非水系溶剂溶胶-凝胶法制备高性能LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料

采用溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂, 溶剂分别采用水、乙醇、乙二醇和丙三醇。通过TG/DSC进行样品的热性能分析, 确定样品的烧结条件为550℃预处理6 h, 750℃烧结24 h。XRD分析结果显示, 采用有机溶剂制备的样品, 018/110峰分裂明显, 但向小角度偏移, 说明样品的晶间距增大。SEM结果表明, 采用有机溶剂制备的样品, 平均颗粒尺寸0.4 μm, 小于采用水溶剂制备的样品颗粒尺寸0.5 μm。采用乙醇与乙二醇为溶剂制备的样品出现了部分大尺寸的单晶颗粒。电化学性能测试结果表明, 采用有机溶剂制备的样品的充放电性能要低于水作为溶剂的样品性能, 但是采用乙醇作为溶剂制备的样品, 首次放电容量(197.33 mAh/g)与水作为溶剂(200.66 mAh/g)制备的样品相当, 并且在1C倍率下50次循环, 容量保持率由水溶剂制备样品的87.1%增大至94.4%。大尺寸单晶颗粒的存在有利于NCA材料循环性能的提高。     

醇钙法和醇-水二元溶剂法制备亚稳态球霰石相CaCO3

提出了醇钙法概念, 并采用该方法制备了亚稳态球霰石相CaCO₃, 即利用CaCl₂溶解于乙醇形成的络合物与Na₂CO₃水溶液之间的反应制备球霰石相CaCO₃。主要研究了陈化时间和反应温度对产物晶相组成和颗粒形貌的影响, 并与相同条件下传统醇-水二元溶剂法制备CaCO₃进行了对比。X射线衍射(XRD)表征结果表明, 两种制备方法得到的产物中球霰石相的含量均随反应时间的延长和反应温度的升高而降低, 但是醇钙法得到的球霰石的含量远大于醇-水二元溶剂法, 且醇钙法得到的球霰石的稳定性也远优于醇-水二元溶剂法。SEM观察结果表明, 两种制备方法得到的产物中的球霰石和方解石颗粒均为其典型形貌, 即球状和菱方状。     

W18O49的制备及其电化学性能研究

缺陷型氧化钨(W₁₈O₄₉)是一种以纯态存在的非化学计量比的氧化物，以六氯化钨为钨源，甲醇、乙醇、异丙醇为溶剂，采用一步溶剂热法制备出不同形貌的W₁₈O₄₉。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪表征了W₁₈O₄₉的晶相结构、微观形貌及元素组成，并采用循环伏安法(CV)、恒电流充放电法(GCD)和交流阻抗法(EIS)分析了样品电化学性能。结果表明：使用不同溶剂制备的W₁₈O₄₉形貌差异较大，以乙醇作为溶剂制备的海胆状W₁₈O₄₉具有较大的比表面积(252.4m²/g)和良好的电化学性能。在电流密度为1A/g时比电容高达476.7F/g,高于甲醇、异丙醇作为溶剂制备的W₁₈O₄₉的比电容，且在完全润湿反应后当电流密度为2A/g时比电容为513F/g,可作为一种优异的电极材料。     

锂离子电池负极材料Ge4+掺杂Li4Ti5O12的制备及其电化学性能研究

以Ti(OC₄H₉)₄、CH₃COOLi·2H₂O和GeO₂为原料, 采用溶胶-凝胶法合成了尖晶石型Li₄Ti_5-xGe_xO₁₂(x=0、0.05、0.1、0.15)电极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电测试、循环伏安(CV)以及交流阻抗对材料进行结构、形貌及电化学性能表征。研究结果表明, 适量Ge⁴⁺掺杂不会改变Li₄Ti₅O₁₂的尖晶石结构, 但对其颗粒尺寸和形貌均产生影响。由于掺Ge⁴⁺后样品的颗粒尺寸减小, 使得Ge⁴⁺掺杂Li₄Ti₅O₁₂倍率性得到不同程度的提高。其中Li₄Ti_4.9Ge_0.1O₁₂显示出较好的倍率性和循环稳定性, 0.2C下的首次放电容量为172.43 mAh/g, 5C下循环100次后比容量为140.62 mAh/g, 容量保持率为97.3%。     

Pr掺杂Mg2SnO4纳米颗粒的制备及其光致发光性能

采用水热合成和低温煅烧两步法工艺制备了不同浓度(0~1.5mol%)镨掺杂锡酸镁, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及荧光光谱仪对合成的样品进行表征, 研究了Pr掺杂量对锡酸镁微观形貌的影响, 并讨论了其光致发光性能。结果表明, 所制备的Mg₂SnO₄: Pr³⁺为立方反尖晶石结构的立方纳米颗粒; 与未掺杂的Mg₂SnO₄相比, Pr掺杂浓度的增加使颗粒尺寸变大, 并使颗粒边角锐化。不同浓度Mg₂SnO₄: Pr³⁺的发射光谱表明Mg₂SnO₄: Pr³⁺样品中存在530、570 nm两处发射峰, 前者与Mg₂SnO₄基质中的氧空位有关, 后者由Pr元素³P₀-³H₅能级的跃迁造成。随着Pr掺杂浓度增加, 锡酸镁颗粒尺寸变大、发光中心增多, 使得Pr掺杂锡酸镁纳米颗粒在570 nm处的发光强度增强。     

纳米LiFePO4/C复合正极材料的溶剂热合成

采用乙二醇溶剂热法,以蔗糖为碳源,制备了橄榄石型纳米级LiFePO₄/C复合正极材料,对其物相、形貌、结构、成分和性能进行了表征。结果表明,所制备的纳米LiFePO₄/C的形貌为棒状,直径约为100 nm,结晶度高、分散性好。LiFePO₄的粒径细化和掺碳有利于提高LiFePO₄正极材料的电化学性能,其首次充放电比容量（0.1 C）分别为166 mAh·g^-1和164 mAh·g^-1,充放电电压平台分别为3.45 V和3.40 V;在5 C大倍率放电下,经过20次循环,其比容量保持率为95.4%。     

CoFe2O4-沸石复合催化剂的制备与优化

采用溶剂热法制备CoFe₂O₄-沸石复合材料，通过构建高分散的小纳米粒径CoFe₂O₄-沸石复合催化剂以提升其催化性能，并优化其合成条件。为测试该催化剂的催化性能，以铬黑T(EBT)为目标污染物，分析CoFe₂O₄及CoFe₂O₄-沸石复合材料活化过一硫酸盐(PMS)的效果。结合材料表征手段分析合成的催化剂的物象组成和微观形貌结构。实验结果表明：50 mL乙二醇和0.03 mol乙酸钠的条件下制备所得CoFe₂O₄粒径尺寸最小，为10.647 nm,晶粒纯度高，且0.2 g/LCoFe₂O₄和0.15 g/L PMS在30 min内对200 mg/L EBT的去除率达到73.95%。CoFe₂O₄纳米颗粒能较好地分散负载在沸石表面，形成复合催化剂，其中0.2 g/L CoFe     

微波辅助溶剂热法制备磷酸钙微球和多面体

磷酸钙材料具有良好的生物相容性, 被广泛应用于生物材料领域。本研究以Ca(CH₃COO)2、NaH₂PO₄?2H₂O和双亲嵌段共聚物PLA-mPEG为原料, 通过微波辅助120℃水热反应30 min, 合成了自组装结构磷酸钙微球。以相同的反应原料, 在水和乙二醇混合溶剂中, 通过微波辅助120℃溶剂热反应30 min, 制备了具有多面体结构的磷酸钙。通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TG)对所制备样品的物相和形貌进行了表征。研究发现乙二醇的加入对磷酸钙的结构和形貌具有显著的影响。以牛血红蛋白为模型, 研究了所制备的两种不同磷酸钙材料的蛋白吸附效果。磷酸钙材料的牛血红蛋白吸附量随装载溶液中牛血红蛋白浓度的增加而增大, 随样品制备过程中的乙二醇加入量的增加而减小。     

Au修饰SnO2复合纳米材料的制备和气敏性能

以氯金酸和乙酰丙酮氯化锡为主要材料,通过一步水热法制备了SnO₂和Au修饰的SnO₂（Au/SnO₂）纳米粒子.使用TEM、EDS、XRD和XPS等手段对样品的形貌、组成及结构进行表征,研究了两种材料对乙醇的气敏性能.结果表明,两种纳米颗粒的尺寸都比较均一,平均直径约为9-12 nm;SnO₂为四方金红石结构,Au为面心立方结构;在Au/SnO₂样品中,Au与SnO₂的重量比为2.6%,Au元素主要以Au⁰的价态存在并含有少量的Au³⁺价态;与纯SnO₂纳米粒子相比,Au修饰可显著提高气敏元件对乙醇响应的灵敏度和选择性。     

NH4HCO3用量对Ni/La10Si5.8Mg0.2O26.8阳极微观结构的影响

磷灰石型硅酸镧是新型的氧离子导体。本研究采用柠檬酸-硝酸盐溶胶-凝胶法制备磷灰石型硅酸镧(La₁₀Si_5.8Mg_0.2O_26.8)纳米粉末, 将其与NiO纳米粉末按4:6的质量比、并添加不同量的NH₄HCO₃造孔剂进行混合, 通过在1400℃温度下烧结及在600℃氢气中还原制备Ni/La₁₀Si_5.8Mg_0.2O_26.8多孔复合阳极。采用XRD和SEM对样品进行了物相和表面微观形貌表征。采用阿基米德排水法和交流阻抗谱测定了样品的孔隙率和阳极片的室温电阻。实验结果表明, 多孔复合阳极片不含微观裂纹, 未还原陶瓷样品的平均热膨胀系数为10.7×10^-6 K^-1。随着NH₄HCO₃造孔剂加入量的增加, Ni、磷灰石型硅酸镧的晶粒尺寸及气孔尺寸减小, 孔隙率增加, 孔隙率为30%~45%; 阳极电阻先降低后增加。综合考虑阳极片的物相、表面微观形貌、孔隙率和电阻, 以加入30wt% NH₄HCO₃造孔剂所制得的阳极片最佳。     

Flame spray synthesis of ZrO2 nano-particles using liquid precursors

This paper studies the feasibility of using flame spray to produce ZrO₂ nano-particles using a liquid precursor. The effects of varying precursor concentrations and ratio of diluting medium on the phase composition, size and morphology of ZrO₂ nano-particles are discussed. The morphology and size of the ZrO₂ nano-particles was very much dependent on the precursor concentration. The solvent ratio of H₂O:ethanol also played a part in determining the characteristics of the ZrO₂ nano-particles. The nano-particles had the best characteristics when the precursor concentration was low and ethanol (added as solvent) content was high. In particular, the best characteristics were obtained using precursor concentration of 0.25 M, H₂O:ethanol ratio of 0:1. The nano-particles had very small particle size (50 nm), relatively high specific surface area (28.6 m²/g) and high degree of crystallinity. However, particles synthesized tend to be agglomerated.     

CoSeO3化合物的制备及对阴极氧还原的催化性能

以Co₄(CO)₁₂和Se为原料, 采用低温回流方法在乙二醇介质中合成了CoSeO₃化合物。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和旋转圆盘电极(RDE)技术表征合成的化合物微观形貌、结构特征和电化学性能。这种化合物主要由单斜结构的CoSeO₃•H₂O晶粒组成, 粒径大小约为26.7 nm, 具有规则的晶体外形。在25℃, 0.5 mol/L H₂SO₄电解液中, CoSeO₃化合物对氧还原反应(ORR)表现出明显的电催化活性, 开路电位为0.80 V(vs NHE)。根据Koutecky-Levich方程计算出每个氧分子还原过程转移的电子数约为3.8。在0.64~0.76 V(vs NHE)电位范围内, 测得催化剂的传递系数、Tafel斜率和交换电流密度分别为0.50、119 mV和1.98×10^-6 mA/cm²。CoSeO₃化合物的催化活性和电化学稳定性也与商品Pt催化剂进行了比较。     

固相化学法制备纳米Ce0.75Zr0.25O2粉体的表征及应用（英文）

以Ce2(CO)3,ZrOCl2.8 H2O和H2C2O4.2 H2O为原料,第一次成功地采用了机械力活化固相化学法制备纳米Ce0.75Zr0.25O2粉体。以XRD、TEM分析及XPS等测试手段对Ce0.75Zr0.25O2粉体的结构和形貌进行了表征,结果表明,产物为单一立方相的球形粉体,平均粒径小于20nm,比表面积为85.4m2/g。通过TG-DTA分析,对合成过程中可能发生的化学反应机理进行了分析。对Ce0.75Zr0.25O2氧化物固溶体在三效催化剂中的活性进行了评价。     

溶剂热法制备Cu2ZnSnS4粉末及其表征

采用溶剂热法, 以CuCl₂·2H₂O、Zn(Ac)₂·2H₂O、SnCl₄·5H₂O作金属源, 硫脲作硫源, 乙二醇作溶剂, PVP作表面活性剂, 制备了Cu₂ZnSnS₄(CZTS)粉末。利用XRD、SEM、Raman、TEM、EDS、UV-Vis吸收光谱探讨了反应温度和反应时间对制备CZTS粉末的相结构、成分、形貌以及光学性能的影响。结果表明: 反应温度和反应时间对CZTS粉末的颗粒形貌和光学性能影响较大, 最佳合成温度为230℃, 反应时间24 h。该条件下生成的CZTS粉末相较为纯净、结晶完全, 形貌为表面嵌有薄片的微球, 各元素原子比接近化学计量比, 光学带隙为1.52 eV, 与太阳能电池所需的最佳带隙接近。并对其形成机理进行了初步探讨。     

膨胀石墨/五水硫代硫酸钠相变储能复合材料热性能

五水硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃·5H₂O）相变储能材料具有较高的相变潜热、储能密度等,但Na₂S₂O₃·5H₂O存在过冷和相分离,性能较不稳定。添加成核剂K₂SO₄、CaSO₄·2H₂O、Na₄P₂O₇·10H₂O和强化传热材料膨胀石墨（EG）进行改性,制备得到性能稳定的EG/Na₂S₂O₃·5H₂O相变储能复合材料。测试结果显示:K₂SO₄对Na₂S₂O₃·5H₂O的成核性较差,CaSO₄·2H₂O、Na₄P₂O₇·10H₂O均有较好的成核作用,可明显降低Na₂S₂O₃·5H₂O过冷度,但CaSO₄·2H₂O体系不稳定,添加3.0%质量分数的Na₄P₂O₇·10H₂O可使Na₂S₂O₃·5H₂O过冷度降低至1℃以内,0.5%~2.0%质量分数的EG可使其过冷度降低至2℃左右,7.0%质量分数的EG可完全消除体系的相分离。复合相变材料的较优组成为7.0%的EG、3.0%的Na₄P₂O₇·10H₂O和90.0%的Na₂S₂O₃·5H₂O。此时,EG/Na₄P₂O₇·10H₂O/Na₂S₂O₃·5H₂O复合材料相变潜热为192.5 kJ·kg-1,相变时无液态泄露,无相分离,储热时间比纯物质缩短22.3%,放热较快。      

一种新型球状纳米氧化铁的制备

以Fe(NO₃)₃·9H₂O为原料、以尿素为沉淀剂,用热解前驱体法制备出直径为40~60 nm的球状纳米氧化铁。使用XRD、SEM和EDS等手段对其表征,研究了Fe³⁺浓度、反应温度等因素对纳米氧化铁的粒径和形貌的影响、确定了球状纳米氧化铁的制备条件并分析了球状纳米氧化铁的形成机理。结果表明：随着Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液温度的提高纳米氧化铁的结晶度随之提高、粒径增大。Fe(NO₃)₃·9H₂O的浓度对纳米氧化铁样品的粒度和形貌的影响不大。球状氧化铁纳米的形成机理是：铁源在水热条件下水解和结晶生成棕黄色絮状沉淀FeOOH,FeOOH在高温高压条件下溶解和再结晶生成了球状纳米氧化铁。     

特殊形貌磷酸锆钠粉体的制备与表征

采用水热法、以八水合氧氯化锆和多聚磷酸钠为原料、水为介质, 一步制备出了单相Na₂Zr(PO₄)₂粉体。利用XRD、SEM、TG-DSC等检测方法, 系统地考察了水热条件和煅烧温度对磷酸锆钠粉体微观结构的影响。结果表明, 原料摩尔配比为n(ZrOCl₂•8H₂O) : n(Na₅P₃O₁₀)=1:2、无需调变pH值的中性条件下, 于140℃水热14 h, 即可制得分散性较好、尺寸较均一、由片组装而成的类线团形貌的Na₂Zr(PO₄)₂粉体; 适当延长水热时间和提高水热温度均有利于粉体的形成, 且温度越高, 形成该粉体所需水热时间越短。高温煅烧会使Na₂Zr(PO₄)₂粉体发生热分解, 其形貌也被破坏。利用生长基元模型解释了水热法生成该磷酸锆钠粉体的机理。     

Solution-phase synthesis of smaller cuprous oxide nanocubes

Smaller cuprous oxides (Cu₂O) nanocubes were synthesized by solution-phase method at 160 °C, using ethylene glycol reducing Cu(NO₃)₂·3H₂O with poly(vinylypyrrolidone) (pvp) as capping agent. The Cu₂O nanocubes were characterized by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), selected area electron diffraction (SAED) and X-ray powder diffraction (XRD). SEM showed that most of Cu₂O nanocubes were uniform and monodisperse, with the average edge length about 130 nm. The TEM results were consistent with the SEM results. Selected area electron diffraction (SAED) suggested that as-prepared Cu₂O nanocubes were single crystalline. The geometric shape and size of Cu₂O nanoparticles were greatly affected by the presence of PVP and its molar ratio (in repeating unit) relative to copper nitrate, temperature and the concentration of Cu(NO₃)₂·3H₂O. The mechanism of Cu₂O nanocubes formation was also discussed.