阴极等离子体电解沉积铁镍/氮掺杂碳及其电催化产氧

目的 提高阳极产氧催化剂的催化活性与稳定性,降低电解水制氢能耗。方法 在含尿素、甲酰胺及三乙醇胺的有机体系电解液中,采用阴极等离子体电解沉积技术于TC4钛合金表面沉积了FeNi/N掺杂碳膜层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)及X射线光电子能谱仪(XPS),对所合成材料的物相组成、形貌及表面元素价态进行表征。采用三电极体系,所合成膜层作为工作电极,铂丝与饱和甘汞电极分别作为对电极与参比电极,通过线性扫描伏安法(LSV)、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱及计时电位法于1.0 mol/L KOH溶液中评价了所合成材料的电催化产氧活性与稳定性。结果 所合成膜层物相主要由FeNi、N掺杂碳构成,表面呈粗糙多孔结构,电解沉积70 min所得FeNi/N掺杂碳在10 mA/cm²下的析氧过电位为0.20 V,显著低于反应10、40、100 min下所得样品,产氧性能优于贵金属IrO2和RuO2,同时该样品呈现出较低的电荷转移电阻(1.75 Ω)和塔菲尔斜率(38.3 mV/dec),以及优异的稳定性。结论 膜层表面粗糙多孔结构可有效增强传质,并为电催化产氧提供丰富的活性位点,进而改善其产氧性能。此外,材料简易的制备方法及自支撑结构可简化电极制备成本,使其在电解水领域表现出潜在的应用前景。     

锂离子电池复合正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C的制备及性能研究（英文）

通过共沉淀法合成了层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,并用柠檬酸包覆在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C表面制备出一系列的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C复合材料。利用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线衍射(XRD)对未包覆样品和复合材料进行表征,采用恒流充放电和交流阻抗技术对其电化学性能进行测试。XRD分析结果表明,碳包覆没有改变LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C的晶形结构;C包覆量为5%(质量分数)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2样品展现出优良的电化学性能,在2.8~4.6V电压范围内,0.1C倍率充放电条件下,其首次放电比容量为174.2mAh·g-1,远高于未包覆样品的156.7mAh·g-1。     

微乳液合成法制备锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4/C

利用微乳液法在温和条件下合成Li_2FeSiO_4/C的前驱体,煅烧后得到蠕虫形纳米Li_2FeSiO_4/C正极材料。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行表征。通过恒流充放电对材料的电化学性能进行测试。结果表明,采用此法合成的前驱体在700℃煅烧9 h得到的蠕虫形Li_2FeSiO_4/C在室温、1.5~4.8 V的电压范围内,于C/16、C/8和1C倍率下的首次放电容量分别为140.1,139和94.0 mAh/g,循环20次后的容量保有率分别为96.4%,81.2%和73.5%。该样品具有良好的循环稳定性与倍率性能。     

前驱体预包覆合成磷酸铁锂正极材料

通过对原料二水磷酸铁的预包覆处理,合成碳包覆磷酸铁锂材料。采用了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对合成的磷酸铁锂材料结构和微观形貌进行表征,同时考察了其电化学性能。结果表明,对磷酸铁进行碳预包覆能有效提高最终合成产物的电化学性能,在对磷酸铁原料进行1.34%碳含量的包覆后,以此为原料合成磷酸铁锂材料,得到的磷酸铁锂材料含碳量为2.38%时,10C放电容量达到120.7mAh/g。     

溶液法合成锂离子纳米Li_2FeSiO_4/C电池正极材料(英文)

以蔗糖为碳源,利用溶液法在温和条件下合成Li2FeSiO4/C的前驱体,煅烧后得到纳米球形Li2FeSiO4/C正极材料。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料的结构和形貌进行表征。通过恒流充放电对材料的电化学性能进行测试。结果表明,采用此法合成的前驱体在700°C煅烧9h得到的纳米Li2FeSiO4/C在室温、1.5~4.6V的电压范围内,于C/20倍率下前3次放电容量达到166mA·h/g,30次循环后容量仍保持有158mA·h/g,容量保持率达95%,表明其具有良好的电化学性能。     

双碳源制备磷酸钒锂及其电化学性能研究

以葡萄糖为主碳源,抗坏血酸(AA)为辅助碳源,采用固相法合成了倍率性能优良的碳包覆磷酸钒锂(LVP/C-AA)复合正极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试表征了材料的物相、形貌、结构和电化学性能。结果表明,添加少量的抗坏血酸为辅助碳源,对Li3V2(PO4)3晶体结构没有明显的影响,但能明显提高Li3V2(PO4)的高倍率性能。LVP/C-AA在5 C时的首次放电比容量可达162.4 mAh g-1,100次循环后容量保持率高达80.4%。     

合成温度对LiFePO_4/C复合材料电化学性能的影响

以FePO4为铁源、Li2CO3为锂源、聚丙烯为还原剂和碳源,采用一步固相法合成原位碳包覆磷酸亚铁锂(LiFePO4/C)复合材料,研究合成温度对材料LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和拉曼光谱技术对合成产物的晶体结构、表面形貌和碳结构进行表征,通过电化学阻抗谱(EIS)和充放电测试对材料的电化学性能进行测试和分析。结果表明:在600～750℃温度范围内都可合成纯LiFePO4/C复合材料,随着合成温度的升高,材料颗粒尺寸和石墨化程度都将增大;600℃保温8h合成的材料颗粒尺寸为100～500nm,其1C放电比容量达到144.2mA·h/g,5C放电比容量达到119mA·h/g。     

锂离子电池用LiVPO4F/C基正极材料的制备和性能（英文）

将H2C2O4·2H2O,NH4H2PO4,NH4VO3和LiF通过球磨反应、烧结,合成了LiVPO4F/C基正极材料。在这个过程中,草酸起还原剂和碳源的作用,利用热重、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和碳-硫分析等手段对合成的前驱体和材料进行检测和分析。XRD分析表明,球磨反应后所得到的前驱体为无定形态,而烧结后的材料中除了LiVPO4F的衍射峰外,还存在Li3V2(PO4)3和V2O3衍射峰。材料颗粒均匀,尺寸约2μm。透射电镜分析表明,合成的材料颗粒表面包裹着一层约2nm厚的无定形碳。在截止电压3.0～4.4V时,合成的材料在0.1C和10C倍率下的放电比容量分别为151.3和102.5mA·h/g。在10C倍率下循环50次后容量保持率为90.4%。在LiVPO4F和Li3V2(PO4)3的循环伏安曲线中可以明显看到V3+/V4+的氧化还原峰。     

生物模板法制备MnO/C复合材料及其储锂性能研究

以天然的柚子皮为生物模板,高锰酸钾为锰源,通过化学浴(CBD)方法和后续煅烧处理制备MnO/碳(MnO/C)复合材料。采用X射线衍射(XRD),热重-差热分析法(TG-DTA),拉曼(Raman),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料的物相组成、形貌和微结构进行表征。结果表明,柚子皮模板原位转变为碳基体,同时MnO颗粒均匀负载于碳基体形成MnO/C复合材料,其中碳含量约为30%。电化学测试表明该复合材料具有优异的储锂性能,在0.2 A/g电流密度下循环100次后可逆容量依旧保持在664 mAh/g,在3 A/g大电流密度下,可逆容量仍有441 mAh/g。     

常压下碳热还原制备碳化钒(V_8C_7)粉末的研究

为了实现小批量连续化制备碳化钒粉末,以工业级V2O5和纳米碳黑为原料,在常压下氩气保护的碳管炉中高温反应得到了V8C7。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、LECO碳氧分析仪对反应产物进行了分析。结果表明:碳化温度为1 450℃时,可得到有序V8C7,但是杂质含量较高;提高温度有利于粉末纯度的提高,而不利于粉末的细化;最终在1 600℃保温4 h的条件下,制备出游离碳质量分数为0.31%、氧质量分数为0.69%、平均粒径为2μm的V8C7粉末。     

真空热处理对碳化钒粉末制备的影响

为了制备高纯的碳化钒粉末,对五氧化二钒为原料小批量制备所得碳化钒产物进行了真空热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、LECO碳氧分析仪等测试手段对热处理产物进行了表征,重点研究了热处理温度对碳化钒粉末的影响,并用X射线光电子能谱仪(XPS)测试探讨了热处理对碳化钒纯化的机理。结果表明:在1100℃的热处理温度下,可得到有序的V8C7相,游离碳和氧含量分别为0.18%、0.31%;热处理的过程使得碳化钒中的游离碳和氧的下降是粉末中游离碳和剩余的少量钒氧化物发生了进一步的还原反应和粉末中吸附水的消失造成的。     

煅烧温度对溶胶-凝胶法制备的Li_2FeSiO_4/C正极材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4/C,研究煅烧温度对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗测试(EIS)和充放电测试等方法对不同煅烧温度下合成的Li_2FeSiO_4/C材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征。结果表明:在650℃下合成的Li_2FeSiO_4/C具有良好的电化学性能,0.1C倍率下的首次放电比容量达到159.1(m A·h)/g,50次循环后容量保持率高达92.1%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2及其前驱体的制备和性能（英文）

通过共沉淀法在体积为1L的简易烧杯中合成具有球形形貌的层状前驱体Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_2。探讨合成过程中影响因素,包括络合剂用量、搅拌速度和反应温度对产物形貌和性能的影响。通过高温烧结前驱体合成LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对材料的形貌和晶体结构进行表征,通过充放电测试、交流阻抗和循环伏安法研究材料的电化学性能。在2.8-4.3V电压范围内,合成的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2在0.1C和1C倍率下的首次放电容量分别为199和170 mA·h/g。在1C下循环80次后,其容量保持率为92%,表明这是一种具有良好应用前景的锂离子电池正极材料。     

热处理对Pt纳米线电催化性能的影响

采用阳极氧化铝(AAO)模板法电化学沉积制备了Pt纳米线催化剂,并进行了热处理。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试对热处理前后Pt纳米线催化剂的晶体结构、形貌和电催化性能进行了表征,并与商业碳载铂(Pt/C)做对比。SEM照片表明制备了表面粗糙的Pt纳米线。循环伏安法(CV)和计时电流曲线表明,Pt纳米线较Pt/C催化活性高,退火后Pt纳米线更利于甲醇氧化,且稳定性更好。旋转圆盘电极(RDE)测试研究发现,未经热处理的Pt纳米线催化剂氧还原反应(ORR)极化曲线的半波电势相对Pt/C有正移,有更大的极限扩散电流,利于氧还原反应的发生。     

制备路线对碱性介质氧还原反应电催化剂Ag-MnO_x/C催化活性的影响（英文）

通过X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、扫描电镜以及能谱分析和电化学方法考察制备路线对氧还原反应(ORR)电催化剂Ag-MnOx/C物理性能及其催化活性的影响。结果表明:通过两步法制得的催化剂(Ag-MnOx/C-2)的表面Ag和Mn含量比一步法制备样品(Ag-MnOx/C-1)的高,这使得Ag-MnOx/C-2具有更高的催化活性。Ag-MnOx/C-2表面ORR的电子转移数高于Ag-MnOx/C-1的电子转移数,且在-0.60 V(相对于Hg/HgO)处的比质量动力学电流为46 mA/μg,为Ag/C的23倍。以Ag-MnOx/C-2为阴极催化剂组装的锌-空气电池的最高能量密度高达117 m W/cm2。     

Cu-BTC前驱体制备碳基催化剂的结构和脱硝性能（英文）

以Cu-BTC为前驱体,采用水热法制备碳基催化剂,并进行低温脱硝性能研究。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)和能量弥散X射线谱(EDS)等技术对碳基催化剂的结构进行表征。结果表明:碳基催化剂基本保持着Cu-BTC前驱体的八面体形貌,并主要呈现面心立方铜结构。通过碳基催化剂的脱硝性能研究发现:CuO_x/C表现出最佳的催化活性,且其活性随着Ag的掺入得到进一步的提高。当Cu/Ag摩尔比为6:1,活化温度为600°C时,碳基催化剂具有最优的催化活性,其脱硝效率达到100%时温度可降低至235°C。该催化反应过程中,主要是Cu~+起催化作用。     

微波碳热还原法制备Li3V2（PO4）3及其性能研究

将一定配比的LiOH·H2O,V2O5,H3PO4和蔗糖(C12H22O11)通过球磨均匀混合,烘干后埋入石墨粉中,在功率为800W的家用微波炉中高火加热15 min,通过碳热还原合成Li3V2(PO4)3.用X射线衍射和扫描电镜对材料的结构和形貌进行了表征.充放电测试表明,在电压范围为3V～4.3V和3V～4.8v时,Li3V2(PO4)3正极材料具有较高的比容量、优良的循环性能和倍率特性.在电压范围为1.5 V～4.8 V时,Li3V2(PO4)3正极材料具有很高的比容量,但循环性能较差.该材料有望用于锂离子电池部分取代昂贵的LiCoO2,也可望应用于动力型和储能型锂离子电池.     

锂离子电池复合正极材料Li_(3-2x)Mg_xV_2(PO_4)_3/C的合成及其电化学性能（英文）

采用溶胶-凝胶法制备Li3-2xMgxV2(PO4)3/C(x=0、0.01、0.03、0.05)复合材料,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等测试手段对合成材料进行表征。XRD结果表明:在Li3V2(PO4)3的锂位掺杂少量Mg2+,并没有明显改变Li3V2(PO4)3晶体的单斜结构,但镁掺杂Li3V2(PO4)3的晶胞体积大于未掺杂Li3V2(PO4)3的晶胞体积。所有镁掺杂复合材料Li3-2xMgxV2(PO4)3/C(x=0.01、0.03、0.05)的电化学性能均优于Li3V2(PO4)3/C复合材料,其中,Li2.94Mg0.03V2(PO4)3/C在上述所有材料中具有最高的容量和最好的循环性能。对Li3V2(PO4)3/C和Li2.94Mg0.03V2(PO4)3/C的锂离子扩散系数及电化学性能进行对比分析,结果表明:Li+在镁掺杂Li3V2(PO4)3材料中的快速扩散是由Mg2+在锂位的掺杂造成,Li+在活性材料中的快速扩散使镁掺杂Li3V2(PO4)3材料具有优良的电化学性能。     

分步碳包覆合成高密度LiFePO4/C复合材料

采用分步碳包覆法合成LiFePO4/C复合材料。首先,将原料Fe2O3、NH4H2PO4和葡萄糖经过固相反应合成Fe2P2O7/C复合材料,再将Fe2P2O7/C与前驱体Li2CO3、葡萄糖混合,通过二次碳包覆工艺合成LiFePO4/C复合材料,并考察合成温度对LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜、差热-热重分析、电化学阻抗谱(EIS)和充放电测试对材料的性能进行表征。结果表明:以制取的Fe2P2O7/C为前驱体合成的LiFePO4/C复合材料具有较好的物理和电化学性能,材料的振实密度达1.26 g/m3,0.1C放电容量为158.3 mA.h/g,1C初次放电比容量达到140 mA.h/g。     

三价铁合成LiFePO_4/C正极材料及其性能研究

橄榄石型LiFePO_4正极材料具有对环境友善、资源丰富、价格便宜和安全性能好等优点,被认为是非常具有发展前景的锂离子电池正极材料,然而由于自身晶体结构的本征特性,LiFePO_4的电导率低,高倍率充放电性能较差是限制其应用的最大障碍,通过碳包覆或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率成为锂离子电池材料领域的研究热点.以提高电化学性能和更好的实现产业化为主要目的,对LiFePO_4材料的碳包覆和合成条件等进行了研究.以氧化铁为原料,采用碳热还原法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4/C,利用扫描电镜和电化学性能测试方法对磷酸铁锂材料的表面形貌以及电性能进行分析研究,讨论了不同的煅烧温度、煅烧时间和掺碳量对材料电性能的影响.实验结果表明最佳合成工艺为:碳的包覆量为6%(质量分数),合成温度为720 ℃,保温时间为12 h,合成过程在惰性气氛下完成,合成的LiFePO_4/C复合正极材料在2.0～4.3 V,0.2 C倍率下的放电比容量可达160.56 mAh/g,0.5 C放电比容量可稳定在143 mAh/g左右,循环性能较好.