核壳结构Si/C复合负极材料的制备与储锂性能研究

以酚醛树脂包覆纳米硅颗粒后通过碳化处理,制备了具有核壳结构的Si/C复合负极材料,并研究了碳化温度和电极中活性物质含量对储锂性能的影响。透射电子显微镜分析结果表明,该复合材料由厚度为5~15nm的无定型碳壳包覆的硅颗粒组成。电化学测试表明,750℃碳化所得复合材料在活性材料∶粘结剂∶乙炔黑=1∶1∶1(质量比)时,初始放电容量为1836mAh/g(首次库仑效率84.8%),循环50次后仍可保持873mAh/g的可逆容量。此外,具有核壳结构的Si/C复合负极比纯硅负极表现出更好的循环稳定性,这可能是因为碳壳的存在缓解了硅的体积膨胀、改善硅的导电性,在一定程度上保证了Li+嵌入和脱出过程的稳定进行。     

松油醇包覆Cu-Ag复合纳米粉的氧化特性

用气-液两相稳定法制备了Cu-Ag复合纳米粉。并用XRD、 HRTEM、 DSC-TG、 红外光谱、 化学分析和氧含量分析等手段研究了粉体的相结构、 表面组成、 形貌、 粒度分布和氧化特性。结果表明, Cu-Ag复合纳米颗粒具有壳核结构, 核为纳米Cu-Ag, 壳为厚度10nm左右的松油醇(C₁₀H₁₈O)分子层和氧化层双层结构, 粉体的粒度分布为20~150nm。在空气中, 220℃包覆在Cu-Ag复合纳米粒子表面的松油醇分子开始氧化, 进而导致Cu-Ag复合纳米粒子在340℃左右迅速氧化, 680℃左右Cu-Ag复合纳米粒子完全氧化。 温度低于220℃时, 气-液两相稳定法制备的Cu-Ag复合纳米粉的抗氧化能力比气相稳定法制备的Cu-Ag复合纳米粉的抗氧化能力好。      

锂离子电池Si/C/石墨复合负极材料的电化学性能

采用热裂解方法, 热解分散于聚偏二氟乙烯溶液中的硅和石墨, 得到了具有稳定电化学循环性能的Si/C/石墨复合负极材料。透射电子显微镜观察发现, 复合材料形貌为无定型碳包裹硅颗粒的核壳结构。通过系统研究不同Si粒径和石墨含量对电极电化学性能的影响, 发现Si颗粒粒径越小复合材料电化学循环稳定性能越优越, 适当的降低石墨含量有利于电极材料剩余比容量的提高。当Si粒径为50 nm, Si与石墨质量比1:1时, 电极材料具有1741.6 mAh/g的首次放电比容量和72.5%的首次库仑效率, 60次循环后, 可逆比容量保持在820 mAh/g。热解有机物形成碳包覆的结构能有效地改善硅基类负极材料的电化学循环性能。     

超细复合粉体改性聚甲醛的研究

利用磨盘型力化学反应器制备聚氨酯弹性体／无机物超细复合粉体,复合粉体中聚氨酯弹性体(TPU)以厚度为200nm左右的片状结构存在;研究了不同形态无机物制备的超细复合粉体对聚甲醛冲击性能的影响,结果表明,球状碳酸钙与聚氨酯弹性体则成为聚氨酯弹性体包覆无机粒子的核壳式粒子分散于聚甲醛基体中,这种核壳式结构单元与聚甲醛有良好的相容性．有利于聚甲醛冲击性能的提高;TPU／CaCO3超细复合粉体含量为10％时,材料缺口冲击强度可以提高2．3倍,超细粉体填充体系力学性能明显优于常规共混物。     

氧化锆包覆氧化铁粉体的制备

通过加热氧氯化锆的醇水溶液,对溶液中分散的氧化铁粉体进行了表面包覆,制备了氧化锆包覆氧化铁粉体.沉积包覆的氧化锆为无定型,厚度约为10nm,包覆粉体在500℃热处理3h后形成结晶的四方相氧化锆包覆粉体,该粉体具有良好的抗酸侵蚀能力.     

介孔SiO2负载和包覆的纳米金属颗粒的制备与研究

制备了以SiO2为核、介孔SiO2为壳的核-壳颗粒负载纳米金属颗粒以及介孔SiO2壳层包覆SiO2负载的纳米金属颗粒。结果表明,十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)作为模板剂,有助于介孔SiO2壳层包覆SiO2核的结构形成,介孔SiO2壳层的孔径方向垂直于SiO2核的表面;在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的稳定作用下,Pt纳米颗粒能均匀地分布在介孔SiO2壳层的表面。单分散SiO2颗粒经过3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)功能化后,可负载纳米金属颗粒。进一步研究表明,以SiO2负载纳米金属颗粒为核,NH3.H2O,乙醇和水为分散剂,CTAB为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,还能制备介孔SiO2壳包覆SiO2负载的纳米金属颗粒,而且介孔SiO2壳层的厚度可通过TEOS的含量调节。     

二氧化钛包覆高岭土复合粉体的工艺研究

实验以高岭土为核,利用硫酸钛水解在其表面包覆一层二氧化钛制成高岭土/钛白复合粉体。探讨了高岭土/TiO2包裹机理;进行了高岭土/TiO2包覆量的理论计算;研究了用液相沉积法在高岭土颗粒表面包覆二氧化钛膜的工艺参数,重点研究了悬浮液浓度、反应温度及搅拌速度对包覆成膜的影响。实验表明：在悬浮液浓度为4%、反应温度为80℃及搅拌速度为500r/min条件下可制备出包覆效果良好的复合粉体。     

SiO_2@Ag核壳粒子表面形貌及壳层厚度影响因素的研究

用溶胶-凝胶法制备单分散的亚微米二氧化硅,经表面巯基化改性后,采用自组装化学镀法在其表面包Ag,得到SiO2@Ag核壳复合粒子,研究还原剂的种类、浓度和反应温度对核壳结构SiO2@Ag亚微米颗粒形貌及表面Ag壳层厚度的影响规律。结果表明:还原剂的种类对SiO2@Ag核壳复合粒子表面形貌影响较大,还原性太弱很难在二氧化硅表面形成致密均匀的银层,还原性太强则容易形成散银;还原剂浓度增加使二氧化硅表面银颗粒的粒径增大,银壳层厚度增大,但是当还原剂浓度到达一定的值后,浓度对银粒径大小和银壳厚度的影响变弱;反应温度对SiO2@Ag核壳复合粒子表面形貌也有较大影响,0~30℃时,银粒子随温度升高尺寸变大,银壳厚度也相应增大,若温度继续增加到50℃后则开始出现散银,包覆效果变差。     

Ag@SiO_2/Eu(Ⅲ)配合物纳米复合颗粒的制备及荧光性能研究

通过三步反应成功将铕配合物(EuTP)包覆在纳米核壳结构Ag@SiO2复合颗粒的表面。采用化学还原法制备了粒径25~30nm且分散性良好的纳米银溶胶;然后采用改进的Stber法制备了壳层厚度在20nm左右的Ag@SiO2复合颗粒;以氧化铕、α-噻吩甲酰三氟丙酮、邻菲罗啉为原料制备EuTP,并成功包覆在核壳结构的表面。分别采用TEM、FTIR、XRD等对样品的结构进行了表征,并通过对比相同浓度的三价铕的配合物EuTP与复合粒子Ag@SiO2@EuTP的荧光发射光谱发现,SiO2壳层厚度在20nm左右时Eu配合物的荧光强度明显增强,而且随着核壳结构表面配合物浓度的增大,包覆层的厚度增大,荧光强度也呈现增强趋势,对于稀土的研究具有重要的意义。     

核-壳结构SiO_2@SrAl_2Si_2O_8∶Eu~(2+)粒子的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法制备了核-壳结构SiO2@SrAl2Si2O8∶Eu2+粒子.经1000℃煅烧,在粒径约为350~400nm的单分散SiO2微球表面包覆了一层SrAl2Si2O8∶Eu2+.分别以X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光致发光(PL)对合成产物进行了表征.XRD结果表明,SrAl2Si2O8∶Eu2+包覆层为六方相结构;SEM分析表明,在进行包覆后,核-壳结构SiO2@SrAl2Si2O8∶Eu2+粒子仍然呈良好的单分散状态;TEM分析表明,核-壳结构粒子存在明显的包覆层,其厚度约为20~30nm;激发和发射光谱测试表明,Eu2+有效地掺入了SrAl2Si2O8基质中,并具有良好的发光性能,SiO2@SrAl2Si2O8∶Eu2+的激发光谱峰值在361nm,发射光谱峰值在441nm,为Eu2+5d-4f跃迁.     

SiO2纳米壳的厚度对羰基铁/SiO2核壳复合粒子的性能影响

以聚乙烯毗咯烷酮作表面改性剂，用溶胶-凝胶法，通过控制反应时间，在羰基铁粒子表面均匀快速地包覆不同厚度的SiO2纳米壳层，并研究了SiO2纳米壳层厚度对羰基铁／SiO2核壳复合粒子的抗热氧化性能、静磁性能、微波介电常数和吸波性能的影响．结果表明：增加SiO2纳米壳层的厚度，羰基铁／SiO2核壳复合粒子的抗热氧化能力提高，比饱和磁化强度出现最大值，矫顽力和剩余磁化强度出现最小值，微波介电常数单调降低；用其制备的吸波涂层材料在壳层厚度为15nm时，反射损耗≤-8dB的带宽达到最大值，超过10GHz，     

核壳结构硅/多孔炭粉体的制备

以硅粉和酚醛树脂(PR)为原料,采用包混工艺制备硅/多孔炭核壳结构粉体.研究了酚醛树脂和硅粉含量以及老化温度对硅/酚醛树脂前驱体粉体形成能力的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜和能谱等手段对粉体进行表征.研究表明,当PR与乙醇的体积比小于1,Si粉与乙醇的质量比小于2,老化温度在30℃～60℃时可以制备出性能良好的前驱体粉体;硅/多孔炭核壳粉体的炭含量随着前驱体粉体酚醛树脂含量的增加而增加;硅/多孔炭核壳粉体的炭壳由酚醛树脂高温裂解形成的树脂炭构成,炭壳的孔则由树脂裂解过程中释放出的大量气体形成.     

Cu-30%Ag复合纳米粉的制备及其导电性能

用气-液两相稳定法在H2＋He混合气氛中制备了Cu-30%（质量分数）Ag复合纳米粉,并用制备的复合纳米粉作为导电相配制了导电浆料。用XRD、HRTEM、DSC-TG、红外光谱、化学分析、氧含量分析和电阻率测定等手段研究了粉体的相结构、表面组成、形貌、粒度、氧化特性和导电性。结果表明制备的复合纳米颗粒具有壳核结构,核为纳米Cu-30%（质量分数）Ag,壳为二乙二醇丁醚醋酸酯分子层和氧化层双层结构,粉体的粒度分布为10～60nm。在空气中,包覆在复合纳米粒子表面的二乙二醇丁醚醋酸酯分子在200℃左右脱附。在温度低于200℃时,气-液两相稳定法制备的复合纳米粉的抗氧化能力比气相稳定法制备的复合纳米粉的抗氧化能力好。Cu-30%（质量分数）Ag复合纳米粉导电浆料在烧结温度200℃、保温时间50min、真空度为5Pa条件下可获得电阻率为（1.56～3.92）×10-4Ω.cm的导电膜。     

壳核结构纳米Fe包覆玻璃微珠复合材料的制备

以金属盐、柠檬酸和玻璃微珠等为原料,采用非均相沉淀-热还原法制备了纳米金属铁包覆空心玻璃微珠壳-核复合材料。采用SEM/EDS、XRD对包覆前后的复合微球进行了表征,分析了表面活性剂和加料速度对壳-核微球的形成、形貌和物相的影响。结果表明,在优化的工艺条件下,可以制备出晶粒尺寸约为50.2nm的纯铁均匀包覆的壳-核结构复合材料,包覆层显示出均匀、光滑和紧密的特点,包覆层Fe原子为体心立方结构。表面活性剂的加入提高了颗粒分散均匀性,促进了包覆层的形成。随着碳酸氢铵滴加速度的增大,引起均相沉淀的发生,在颗粒表面形成凸起。     

导电涂料中纳米铜粉抗氧化性的研究

为了提高纳米铜粉的抗氧化能力及其在聚合物基体中的分散性,在钠米铜粉表面包覆一层导电性和抗氧化性均佳的银.以水合肼为还原剂、PVP(聚乙稀吡咯烷酮)和硅烷偶联剂(KH-550)为分散剂,采用二月桂酸二丁基锡对纳米铜颗粒表面进行活化处理,然后采用置换反应法制备得到了与原纳米铜粉粒径和形貌大致相同的核壳型铜-银双金属粉末.采用X射线衍射(XRD)、XRF、TGA等手段分析了核壳铜-银双金属粉的抗氧化性能,并用透射电子显微镜(TEM)对粉末形貌进行表征.结果表明,经表面活化处理后得到的核壳铜-银双金属粉,在镀银质量分数较低(37.68%)时也能形成完全包覆型结构.包覆后的铜纳米颗粒在700℃以下没有任何氧化现象.     

铜包覆碳化硅复合粉体材料的制备及表征

选用平均粒径约为50～100μm的碳化硅颗粒作为基料,以水合联氨为还原剂、氨水为络合剂,利用非均相成核法制备铜包覆碳化硅复合粉体材料,在温度为83℃时得到了分散效果较好的复合粉体,采用XRD、SEM、EDS对复合粉体进行了表征,结果表明,制备的铜微晶粒径为100nm左右,碳化硅颗粒表面的铜包覆层均匀、连续.     

纳米陶瓷微米高温合金复合涂层组织与性能

采用溶胶-凝胶化学包覆法制备纳米陶瓷微米高温合金复合粉末,用HVOF喷涂技术制备了复合涂层,采用SEM观察和摩擦磨损实验分析了复合粉末和复合涂层的组织和性能.研究表明:复合粉末是以纳米陶瓷为外壳包覆微米级高温合金颗粒核心的核壳式结构;陶瓷壳在喷涂过程中形成液相与高温合金液相熔合,烧结成致密陶瓷相,部分陶瓷在冷却过程中析出结晶体;复合涂层与基体的结合强度为59.2 MPa,摩擦系数为0.766,磨损率比纯高温合金涂层降低了32%.     

化学镀法制备纳米Cu/Al复合粉末

为了改善超细铝粉的表面易氧化问题和微米级铝粉对推进剂的热分解催化作用不明显现象,以对推进剂具有良好催化作用的纳米Cu包覆金属Al表面.采用化学镀铜法对微米级铝粉表面进行镀覆,制备出纳米Cu粒子在超细Al颗粒表面包覆完整的Al-Cu核壳式复合粉末,并利用正交实验优化镀液组分及镀覆工艺条件.利用XRD、SEM、EDX等仪器,对复合粉末的形貌、物相结构及表面成分进行分析,结果表明铝粉表面包覆一层致密的纳米铜层,这种纳米层是由粒度约为18.83nm的晶态析出的纳米铜组成.     

SiO_2/酚醛树脂核壳纳米颗粒制备研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱液、氨水为催化剂和去离子水、无水乙醇为溶剂,以甲醛、间苯二酚缩合形成酚醛树脂作为包覆层,采用溶胶-凝胶法制得砖红色二氧化硅(SiO_2)/酚醛树脂(RF)(SiO_2/RF)核壳纳米颗粒。研究结果表明:制得的SiO_2/RF核壳纳米颗粒微观形貌为规整的圆球状,形成了核壳结构;纳米颗粒平均粒径280nm,纳米颗粒的壳层平均厚度为11nm;SiO_2/RF核壳纳米颗粒的C、O、Si元素的摩尔浓度比为1∶1.72∶0.75。     

基于核壳结构粉体设计的CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层组织结构及其抗氧化性能

采用核壳结构设计思想,成功将Al2O3包覆于CoNiCrAlY粉体表面制备核壳结构粉末,并通过正交实验设计优化核壳结构粉体的球磨制备工艺;探讨超音速火焰喷涂CoNiCrAlY-Al2O3涂层相结构与微观组织演变规律;对比研究CoNiCrAlY涂层和CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层800℃的氧化行为.结果表明:各球磨工艺参数对核壳结构粉末的平均包覆率影响程度从大到小依次为:球磨转速、球料比与球磨时间.制备CoNiCrAlY-Al2O3核壳结构粉末最佳的球磨参数为:球磨转速180 r/min,球料比10:1,球磨时间6 h.超音速火焰喷涂CoNiCrAlY涂层由γ-Co-Ni-Cr相组成.核壳结构粉末中高熔点Al2O3外壳显著抑制了CoNiCrAlY合金在喷涂过程中的氧化行为,导致CoNiCrAlY-Al2O3复合涂层β-NiAl相含量明显增加,涂层孔隙率升高,未熔颗粒增多.由于CoNiCrAlY-Al2O3涂层中的β-NiAl以及Al2O3含量较高,涂层表面在高温氧化过程中形成了致密的富Al2O3的保护层,抑制了非保护性氧化物的生长,使该涂层具有更优异的抗高温氧化性能.