碱性介质中钯镍合金纳米线阵列电极对乙醇的电催化氧化

本文研究了一种简单、可控的方法制备直立金属纳米线阵列。采用恒电位法在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中电沉积了钯镍(PdNi)合金纳米线阵列。高分辨扫描电子显微镜(HRSEM)图证明模板孔洞的填充率非常高,纳米线阵列的直径和模板的孔径一致,分布较均匀,纳米线的直径平均为60 nm。运用循环伏安法和计时电流法研究了钯镍纳米线阵列电极在碱性溶液中对乙醇的电催化氧化行为。结果表明,相比裸玻碳电极及PdNi膜电极,PdNi纳米线阵列电极在碱性溶液中对乙醇氧化具有更高的电催化活性,峰电流密度可达到32 mA·cm-2。研究了PdNi纳米线阵列电极对不同乙醇浓度的电催化氧化的影响。结果表明,乙醇的浓度从0.01 mol·L-1增加到2.00 mol·L-1,峰电流密度随乙醇的浓度增加而逐渐增大,峰电流密度与乙醇浓度存在一定的线性关系。     

纳米MnO2超级电容器性能研究

采用液相反应制备了纤维状纳米MnO2，X射线衍射分析表明：产物是α-MnO2和7-MnO2组成的混合晶相。利用循环伏安和恒流充放电测试其电化学性能。在0．15V～0．75V(SCE)工作电压范围内考察了在不同浓度(NH4)2SO4电解液中的电容性能，结果表明：该电极材料在浓度为1mol／L的(NH4)2SO4中具有优异的电容性能；恒流充放测试其比容量可达142．2F／g。     

α-MnO2纳米棒在1 mol/L KOH溶液中的电容行为

通过水热法合成的MnO2纳米粉体,用X射线衍射(XRD)证明其为α MnO2,透射电镜(TEM)证明颗粒形貌为棒状,直径20nm左右,长度在0 5～1 0μm之间。用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等方法研究了该MnO2电极在1mol LKOH溶液中,-0 25～0 45V(vs·Hg HgO)的电位范围内的法拉第"准电容行为"。结果表明:该MnO2电极在1mol LKOH中具有良好的电容性能,其比电容可达300F g以上,在5mA cm2的电流密度下恒电流充放1000个循环后,其容量衰减在10%以内。     

在有机溶剂中电沉积Er-Co-Fe合金膜

利用循环伏安法和恒电位电解法研究了室温条件下在有机溶剂DMSO(二甲基亚砜)中Er-Co-Fe合金膜的电化学制备。实验结果表明:在0.1mol·L-1ErCl3-0.1mol·L-1FeCl2-0.1mol·L-1CoCl2-0.1mol·L-1LiClO4-DMSO体系中,当控制电位在-2.00V～-2.60V(vsSCE)范围内进行恒电位电解,可得到表面均匀、附着力强、有金属光泽的黑色非晶态Er-Co-Fe合金膜,其中铒的质量分数可达31.63%～43.15%。     

镧(Ⅲ)与锌(Ⅱ)复合掺杂非晶Ni(OH)2的电化学性能

采用微乳液快速冷冻共沉淀法制备镧(Ⅲ)与锌(Ⅱ)复合掺杂非晶态氢氧化镍粉体. 样品材料的结构形态和形貌采用XRD, SEM和Raman光谱进行表征分析, 同时将样品合成电极材料并组装成MH-Ni模拟电池, 研究了样品电极的不同掺杂量对其电化学性能的影响及其相应的作用机制. 实验结果发现, 在80 mA·g-1 恒电流充电5 h, 40 mA·g-1恒电流放电, 终止电压为1.0 V的充放电制度下, 复合掺杂4%La(Ⅲ)6%Zn(Ⅱ)样品的放电平台为1.273 V, 放电容量为346.86 mAh·g-1, 且电极材料在充放电过程中的稳定性和循环可逆性较好.     

掺钴氧化钌（RuO2/Co3O4）·nH2O复合薄膜电极的制备与表征

以六水合氯化钴(CoCl2.6H2O)和水合三氯化钌(RuCl3.3H2O)为前驱体,采用胶体法制备超级电容器用(RuO2/Co3O4)·nH2O复合薄膜电极材料。用X射线衍射仪以及CHI660C电化学工作站对该复合薄膜的物相结构及电化学性能进行表征。结果表明:当CoCl2·6H2O和RuCl3·3H2O的物质的量比n(Co):n(Ru)为2:1时,于350℃下热处理2.5 h制备的复合薄膜电极具有优良的性能,在浓度为0.5mol/L的H2SO4电解液中其比电容达到512 F/g,500次充放电循环后比电容量保持在充放电循环前的96.1%;充放电电流为0.01A时,内阻为1.2。     

一步纳米银催化刻蚀法制备多孔硅纳米线阵列

通过采用一步纳米金属颗粒辅助化学刻蚀法(MACE)成功制备了多孔硅纳米线, 并主要研究了硅片掺杂浓度、氧化剂AgNO₃浓度以及HF浓度对硅纳米线阵列形貌结构的影响规律. 研究结果表明: 较高的掺杂浓度更有利于刻蚀反应的发生和硅纳米线阵列的形成, 这是由于高掺杂浓度在硅片表面引入了更多的杂质和缺陷, 同时高掺杂浓度的硅片与溶液界面形成的肖特基势垒更低, 更容易氧化溶解形成硅纳米线阵列; 在一步金属辅助化学刻蚀法制备多孔硅纳米线阵列的过程中, 溶液中AgNO₃浓度对于其刻蚀形貌和结构起到主要作用, AgNO₃浓度过低或过高时, 硅片表面会形成腐蚀凹坑或坍塌的纳米线簇, AgNO₃浓度为0.02 mol·L-1时, 硅纳米线会生长变长, 最终形成多孔硅纳米线阵列. 随着硅纳米线的增长, 纳米线之间的毛细应力会使得一些纳米线顶部出现团聚现象; 且当HF溶液浓度超过4.6 mol·L-1时, 随着HF酸浓度的增加, 硅纳米线的长度随之增加. 同时, 硅纳米线的顶部有多孔结构生成, 且硅纳米线的孔隙率随HF浓度的增加而增多, 这是由于纳米线顶部大量的Ag+随机形核, 导致硅纳米线侧向腐蚀的结果. 最后, 根据实验现象提出相应模型对多孔硅纳米线的形成过程进行了解释, 归因于银离子的沉积和硅基底的氧化溶解.      

MnO2超级电容器材料在中性电解质中的电化学特性

采用常温液相氧化法制备了MnO2超级电容器材料,并用X射线衍射(XRD)和循环伏安以及恒电流充放电测试等方法对所得的MnO2电极材料的结构和电化学特性进行了研究。结果表明:所得的水含MnO2·xH2O为无定型结构,该电极材料在硫酸盐水溶液中比在氯化物溶液中有更宽电位窗口,可达0～1 0V(vs.SCE),比电容达144 1F g,并具有良好的准电容特性和循环寿命。     

共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO4

采用共沉淀法制备橄榄石结构的LiFePO4锂离子电池正极材料,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)和恒电流充放电测试等方法对其结构、表观形貌及电化学性能进行了分析研究.结果表明,该方法制备的LiFePO4为均一的橄榄石型晶体结构,颗粒微细;低倍率下充放电测试比容量可达126.3 mA·h/g;循环性能良好,充放电100次循环后,容量损失率仅为9.4%.     

脉冲电流对AZ21镁电极电压滞后的影响

AZ21镁合金在硫酸镁溶液中会产生表面膜,导致严重的电压滞后问题.加载脉冲电流可以减少AZ21镁合金的滞后时间,缩短放电初期时的电压降,降低平衡电压,提高放电平稳性等,有利于AZ21镁合金在电池中的应用.本文利用恒电流法、多电流阶跃法、电化学阻抗、扫描电镜等多种方法对AZ21镁合金在2 mol·L-1的MgSO₄溶液的电压滞后问题进行实验研究.结果表明,经50 m A脉冲电流1 s后,AZ21的电压滞后时间可从6.35 s(3.23 V)降至0.59 s(0.034 V).      

正极材料LiCo0.7Al0.3O2包覆MgO的改性研究

采用溶胶-凝胶法合成了掺杂改性的锂离子电池正极材料LiCo0.7Al0.3O2,并对其进行包覆MgO改性.采用X射线衍射和扫描电镜对该材料的晶体结构和表观形貌进行分析,通过恒电流充放电、循环伏安以及电化学阻抗技术分析其电化学性能.试验结果表明,所制备的正极材料LiCo0.7Al0.3O2和MgO-LiCo0.Al0.3O2均为α-NaFeO2型层状结构,形貌近似球形,且颗粒分布均匀.包覆后的材料充放电电压提高,充放电循环性能得到明显改善,其中以包覆量为1.0%时材料性能最好,首次放电容量为120.17 mAh·g-1,30次循环后容量保持率为89.3%.     

铝掺杂磷酸钒锂的制备及电化学性能研究

针对磷酸钒锂电导率低的问题,以硝酸锂、偏钒酸铵、磷酸二氢铵为原料,甘氨酸为络合剂和燃料,葡萄糖为碳源,硝酸铝为铝源,采用溶液燃烧合成法制备铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末,以改善其电化学性能。将制备得到的铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末作为锂离子电池正极材组装成电池进行了恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明:铝掺杂能有效提高磷酸钒锂电导率,不同的铝掺杂比例的磷酸钒锂具有不同的的电子电导率和锂离子扩散速率,从而具有不同的放电比容量、循环性能和倍率性能;当铝掺杂含量为1%时,磷酸钒锂具有最优的电化学性能,在充放电速度为10C循环500次后放电容量为104.6 mAh/g。     

Li4Ti5O12的合成及其在锂离子电池中的应用

采用固相法合成了Li4Ti5O12材料.用XRD表征了材料的结构特征.用循环伏安、电化学阻抗和恒电流充放电考察了LiCoO2-Li4TiO12体系的电化学性能.结果表明,当电流密度为0.1mA/cm2 时.该体系下的首次放电比容量为122.2mAh·g-1,经过100次循环之后,比容量保持在112.9mAh·g-1.当电流密度为0.2mA/cm2时,50次循环后容量衰减仅为5.3%.实验证明,该体系下的电化学性能比较稳定.是一种比较有潜力的锂离子电池体系.     

质子交换膜燃料电池双极板用不锈钢的聚苯胺涂层改性

将苯胺单体滴加到硫酸溶液中配制成电解液,采用恒电流法在304不锈钢板表面沉积聚苯胺涂层,通过动电位极化和恒电位极化分析不锈钢板的防腐性能,利用自制的导电性能测试设备分析涂层与不锈钢板的界面接触电阻,探讨聚苯胺涂层用于质子交换膜燃料电池双极板改性的可能性。结果表明,在优化工艺条件下制备的聚苯胺涂层的腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为369 mV和0.479μA/cm2,与裸钢相比,腐蚀电位升高536 mV,腐蚀电流密度降低4个数量级。模拟质子交换膜燃料电池的实际工作环境进行恒电位极化曲线测试,分析测试后的溶液离子含量。结果表明,涂层改性不锈钢板的腐蚀电流密度比裸钢低2个数量级,具有很好的耐久性;阳极环境比阴极环境具有更强的腐蚀性。恒电位极化测试前,压力为1.4 MPa时,裸钢和涂层试样的界面接触电阻分别为97和145 mΩ·cm2,腐蚀后涂层试样的界面接触电阻比裸钢的低更多。用聚苯胺改性的不锈钢的防腐和导电性能在一定程度上都能达到目标值,在质子交换膜燃料电池双极板中具有很大的应用潜力。     

α型二氧化锰的制备及电化学性能研究

选用过硫酸钾(K_2S_2O_8)和一水合硫酸锰(MnSO_4·H_2O)为原材料,通过液相共沉淀法制得MnO_2,用X射线衍射和扫描电镜对制得的MnO_2进行结构形貌表征。结果表明,在控制溶液p H值为l,反应温度为60℃,反应时间为22 h的条件下,制得的四方晶系α-MnO_2微球的表面具有明显的纳米刺结构特征。将所制得的四方晶系α-MnO_2用于超级电容器的电极材料,以6 mol/L的KOH作为电解质溶液,研究其恒电流充放电、循环伏安及交流阻抗等电化学性能,当扫描速度为5 m V/s时,其比容量为156.0 F/g。     

MIBK-HSCN体系萃取分离锆铪影响因素的研究

采用甲基异丁基酮(MIBK)作萃取剂,以氧氯化锆(铪)为原料,研究了MIBK-HSCN体系中H 和(NH4)2SO4的浓度对锆铪萃取分离的影响。结果表明:锆铪分离最佳水相酸度是1～1.5mol·L-1,此时铪的分配系数大于1,分离系数为3～4,溶液无沉淀出现;料液中添加(NH4)2SO4可显著提高铪的分配系数及分离系数,添加(NH4)2SO4的最佳浓度是0.8～1mol·L-1,此时铪的分配系数为2.5,分离系数为10～14,溶液无沉淀出现。     

自支撑二维Ti3C2Tx(MXene)薄膜电化学性能

采用LiF?HCl混合溶液刻蚀法刻蚀Ti₃AlC₂得到Ti₃C₂T_x(MXene)胶体溶液,通过真空抽滤法抽滤MXene胶体溶液得到柔性MXene薄膜。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征MXene的物相、形貌及化学元素,并采用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗法等电化学测试手段研究MXene薄膜电极的电化学性能。研究显示:当电解液为H₂SO₄,MXene薄膜的厚度为6.6 μm时,在5 mV·s?1扫速下质量比电容达到228 F·g?1;同时随着扫速从5 mV·s?1提升至100 mV·s?1时,电容保持率为51%,是40.2 μm厚度MXene薄膜电极的3倍。该研究展示酸性电解液和较薄的薄膜厚度有利于提高MXene材料基超级电容器的性能。      

锂离子电池正极材料LiMn2-xNdxO4的性能研究

采用高温固相反应法,合成了具有尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiMn2O4,并对其掺杂不同量的Nd,得到LiMn2-xNdxO4(x=0～0.03).对材料进行了XRD、粒度分析及恒电流充放电测试.试验结果表明,掺杂微量稀土元素Nd合成的正极材料具有标准尖晶石结构,较好的循环稳定性.其中LiMn0.995Nd0.005O4具有较好的电化学性能和循环稳定性,最高容量达到132mAh·g-1.     

TS-1后处理改性对其丁酮氨氧化反应的影响

采用叔丁胺和四丙基氢氧化铵混合碱溶液对TS-1(titanium silicalite-1)分子筛进行后处理改性,以构建介孔结构和调变分子筛中Ti物种的存在状态,从而提高TS-1分子筛的催化活性。通过系列表征手段重点研究了叔丁胺浓度和改性时间对TS-1分子筛物化性质以及丁酮氨氧化反应性能的影响。结果表明,TS-1经过混合碱溶液改性后,TS-1分子筛中产生了一定的介孔结构,同时锐钛矿Ti O2几乎完全脱除,从而显著提高了其丁酮氨氧化反应活性。对于不同叔丁胺浓度和时间后处理改性的TS-1分子筛,相对结晶度以及不同Ti物种(骨架Ti、六配位非骨架Ti和锐钛矿Ti O2)的含量是决定其活性的关键因素。以0. 2 mol·L-1叔丁胺和TPAOH的混合溶液,在170℃下改性24 h得到的TS-1具有最好的丁酮氨氧化反应活性,丁酮转化率和丁酮肟选择性分别为100%和98. 6%。     

喷雾热蒸发炭膜用于二次锂离子电池负极的研究

以有机热解炭(石墨)为原料,用喷雾热蒸发法制备了用于二次锂离子电池负极的炭膜,用循环伏安法和恒电流充放电法测试了所获炭膜的电化学性能,测试结果表明,在第1循环周期中存在1个还原峰对应在电极表面形成固体电解质中间相膜;当充放电电流大小合适时,容量和每mol炭中嵌入其他物质的摩尔数(x)值都较大,基于这些实验结果,认为所获得的炭膜能用作电池负极以相对测试其他正极材料的电化学性能。