有循环寿命高、无记忆效应等优点, 被广泛应用于电子消费产品及电动汽车等诸多领域。伴随着国内电动汽车的快速发展, 对锂离子电池的能量密度、安全性能、成本、热稳定性、循环寿命等提出了更高的要求。电池性能的提升取决于电极材料的改善, 而正极材料作为锂离子电池的核心组成部分, 将直接影响整个电池的性能。高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(以下简称为NCM811)由于极高的放电比容量(>200 mAh/g)而吸引了越来越多人的关注。但是, NCM811较差的热稳定性、循环倍率性以及安全性限制了它在实际中的大规模应用。本文结合NCM811的晶体结构、合成方法以及目前存在的主要问题, 阐述了近几年国内外改善NCM811的电化学性能研究, 并重点介绍表面包覆、离子掺杂和添加剂改性技术对NCM811电化学性能的影响。     

V2O5/g⁃C3N4催化剂的制备及其模拟油中硫化物的脱除

以三聚氰胺、偏钒酸铵、硼酸为前驱体,通过煅烧法制备V₂O₅/g⁃C₃N₄催化剂。采用XRD、FT⁃IR、XPS、SEM和BET等技术对催化剂的结构与形貌进行表征。以V₂O₅/g⁃C₃N₄为催化剂,乙腈为萃取剂,H₂O₂为氧化剂对模拟油中二苯并噻吩（DBT）的脱除进行考察。探究了反应温度、催化剂质量、萃取剂体积、n(H₂O₂)/n(S)以及不同硫化物等因素对脱硫效果的影响。在模拟油体积为5.0 mL、萃取剂乙腈体积为3.0 mL、n(H₂O₂)/n(S)=8、催化剂质量为0.02 g、反应温度为30 ℃和反应时间为60 min的最佳条件下,DBT的脱除率达到91.9%,经过5次催化剂再生后脱硫率仍可以达到85.7%。     

Mg2+掺杂对富锂层状氧化物材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的影响

Mg²⁺作为一种电化学惰性的阳离子,由于其离子半径(0.072 nm)与Li⁺的离子半径(0.076 nm)相近,因此被广泛应用于取代富锂层状氧化物(LLOs)材料中Li⁺的位置。然而,Mg²⁺对LLOs材料晶体结构的影响还存在争议。利用溶胶凝胶法成功制备了一系列Mg²⁺掺杂富锂正极材料Li_1.2-xMg_xMn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂,通过X射线衍射仪和X射线光电子能谱等对其晶体结构和元素价态进行了系统的研究。结果表明,Mg²⁺掺杂导致LLOs材料晶胞参数的增加。通过与Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂材料的电化学性能对比发现,Mg²⁺掺杂有效地提高了LLOs材料的电化...     

BAPO-5分子筛的合成与表征

采用静态水热合成法,活性胶液中各组分摩尔比为n(B₂O₃)/n(Al₂O₃)/n(P₂O ₅)/n(模板剂)/n (H₂O)=x∶y∶1.5∶2∶240合成了系列硼铝磷酸盐分子筛BAPO-5。利用XRD,SEM,BET,FT-IR和MASNMR 等方法对BAPO-5分子筛进行了多角度表征。结果表明,当活性胶液中02O₃)/n(Al₂O₃)<0.08时, 可合成出不同硼含量的BAPO-5,BAPO-5与未添加杂原子B的AlPO₄-5具有相同的晶体结构;BAPO-5的比 表面积和比孔容均随B含量的增加而增大,表明BAPO-5中的硼为分子筛的骨架阳离子元素;BAPO-5骨架中的 Al和P的配位环境为AlO₄ 和PO ₄,杂原子B的引入并未引起分子筛的骨架阳离子元素Al和P的配位环境和结构 类型的改变;此外,合成的BAPO-5具有规整的六方棱柱晶体外形。     

基于CeO2/V2CTx纳米复合材料的的电化学传感器用于羟基自由基的检测

羟基自由基(·OH)的检测在人类各种疾病的发病研究进展中起着重要作用。目前基于电化学方法检测·OH的研究主要集中在有机材料载体方面。由于有机载体在极端环境中容易降解,导致以有机材料为载体的传感器稳定性和重复性都很差。虽然有一些基于无机传感材料用于·OH的检测,对于稳定性与重复性的改善成效显著,但是其有效活性位点数和导电性能的提升仍有很大的空间。通过简单的超声方法成功合成了CeO₂/V₂CT_x纳米复合材料,构建了用于·OH检测的电化学传感器,该传感器具有良好的选择性和较宽的线性范围(0.3～6 mmol/L),对·OH的检测限低至0.48μmol/L。传感性能的提高可以从2个方面解释:(1)由于V₂CT_x丰富的官能团使得·OH能够被快速吸附,从而引发具有双重氧化态(即Ce³⁺和Ce⁴⁺)的CeO₂产生电化学反应信号;(2) V₂CT_x的高导电性为电信号的长距离传输提供了途...     

利用理论与实验结合确定WB2的晶体结构

过渡金属硼化物一直作为多功能硬质材料被广泛应用于工业生产中,但目前尚有一些材料的晶体结构受到争议。这些材料利用常规的测试方法（XRD、EDS等） 不能对其进行区分,需要利用复杂且昂贵的测试手段来确定。合成纯相的材料也是一个难题,这对样品晶体结构的确定带来了更大的麻烦。利用高温高压法合成了曾经具有争议晶体结构的WB₂。利用理论和实验相结合的方法确定了其晶体结构为WB₂而不是W₂B₅。 此种方法对确定具有争议晶体结构材料的晶体结构具有重要的指导意义。     

Al2O3抗热震陶瓷的研究进展

为了增进对Al₂O₃抗热震陶瓷发展动态的了解,为Al₂O₃抗热震陶瓷的制备提供设计依据,针对Al₂O₃抗热震陶瓷的常用抗热震性测试方法,Al₂O₃陶瓷微观结构、表面条件、尺寸对抗热震性的影响,利用第二相法提高Al₂O₃陶瓷抗热震性的可行性,以及多孔Al₂O₃抗热震陶瓷的研究进展等方面进行了评述.在Al₂O₃陶瓷中添加ZrO₂、稀土化合物、低热膨胀系数组元或高热导率组元等可以改善Al₂O₃陶瓷的抗弯强度、断裂韧性、弹性模量等力学性能和(或)热膨胀系数、热导率等热学性能,从而起到提高Al₂O₃陶瓷抗热震性能的作用.叠层Al₂O₃复合抗热震陶瓷将成为今后的一个研究方向.     

Fe3O4/SnS2的制备及其催化性能研究

为提高Fe₃O₄的类芬顿效果,基于光助类芬顿催化氧化技术,在共沉淀法制备Fe₃O₄的基础上采用醇热法制备能高效降解亚甲基蓝的Fe₃O₄/SnS₂催化剂。建立了以Fe₃O₄/SnS₂为催化剂的光助类芬顿催化氧化体系,分析不同制备及降解条下Fe₃O₄/SnS₂的类芬顿活性,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对Fe₃O₄/SnS₂材料进行表征。结果表明：当Fe₃O₄和SnS₂物质的量比为1∶1时,Fe₃O₄/SnS₂的催化效果最好;亚甲基蓝溶液pH为3.0、Fe₃O_...     

高温固相法合成尖晶石型Li4Ti5O12及其性能研究

以Li₂CO₃ 和TiO₂ 为原料,以乙醇为分散剂,采用高温固相方法合成Li₄Ti₅O₁₂锂离子电池负极材 料,利用XRD、SEM 和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行了表征。系统考察了热处理 温度对Li₄Ti₅O₁₂负极材料结构及电化学性能的影响,同时也研究了锂的投料量对Li₄Ti₅O₁₂电化学性能的影响。在 1.0~2.2V(vs.Li/Li ⁺ )范围内,以0.1mA/cm² 的电流密度对最佳工艺条件下合成的Li₄Ti₅O₁₂负极材料进行了恒 电流充放电测试。其首次放电比容量为167mAh/g,经过30周充放电循环后放电比容量几乎没有衰减,表现出较 大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

CuCr2O4催化剂形貌特征与其SCR脱硝性能的关系

分别制备形貌为多面体状、颗粒状、球状的尖晶石型CuCr₂O₄催化剂,测试对比不同形貌CuCr₂O₄催化剂的SCR脱硝性能. 结果表明,多面体状CuCr₂O₄的催化活性最好,且在157 ℃时脱硝效率达到50%,在225~320 ℃脱硝效率超过99%,具有良好的抗硫、抗水性能. 脱硝活性由大到小依次为多面体状CuCr₂O₄、颗粒状CuCr₂O₄、球状CuCr₂O₄. 采用表征技术分析微观形貌对CuCr₂O₄脱硝性能的影响. N₂吸附-脱附结果显示,多面体状CuCr₂O₄具有最大的比表面积(25.5 m²/g)和最大的孔容积(0.154 cm³/g);X射线光电子能谱(XPS)结果显示,多面体状CuCr₂O₄相较于其他形貌拥有更高比例的表面活性氧(49.5%)和Cu⁺(16.2%);NH₃-程序升温脱附(NH₃-TPD)结果显示,多面体状CuCr₂O₄拥有最高表面酸浓度(0.12 mmol/g)及酸强度;H₂-程序升温还原(H₂-TPR)结果显示,多面体状CuCr₂O₄表面活性物种最易还原且数量最多(3.69 mmol/g),使得SCR反应在低温段更易进行. 多面体状CuCr₂O₄的高表面酸性与氧化还原性,使其具有良好的脱硝性能.     

Fe3O4包覆多壁碳纳米管复合蓄冷工质凝固行为

为解决传统冰蓄冷工质过冷度大、凝固效率低的问题，基于化学共沉淀方法，引入酸处理和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecylbenzene sulfonate,SDBS)，制备了高稳定Fe₃O₄包覆多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube,MWCNT)纳米复合材料．通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和红外光谱对物相进行表征，并对H₂O、SDBS+H₂O、MWCNT+H₂O、MWCNT+SDBS+H₂O、MWCNT-Fe₃O₄+H₂O和MWCNT-Fe₃O₄+SDBS+H₂O等水基蓄冷工质的相变凝固特性进行研究．结果表明，经过界面修饰的复合材料稳定性好，Fe₃O₄粒径为10.87 nm;MWCNT纳米材料可作为成核基底...     

Ca1-3x/2Al2Si2O8:xEu3+荧光粉的发光和光温传感特性

为了探究稀土离子掺杂铝硅酸盐的光温特性,本文采用燃烧合成法制备了系列荧光粉材料Ca_1-3x/2Al₂Si₂O₈:xEu³⁺。X射线衍射结果表明掺杂Eu³⁺离子不会改变基质CaAl₂Si₂O₈的晶体结构。荧光光谱结果表明该荧光粉在近紫外光区域具有较强吸收,当被波长为393 nm的近紫外光激发后,其最大特征发射峰为611 nm,且Eu³⁺离子的最佳掺杂浓度为0.05。利用上升时间测温法研究了CaAl₂Si₂O₈:Eu³⁺荧光粉的光温传感特性,结果表明:随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,上升时间单调递减,但当掺杂掺杂超过0.100时就会发生淬灭。Ca_0.985Al₂Si₂O₈:0.01Eu³⁺的相对灵敏度随温度的升高先增大后减小,并在520 K时达到最大值（0.024 K^-1）。上述研究表明该荧光粉具备优异的温度传感性能,在测温领域具有广泛的应用前景。     

AgSbSe2热电材料研究进展

组成元素无毒且储量丰富的AgSbSe₂热电材料因其本身低的热导率使其具有高热电应用潜质,但低电导率导致ZT值低。本文给出了AgSbSe₂热电材料的晶体结构、电子结构及基本物性;综述了近年来提高该材料热电性能的主要策略,如掺杂、空位、复合等;并指出提高载流子迁移率是进一步提高AgSbSe₂热电性能的关键。     

CH3CONH2/ZnCl2低共熔溶剂脱除模拟油中的硫化物

在110℃下,加热搅拌乙酰胺和氯化锌混合物制备了CH₃CONH₂/ZnCl₂低共熔溶剂,对其结构进行 了电喷雾电离质谱分析、红外分析和黏度分析。以CH₃CONH₂/ZnCl₂作为萃取剂和催化剂,H₂O₂作为氧化剂,氧 化脱除模拟油中的噻吩硫化物。对n(ZnCl₂)/n(CH₃CONH₂)、n(H₂O₂)/n(S)、反应温度、剂油体积比和不同硫化 物对脱硫率的影响进行了考察。在模拟油体积5mL、n(ZnCl₂)/n(CH₃CONH₂)=0. 4、n(H₂O₂)/n(S)=8、剂油体 积比1∶3、反应温度70℃、反应时间200min的最佳条件下,二苯并噻吩的脱除率达到87. 12%。经过5次循环之 后,脱硫率略有降低。     

Ce3+共掺杂BaZn1.06Al9.94O17: Tb3+荧光粉的发光性质及其能量传递机

采用高温固相法合成了BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺,Ce³⁺荧光粉,并对其发光性能和能量传递机理进行了研究.研究结果表明:由于Tb³⁺离子的4f⁸ → 4f⁷5d¹跃迁,使得BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺的激发带中心位于230 nm处.共掺杂Ce³⁺离子后,BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺的激发光谱出现了明显的红移,在240～320 nm范围内的宽带激发归因于Ce³⁺离子的4f → 5d跃迁.由于Ce³⁺与Tb³⁺离子发生了能量传递,使得BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺,Ce³⁺中Tb³⁺离子的⁵D₄ → ⁷F_J(J=6、5、4和3)发射峰的发光强度比未掺杂Ce³⁺离子时提高了约15倍.因此,制备的BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺,Ce³⁺荧光粉可望在照明、显示器件等应用中具有良好的应用价值.     

毛柄金钱菌碳材料修饰电极测定过氧化氢

以毛柄金钱菌为碳前驱体制备了一种生物质多孔碳材料(BPC), 并将其修饰到玻碳电极(GCE)表面,以此构筑了一种电化学传感器(BPC/GCE).采用扫描电镜(SEM)、 X射线粉末衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 拉曼(Raman)光谱和氮气吸附 - 脱附测试对BPC的形貌和结构进行了表征.运用循环伏安法(CV)、 交流阻抗法(EIS)及电流 - 时间曲线研究了过氧化氢(H₂O₂)在该传感器上的电化学行为.结果显示,基于BPC/GCE电极的H₂O₂传感器在15～300 μmol/L范围内, H₂O₂的浓度与传感器信号呈线性关系,检出限为 7.5 μmol/L,且抗干扰能力强.利用所制备的H₂O₂传感器检测人尿中的H₂O₂显示,其加标回收率为95.9%～101.2%,相对标准偏差为2.8%～8.7%,因此该方法可用于人体液中H₂O₂的检测.     

可见光催化剂氧化铋的改性研究进展

氧化铋(Bi₂O₃)作为重要的半导体光催化材料,由于特殊的电子结构和优良的可见光响应性能,被认为是一种很有前景的可见光光催化剂,在光催化处理废水方面显示了良好的应用前景。但因Bi₂O₃光催化性能较低限制了它的应用,因此研究者对其进行改性,期望获得性能优越的Bi₂O₃光催化材料。综述总结了表面形貌调控、表面修饰、金属离子修饰以及半导体复合等几种改性方法,并对改性Bi₂O₃光催化材料的发展前景进行了展望。     

基于NiFe2O4/BaTiO3复合摩擦材料的输出性能

摩擦材料是摩擦纳米发电机(TENG)的关键部件之一.将NiFe₂O₄/BaTiO₃纳米颗粒填充到聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)中,研究两种无机材料作为填料对发电机输出性能的影响,以获得具有更高输出性能的柔性摩擦纳米发电机.研究发现,NiFe₂O₄与BaTiO₃陶瓷颗粒均为多晶结构且结晶良好,两种纳米颗粒均能有效增强PDMS的电输出值,尤其NiFe₂O₄/BaTiO₃/PDMS复合膜的输出电压明显高于PDMS膜,且质量比为7.5∶2.5∶90的NiFe₂O₄/BaTiO₃/PDMS复合膜具有最高的输出电压值.     

等离子体辅助制备的Co3O4光催化甲苯净化性能研究

等离子体改性是提高催化材料性能的有效途径。利用水热法合成了Co₂(OH)₂CO₃前驱体，通过氧气低温等离子体技术，制备了表面改性的Co₃O₄催化剂(Co₃O₄-P)，并对其进行了XRD、O₂-TPD、H₂-TPR、SEM、TEM、XPS、FTIR、Raman和UV-Vis等表征。结果表明，等离子体处理可以降低Co₃O₄中Co元素的平均价态，在其表面形成更多的缺陷点位，降低Co₃O₄的Co-O键能，增强其低温还原性能；在全太阳光谱的光强为776 mW/cm²、反应空速为30 000 mL/(g·h)、甲苯质量分数为500μg/g的测试条件下，Co₃O₄-P的甲苯降解率为100.0%,其值约为通过焙烧法制备的Co₃O     

不同Fe含量改性CeO2纳米管负载金催化CO氧化

为了提高CO氧化的活性,改善其催化性能,制备了不同含量Fe改性的CeO₂纳米管(CeO₂NTs)负载金催化剂,探究了载体(Fe_0.1Ce_0.9O₂NTs和Fe_0.2Ce_0.8O₂NTs)中Fe含量的变化对于催化CO氧化的性能影响。采用不同n(Fe)/n(Ce)比例(1∶9和2∶8)的Fe_xCe_1-xO₂纳米管作为载体,将金纳米颗粒(Au NPs)负载在载体上。研究表明:适量的Fe离子(n(Fe)/n(Ce)=1∶9)掺杂有利于活性的提高,掺杂10%Fe的催化剂在110 ℃即可使CO 完全氧化。通过H₂-TPR 等表征手段发现,当Fe的含量为10%的时候,催化剂的还原温度比Au/Fe_0.2Ce_0.8O₂NTs更低,适当的Fe含量(10%)可以降低CeO₂的表面氧活性物种的还原温度,这些都使得 Au/Fe_0.1Ce_0.9O₂NTs比Au/Fe_0.2Ce_0.8O₂NTs的催化活性更好,可以在更低的温度下(110 ℃)将CO完全转化。