Zn2+掺杂对LiNiO2正极材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成Zn²⁺掺杂的LiNiO₂(LNO)正极材料,研究了不同Zn²⁺掺杂量对LNO性能的影响。结果表明,2%(摩尔分数)Zn²⁺掺杂的镍酸锂正极材料(LNO-2Zn)具有优异的循环性能和倍率性能。在1C电流密度下循环100次,LNO-2Zn的容量保持率为80.0%,高于未掺杂LNO的74.8%;在10C大电流密度下,LNO-2Zn的首次放电比容量为112.1 mAh/g,高于未掺杂LNO的48 mAh/g。适量的Zn²⁺掺杂能够降低Li/Ni混排程度并且抑制有害相变的发生,从而提高LNO的电化学性能。     

Zn2+掺杂诱导Eu3+激活BiOCl层状半导体的反常发光性能研究

采用固相法在500℃下成功制备Zn²⁺掺杂BiOCl:Eu³⁺层状半导体, 并研究了Zn²⁺ (0~20mol%)掺杂对Eu³⁺激活BiOCl层状半导体发光性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激发-发射光谱、荧光寿命衰减曲线对样品的结构和性能进行表征。研究发现, 随Zn²⁺掺杂浓度增大, BiOCl晶体结构不变, Eu³⁺荧光寿命延长, 但发光强度却出现先减后增的反常现象。综合分析表明这可能与BiOCl特殊的层状结构有关。通过XRD和XPS的表征可以推断: 当Zn²⁺掺杂浓度≤10mol%, Zn²⁺在BiOCl中掺杂方式以晶胞层间隙掺杂为主; 当Zn²⁺掺杂浓度>10mol%后, 掺杂方式逐渐向取代掺杂转变。两种掺杂机制对Eu³⁺荧光寿命的改变以及形成缺陷对基质能量传递效率的影响可能是形成上述反常现象的主要原因。研究结果有助于认识稀土掺杂层状半导体的发光性能及影响规律, 并对Eu³⁺掺杂BiOCl这类新型发光材料的开发设计具有指导意义。     

(H4N)2S对电合成CoO/聚苯胺复合膜腐蚀性能的影响

在CoSO₄-C₆H₇N-H₂SO₄混合液中,采用恒电位法合成了CoO/聚苯胺（PANI）复合膜,研究了添加剂（H₄N）₂S对CoO/PANI复合膜的影响。通过电化学测试技术、SEM、XRD和加速腐蚀试验等方法对CoO/PANI复合膜的微观形貌及耐腐蚀性能进行分析。结果表明,合成的CoO/PANI复合膜中,CoO以晶体形式存在,（H₄N）₂S的加入改变了CoO/PANI复合膜膜层的微观形貌,由不致密不规则的片状结构转变为均匀致密规则的片状一体结构,（H₄N）₂S加入量过大导致（H₄N）₂S-CoO/PANI复合膜表面出现少量孔洞;未添加（H₄N）₂S的CoO/PANI复合膜自腐蚀电流密度为7.079×10-6 A/cm2,自腐蚀电位为-0.545 V,添加0.3 g/L的（H₄N）₂S后,（H₄N）₂S-CoO/PANI复合膜自腐蚀电流密度达到7.943×10-7 A/cm2,自腐蚀电位达到-0.314 V,极化电阻为6 426.8 Ωcm2,经过10% HCl点滴腐蚀时间达478 s,中性盐雾实验56 h未见锈蚀,（H₄N）₂S显著提高了CoO/PANI复合膜的耐腐蚀性能。      

Mn2+掺杂聚苯胺的电化学制备及电容特性

在硫酸介质中以苯胺和MnSO4·H2O为单体,采用循环伏安法(CV)合成了Mn2+掺杂的聚苯胺(PANI)。利用红外光谱、X射线衍射、场发射扫描电镜等手段对其结构和形貌进行了表征。在0.5mol/L H2SO4电解液中,对合成的粉末构成的电极进行了循环伏安、恒流充放电(CP)及交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明,电化学合成Mn2+掺杂的PANI有良好的电化学电容性,以5mA/cm2的电流密度放电时比电容高达859F/g,循环500次后比电容保持在540F/g,是一种具有优良应用前景的超级电容器材料。     

涂覆热分解与电化学聚合法制备聚苯胺/RuO2复合电极材料

通过涂覆热分解法并结合电化学聚合法制备得到聚苯胺(PANI)/RuO₂电极材料。使用涂覆热分解法于260℃热处理3 h制备RuO₂薄膜, 通过电化学聚合法将PANI粒子沉积在RuO₂薄膜上, 并在80℃加热12 h。采用XRD分析PANI/RuO₂复合物晶相, 采用SEM观察PANI/RuO₂复合电极材料的形貌变化。利用循环伏安及恒流充放电测试了该复合电极的电化学性能。结果表明, PANI沉积时间为25 min, 该PANI/RuO₂复合电极的最大电容量为9.72 F, 比电容为452 F·g^-1, 充放电曲线体现了较低的电压降、等效串联电阻及良好的充放电性能。经1000次循环伏安后, 其比电容损失约为11%。     

Co~(2+)掺杂聚苯胺复合薄膜的电化学合成及抗腐蚀性能的研究

在含有苯胺(PANI)、硝酸(HNO3)和硝酸钴[Co(NO3)2·6H2O]的溶液中,采用循环伏安法(CV)在不锈钢基底表面制备PANI/Co2+复合薄膜。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等手段对其结构和形貌进行表征。在0.5mol/L H2SO4中,通过循环伏安测试(CV)、交流阻抗(EIS)、塔菲尔(Tafel)曲线对PANI/Co2+复合薄膜的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,不锈钢表面覆盖掺杂态聚苯胺膜后,其腐蚀电位比纯聚苯胺膜时提高,可以显著降低腐蚀电流密度,并且Co2+浓度会影响掺杂态膜的耐腐蚀性。     

水泥熟料固化重金属Cu2+和Zn2+及水化浸出行为分析

危废处理是当前的热点问题,水泥窑协同处置作为一种有效的处理方式,逐步为社会所接受。多数的危废中包含Cu²⁺和Zn²⁺,文章研究了危废中重金属Cu²⁺和Zn²⁺在水泥熟料中的固化性能和在熟料中的分布,并探讨了重金属在水泥净浆中的浸出行为和环境安全性。通过熟料易烧性X射线衍射(XRD),矿物相分离萃取,浸出实验得出:Cu²⁺和Zn²⁺均改善了熟料易烧性;Cu²⁺促进了C₄AF的生成,同时也促进了C₃S晶粒的生长,并固溶在其中;Zn²⁺与熟料形成新的矿物相Ca₁₄Al₁₀Zn₆O₃₅。通过相对分布系数(D)和分配系数(K_f)说明Cu²⁺主要分布在硅酸盐相中,硅酸盐相固化Cu²⁺的能力强于中间相;Zn²⁺主要分布在中间相中,中间相固化Zn²⁺的能力强于硅酸盐相。掺量为2.0%的Cu²⁺和Zn²⁺在水泥净浆7 d龄期的浸出浓度最大,分别为1.724和0.387 mg·L^-1。水泥熟料固化Cu²⁺和Zn²⁺在水泥使用过程中不会对环境造成二次污染。     

纳米富锂锰基正极材料的合成及性能研究

富锂层状氧化物材料具有较高的比容量,被认为是下一代先进锂离子电池正极材料。采用丙烯酸热聚合法和柠檬酸溶胶-凝胶法分别合成了纳米富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂,并进行Mg²⁺掺杂改性。通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪对制备的正极材料进行形貌和结构表征,并组装成纽扣电池进行充放电性能测试和电化学阻抗谱分析。结果表明,丙烯酸热聚合法合成的正极材料粒径均匀,结晶度更高;与未掺杂样品相比,掺杂Mg²⁺的正极材料首次库伦效率从67.66%提高到73.34%,循环性能显著改善。     

石墨烯／醋酸掺杂态聚苯胺的制备及其防腐性能

在醋酸体系中用原位聚合法将石墨烯(RGO)与不同比例的苯胺(ANI)合成RGO/PANI一次掺杂态产物,用氨水解掺杂后再掺杂醋酸制备出RGO/PANI二次掺杂态产物。使用红外光谱、紫外光谱和扫描电镜等手段表征产物的结构和形貌并用电化学技术测试其防腐性能。结果表明,RGO与ANI质量比为1:10时生成的一次掺杂态产物形貌最好,防腐效果最佳;RGO表面生长的聚苯胺长度为300~650 nm,直径为70~100 nm,产物的缓蚀效率可达73.19%;RGO/PANI二次掺杂态产物为石墨烯／醋酸掺杂态聚苯胺;醋酸掺杂可明显改善产物的结构和形貌并提高其缓蚀效率,缓蚀效率可达到80.21%,防腐性能优异。     

Zn2+诱导棱柱状四氧化三钴的制备及在葡萄糖传感器中的应用

以硝酸钴、硝酸锌、尿素、氟化铵为原料,泡沫镍为基体,在水热法的基础上,利用两性金属的特点,通过引入Zn²⁺离子,并结合碱洗过程,在泡沫镍基体表面合成了高纯度独特的棱柱状Co₃O₄纳米团簇纤维。制备的Co₃O₄/Ni电极的形貌及成分通过扫描电子显微镜与X射线衍射进行了表征,电极的电化学性能利用循环伏安法与计时电流法测试,测试均在1mol/L KOH溶液中进行。结果表明:利用Zn²⁺诱导在泡沫镍表面制备的Co₃O₄呈现一种棱柱状纳米团簇纤维结构。这种结构的Co₃O₄纳米材料具有高的比表面积,在对葡萄糖检测过程中表现出优越的电化学性能,当其作为电极,表现出检测灵敏度高[23430μA/(mmol/L·cm²)],检出限低(1.547μmol/L)和线性检测范围宽(0~2.75mmol/L)的特点。抗干扰实验在+0.5Vvs.SCE进行,结果显示制备的Co₃O₄/Ni电极对葡萄糖具有优异的选择性。因此可应用于无酶葡萄糖传感器的电极材料来改善现有无酶葡萄糖传感器材料响应范围小,灵敏度低等问题。     

聚苯胺/银复合薄膜的制备及其耐蚀性能

为了研究聚苯胺(PANI)/银复合薄膜对不锈钢的防腐蚀性能,采用循环伏安法在不锈钢表面沉积一层Ag后,再通过对苯胺的电化学聚合制备了PANI膜。利用阳极极化法和交流阻抗法研究了PANI/Ag复合膜的耐蚀性及其影响因素。结果表明:在0.1 mol/L NaC l溶液中,不锈钢覆盖复合膜后的自腐蚀电位比无膜时有所提高,其耐蚀性能得到增强;电化学聚合溶液浓度、扫描速率及扫描上限等因素对复合膜耐蚀性的影响情况为:电解液中苯胺和硫酸浓度过高或过低都会影响膜的致密度,从而影响复合膜的耐蚀性;电化学参数的变化会影响复合膜的聚合速率,使复合膜的抗腐蚀能力不同;当苯胺单体浓度为0.2 mol/L、硫酸浓度为1 mol/L、扫描电位上限为1 V、扫描次数为50次、扫描速率为50 mV/s时,采用循环伏安法聚合苯胺,可形成沉积致密度高、耐蚀性好的复合膜。     

NH4+扩层MoS2的制备及其储锌性能研究

二硫化钼(Mo S₂)作为水系锌离子电池的正极材料,受到锌离子(Zn²⁺)与主体框架之间的强静电相互作用表现出缓慢的反应动力学。并且Mo S₂的层间距较窄难以嵌入大尺寸水合Zn²⁺,导致Mo S₂电极呈现出较低的放电比容量。本研究通过一种简单的氨水辅助水热法制备了NH₄⁺扩层的二硫化钼(Mo S₂-N)电极,氨水分解产生的氨气在促进硫代乙酰胺水解和提供还原性S^2–的同时,还会产生大量NH₄⁺作为插层离子,将Mo S₂的层间距由0.62 nm扩展至0.92 nm,进而大大降低了Zn²⁺嵌入能垒(改性电极的电荷转移电阻R_ct低至35?)。当电流密度为0.1 A·g^–1时,Mo S₂-N电极的初始放电比容量相比未扩层的Mo S₂     

Honeycomb-like polyaniline for flexible and folding all-solid-state supercapacitors

Porous polyaniline (PANI) was prepared through an efficient and costeffective method by polymerization of aniline in the NaCl solution at room temperature. The resulting PANI provided large surface area due to its highly porous structure and the intercrossed nanorod, resulting in good electrochemical performance. The porous PANI electrodes showed a high specific capacitance of 480 F·g^-1, 3 times greater than that of PANI without using the NaCl solution. We also make chemically crosslinked hydrogel film for hydrogel polymer electrolyte as well as the flexible supercapacitors (SCs) with PANI. The specific capacitance of the device was 234 F·g^-1 at the current density of 1 A·g^-1. The energy density of the device could reach as high as 75 W·h·kg^-1 while the power density was 0.5 kW·kg^-1, indicating that PANI be a promising material in flexible SCs.     

B掺杂MnO2的制备及其电化学性能

用一步水热法制备B³⁺掺杂Birnessite-MnO₂负极材料,使用XRD,Raman,SEM,TEM,XPS和恒电流充放电等手段表征了材料的结构和电化学性能。结果表明,B³⁺掺杂前后的MnO₂都是由二维纳米片组装而成的花球,B³⁺离子掺杂使纳米片的厚度减小,从而缩短了锂离子和电子在材料内部的传输路径;掺杂适量的B³⁺离子,使Birnessite-MnO₂的电荷转移电阻显著降低。B³⁺掺杂比例为9%的电极材料,具有最优的电化学性能。在电流密度为100 mA·g^-1和1000 mA·g^-1的条件下,首次充电比容量分别为855.1 mAh·g^-1和599 mAh·g^-1,循环100次后仍然保有805 mAh·g^-1和510.3 mAh·g^-1的可逆比容量,容量保持率分别为94.1%和85.2%。     

水性聚苯胺/叔氟丙烯酸酯复合防腐涂层的制备及性能

为研究水性聚苯胺/叔氟丙烯酸酯（PANI/VFAc）复合涂层对Q235钢防腐蚀性能的影响,首先,以叔碳酸乙烯酯（Veova 10）和甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）为功能单体合成了VFAc乳液,并将其与PANI乳液混合后涂刷在Q235钢表面,制备了PANI/VFAc复合涂层;然后,采用TEM和FTIR对VFAc的结构进行了表征,采用XPS和接触角（CA）研究了复合涂层的表面性能,采用电化学方法研究了不同改性丙烯酸酯乳液对复合涂层防腐蚀性能的影响。结果表明:PANI/VFAc复合涂层的水接触角为97.56°,湿附着力等级为0,涂层表现出较好的疏水性;其腐蚀电流密度为8.72×10-8 A·cm-2,电化学阻抗达到106 Ω·cm2。所得结论表明PANI/VFAc复合涂层对Q235钢具有良好的防腐蚀性能。      

Al（OH）3和Cl一对稀土铝热浸镀层腐蚀行为的影响

以自制热浸镀稀土铝为研究对象,采用失重法、极化曲线、SEM和电化学阻抗测试研究了淡水中存在的A1（OH）3对镀层腐蚀行为的影响;同时,通过极化曲线考察了饱和A1（oH）3溶液中C1一浓度对镀层腐蚀的影响。结果表明：A1（OH）3能够抑制镀层破损钝化膜的修复,促进阳极活化,诱导镀层点蚀反应的发生,使腐蚀加剧;随Cl一浓度...     

聚吡咯/聚多巴胺的电化学合成及其对铝合金耐蚀性的影响

为了提高铝合金有机涂层的耐蚀性,通过电化学方法在7075铝合金表面制备了海岛结构的聚吡咯（PPy）/聚多巴胺（PDA）复合涂层,利用FE-SEM、原子力显微镜、FTIR分析了PPy/PDA涂层的表面形貌、表面粗糙度和化学成分,并通过交流阻抗图谱分析了涂层的阻抗特性,通过极化曲线分析了具有PPy/PDA涂层的铝合金的极化电压和极化电流,研究其耐蚀特性。结果显示,通过一步法电化学聚合方法,吡咯和多巴胺在铝合金表面同时发生电化学聚合,生成PPy/PDA复合涂层,PPy/PDA涂层具有海岛结构,纯PPy和PPy/PDA涂层的粗糙度分别是（74.582±7.227）nm和（73.740±7.811）nm。交流阻抗和极化曲线说明PPy/PDA涂层相比于纯PPy涂层具有更大的阻抗力,PPy/PDA涂层的腐蚀电流和腐蚀电压分别是4.1825×10-6 Acm-2和-0.6919 V,相对于纯PPy（腐蚀电流和腐蚀电压分别是7.618×10-6 Acm-2和-0.7403 V）具有更好的防腐特性。      

水热处理对AZ31镁合金微弧氧化陶瓷层组织结构及耐蚀性的影响

采用两种不同成分的溶液对AZ31镁合金微弧氧化(MAO)陶瓷层进行125℃+18 h的水热处理,研究了水热溶液成分对微弧氧化陶瓷层组织结构及耐蚀性能的影响,探讨了水热成膜及膜层腐蚀机理。研究结果表明：水热处理过程中微弧氧化陶瓷层表面的MgO部分溶解,释放出的Mg²⁺与碱性水热溶液中的OH^-结合形成Mg(OH)₂纳米片沉淀在陶瓷层表面及孔洞内;而在含有Al³⁺和Co²⁺的溶液处理过程中,溶液中的Al³⁺和Co²⁺取代沉淀在MgO表面及孔洞内的Mg(OH)₂中部分Mg²⁺的位置形成双金属氢氧化物(LDH)纳米片,将微弧氧化陶瓷层表面的孔洞及裂纹缺陷闭合。润湿性与电化学测试结果表明,亲水性的Mg(OH)₂/MAO复合膜层因Mg(OH)₂对MAO陶瓷层的封孔效应能在一定程度上提高MAO陶瓷层的耐蚀性,而疏水性的LDH/MAO复合膜层因封孔效应和LDH离子交换能力能显著提高MAO陶瓷层的耐蚀性。