V2O5/Graphene复合电极材料的制备与储锂性能

采用简便的溶胶凝胶法制备了V2O5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了样品的微观结构,以V2O5/石墨烯复合材料和Li4Ti5O12分别作为正极和负极组装了V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池。结果表明,该复合电极材料是含有0.55%（质量分数）石墨烯的片状正交相V2O5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V2O5样品相比,V2O5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 mA/g的电流密度下,V2O5/石墨烯复合材料和纯V2O5样品的放电比容量分别为283 mAh/g和253 mAh/g;当电流密度增加到5 A/g时,V2O5/石墨烯复合材料依然保持有150 mAh/g的放电比容量,而纯V2O5样品的放电比容量仅为114 mAh/g;V2O5/石墨烯和纯V2O5电极的电荷传递电阻分别为142 Ω和293 Ω。V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0 ~2.5 V电压范围内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 mAh/g衰减到96 mAh/g,随后又出现上升,循环100次后正极材料的放电比容量稳定在102 mAh/g,库伦效率接近100%,这表明该V2O5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

硅碳复合电极材料制备及储锂性能

采用水热法以Zn Cl2为活化剂制备活化石墨烯纳米片(a-GNPs),并研究了工艺参数对其孔结构的影响。将表面包覆导电聚苯胺(PANI)的硅纳米粒子与a-GNPs以一定比例混合,经热解形成Si/p-PANI/a-GNPs复合材料用于锂离子电池负极。采用TEM对a-GNPs孔结构进行了表征;采用FTIR分析了PANI热解前后化学键的变化;采用SEM分析了电极结构和形貌;采用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等方法测量了硅复合电极的电化学性能。实验结果表明,Si/p-PANI/a-GNPs复合电极的储锂容量和稳定性有明显改善,400m A/g恒电流充放电循环50次后可逆比容量达到1093.4m A·h/g,比Si电极和Si/p-PANI电极分别提高了415.3%和112%。这主要归因于a-GNPs对电解质传输的促进作用以及电导的贡献。     

CTAB辅助电沉积V_2O_5薄膜及储锂性能研究

以五氧化二钒、双氧水和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料,采用溶胶凝胶法制备了V2O5溶胶,并通过电沉积法在不锈钢基体上制备了正交晶系的V2O5薄膜电极材料。采用X-射线衍射和场发射扫描电子显微镜表征了V2O5薄膜材料的微观结构和表面形貌;采用循环伏安曲线、交流阻抗谱和充放电测试研究了V2O5薄膜作为锂离子电池正极材料的储锂性能。结果表明,在添加3%CTAB的V2O5溶胶中电沉积的V2O5薄膜比未添加CTAB的V2O5溶胶中电沉积的V2O5薄膜具有更高的电化学反应可逆性、更低的电化学反应阻抗、更好的嵌锂活性和倍率性能。     

纤维状Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料的制备及性能研究

以乙酰丙酮铁和氯化亚锡为反应原料,以聚丙烯腈和N,N-二甲基甲酰胺混合液为溶剂,采用静电纺丝法制备纤维状Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料。利用XRD和XPS对材料的晶型和元素组成进行分析,借助SEM和TEM对材料结构进行表征,结果显示制备材料直径为纳米级的纤维状结构;通过恒流充放电、循环伏安测试、交流阻抗测试等方法对材料进行电化学性能测试,结果表明Fe_2O_3/SnO_2复合材料较之纯的Fe_2O_3和SnO_2具有更好的电化学性能,且当Fe_2O_3和SnO_2质量比为2∶5时,Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料循环充放电性能最好,以0.1 A/g电流密度在0.01～3 V循环100次后仍保持675.3 mAh/g的比容量。     

电化学沉积制备V_2O_5薄膜电极的表面结构及储钠性能

以含有CTAB的V_2O_5溶胶为电解液,采用电沉积法在不锈钢基体上沉积V_2O_5薄膜前体,经300℃烧结处理后制备了无黏结剂和导电剂的V_2O_5纳米薄膜电极。XRD测试表明该方法制备的V_2O_5薄膜是含水相的V_2O_5·n H2O,与未添加CTAB制备的薄膜相比,其层间距明显变大。FESEM和AFM测试发现CTAB辅助电沉积制备的V_2O_5薄膜具有粗糙多孔的表面形貌;XPS测试表明CTAB辅助电沉积制备的V_2O_5薄膜中含有更多的低价钒离子(V4+)。电化学测试发现该方法制备的V_2O_5薄膜具有优异的嵌/脱Na+循环稳定性;与未添加CTAB制备的薄膜相比,CTAB辅助电沉积制备的V_2O_5薄膜具有更好的电化学反应可逆性、更强Na+扩散性能和更高的储钠比容量,是一种非常有应用前景的钠离子电池正极材料。     

二氧化锰/石墨烯复合电极材料

MnO2是一种极具潜力的超级电容器用电极材料,但因其结构形貌复杂多变、电导率较差,限制了其电化学性能的发挥。石墨烯虽然具有高电导率和大的比表面积等优良特性,但是石墨烯的堆叠聚集降低了其有效比表面积和电导率,导致其实际比电容远远低于理论值。针对这一问题,将MnO2和石墨烯相结合可以提高石墨烯的有效比表面积和比容量,充分利用各自的性能相互补偿,以提高复合电极的电化学性能。综述了MnO2/石墨烯复合电极的制备方法和研究现状,同时提出了MnO2/石墨烯复合电极的发展建议。     

a-V_2O_5/BC复合正极材料的制备及其性能研究

以天然毛竹为原料,采用固相反应法在惰性气体气氛下合成了竹炭(BC)和无定型五氧化二钒(a-V2O5/BC)复合正极材料。采用XRD,SEM和电化学测试等手段表征样品结构、形貌以及电化学性能。结果表明,所制备的BC样品为多孔无定型结构,粒径在0.2~90μm。掺杂BC在很大程度上可以改善a-V2O5的电化学性能,尤其是大电流放电性能。当a-V2O5与BC的质量比为1∶4时,a-V2O5/BC的电性能最佳,10 mA/g充放电的首次放电比容量为116.4 mA.h/g,200 mA/g放电的比容量为54.3 mA.h/g,为首次放电比容量的46.6%,而纯a-V2O5电极的比容量仅为其首次放电比容量时的0.7%。     

超级电容器用V_2O_5的制备及性能

以晶态V2O5(c-V2O5)为原料,采用H2O2-c-V2O5-溶胶-凝胶法制备了超级电容器用非晶态V2O5(a-V2O5)正极材料。研究了H2O2与c-V2O5的浓度比、搅拌时间、陈化时间、水基电解液种类及浓度、Cu2+掺杂等因素对材料结构和电容性能的影响。产物为无定型、纳米级粉体。c-V2O5与H2O2的浓度比为0.04 g/mL、搅拌时间12 h、陈化时间4 d、电解液为KOH且浓度为1 mol/L时,a-V2O5电极比电容最优,在30 mA/g电流密度下首次放电比电容为55.2 F/g。Cu2+掺杂在很大程度上可以提高a-V2O5的比电容,当Cu2+质量分数为0.5%时放电比电容高达111.4 F/g。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备

采用工业钛白粉作为烟气脱硝催化剂的载体原料,通过添加助剂M对其改性,研制出了一种V2O5-WO3/Ti O2烟气脱硝催化剂,并确定助剂M的最佳量为质量分数10%;同时考察了焙烧温度对该催化剂比表面积及脱硝性能的影响,确定了最佳焙烧温度为500℃;最佳活性组分钒含量为质量分数1.5%,稳定助剂钨含量为质量分数8%的催化剂性能最好。     

TiO2/C/BP复合负极材料的制备及其储锂性能研究

为了提高TiO2负极材料的电化学性能,采用球磨-超声-水热法制备了TiO2/C/BP复合负极材料,测定了材料的循环放电比容量、倍率性能、循环伏安曲线和交流阻抗.结果 表明,二氧化钛掺杂石墨、黑磷后,二氧化钛晶型不受影响,TiO2/C/BP复合材料颗粒分散性得到改善、交流阻抗减小、导电性明显增强,与纯TiO2相比,电流密...     

TNTs/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2-Sb_2O_5-MnO_2电极的制备与性能研究

采用阳极氧化-热分解法在螺旋钛丝上生长出二氧化钛纳米阵列管(TNTs),然后采用热分解法在钛基上制备了TNTs修饰的不同涂层摩尔浓度的TNTs/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2-Sb_2O_5-MnO_2电极。运用SEM、EDS、XRD、CV和等方法去该系列电极进行物理和电化学表征,同时采用强化寿命测试对其进行稳定性表征。结果表明:钛电极表面有排列均匀紧凑的TiO_2纳米管生成,并与活性组分形成固溶体,有利于增强了活性涂层的结合力。涂层浓度为IrTaSnSbMn_2的TNTs/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2-Sb_2O_5-MnO_2阳极具有较高的电化学稳定性、表面活性和孔隙率和较长的使用寿命。电极失效分析表明,该电极失效的主要原因为活性物质的溶解和活性涂层的剥落。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备及其烟气脱硝性能

以活性成分负载量、负载顺序和焙烧温度等关键制备参数因素进行正交实验设计制备了V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,对其进行XRD和TPR表征,并在自行设计搭建的SCR烟气脱硝实验平台上评价其(300~390)℃的SCR脱硝性能。结果表明,活性成分钒和钨绝大多数以非晶态形式存在于载体表面,且具有良好的分散性;主要活性成分V_2O_5负载量越高,脱硝率越高;400℃焙烧温度可以形成催化反应所需的晶相,且维持催化剂较高的比表面积;催化剂低温活性和高温活性是由表面富集和各种成分之间相互作用共同产生的结果,活性组分与载体之间的相互作用对315℃低温脱硝活性影响明显,以先钒后钨负载顺序为宜,表面富集对390℃高温脱硝活性起主要作用,以钒钨同时负载或先钒后钨负载顺序较好;随着m(WO_3)∶m(V_2O_5)的增加,在7.5∶1处催化剂的脱硝率升至最高,随后迅速下降,WO_3负载质量分数以6%为宜。在优化条件V_2O_5负载质量分数0.8%、WO_3负载质量分数6%、先钒后钨负载和400℃焙烧温度下制备了催化剂并进行脱硝性能验证,315℃低温脱硝活性达到69.56%。     

铅笔头状Co_3V_2O_8/石墨烯复合物的制备及其电化学性能研究

通过水热-煅烧的方法制得铅笔头状Co_3V_2O_8,再和氧化石墨烯(GO)通过水热法制备出铅笔头状Co_3V_2O_8/G复合物。采用XRD、 SEM对样品的物相组成和形貌进行了表征与分析,并对其进行了电化学性能测试。研究结果表明:铅笔头状Co_3V_2O_8/G复合物作为锂离子电池负极材料时,表现出更高的可逆容量、很好的循环稳定性以及优异的倍率性能。     

纳米V_2O_5/TiO_2-SiO_2复合材料的抗菌性能

以高比表面多孔纳米TiO2-SiO2为载体,用浸渍法制备纳米V2O5/TiO2-SiO2复合材料,考察了其抗菌性能,采用TEM、FTIR、XPS、XRD等手段对产物进行了表征。结果表明,复合材料不需紫外光照射即具有较强的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄葡萄球菌产生透明抑菌圈,直径达11~13 mm。复合材料中V以V5+和V4+形式存在,部分V5+已进入TiO2晶格取代Ti4+,发生了氧化还原反应,产生了电子转移,形成了新键;O1s电子结合能和Ti2p结合能增大;掺杂促进TiO2-SiO2从锐钛型向金红石相转化,抑制粒径的长大,使复合材料活性提高。     

新型纳米V_2O_5催化剂的制备与表征

以片状工业V2O5晶体为原料,采用Sol-gel法制备含纳米V2O5颗粒的溶胶和凝胶,并以此胶体为活性组分、硅藻土为载体制得一种新型纳米钒催化剂,研究了催化剂的显微结构和性能。结果表明,经过酸洗处理后的硅藻土的物理化学性质满足催化剂载体要求,TEM和SEM研究显示,胶体中V2O5颗粒形貌呈现针状或球状,催化剂中的活性组分V2O5颗粒大小仍然处于纳米级别且分散均匀,纳米钒催化剂的强度为61.3N.cm-1,活性达87.4%。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化剂的制备及抗硫性能

以锐钛矿TiO_2和TiO_2(P25)为载体,采用浸渍法制备V_2O_5-WO_3/TiO_2和V_2O_5-WO_3/TiO_2(P25)催化剂。利用FESEM、EDS、XRD、TGA和激光拉曼对催化剂进行表征。以NH_3为还原剂,考察载体晶型、钒质量分数、SO_2和活性测试时间对SCR催化还原NO的性能影响。结果表明,锐钛矿TiO_2载体制备的催化剂更利于选择性催化还原反应的发生,并且钒质量分数为3%时,锐钛矿TiO_2载体制备的催化剂脱硝性能较好且抗硫性能表现良好。在空速为10 000 h~(-1),反应温度为300℃,存在0.08%SO_2的条件下,催化剂在48 h内也能保持94%的脱硝率。     

石墨烯/聚吡咯复合电极材料超电容性能研究进展

分析了目前石墨烯和聚吡咯(PPy)用作电极材料的不足,详细介绍了近年来超级电容器用石墨烯/PPy复合电极材料的研究进展,指出石墨烯/PPy复合材料在能量转换和存储领域的未来发展方向.     

V_2O_5/AC中温SCR催化剂的制备及其脱硝性能研究

以廉价的活性炭为载体,负载1%V2O5,制备出了中温V2O5/AC催化剂,其脱硝率在350~400℃可达60%以上。采用低温N2吸附法和傅里叶红外光谱法对催化剂进行了表征。结果表明,负载V2O5导致催化剂的比表面积降低,但是有利于SCR(选择性催化还原)反应的中孔增多,因而脱硝率较AC增大。H2SO4、HNO3、HCl酸化可以增大V2O5/AC的脱硝率,其中HNO3酸化效果最好,在350~400℃脱硝率可达75%以上,其原因是增大了表面的含氧官能团。     

添加V_2O_5催化制备碳化铁的动力学

研究了923～1073 K的温度范围内,1%V2O5添加剂对70%(ψ)H2 30%(ψ)CH4与铁矿石反应的动力学.运用未反应核模型,求出了不同温度下反应的表观速率常数及反应的表观活化能.结果发现添加V2O5与否铁矿石还原阶段的反应活化能变化不大,表明添加V2O5对铁矿石的还原反应促进作用较弱;添加1%V2O5的试样碳化反应活化能由72 kJ/mol降低到46.5 kJ/mol,减少了35%,说明V2O5对铁碳化反应有较强的促进作用.     

电沉积法制备V_2O_5薄膜及其储钠性能研究

采用电沉积法制备了V2O5薄膜并研究了电沉积温度、时间、电压和镀液浓度对V2O5薄膜储钠性能的影响。采用场发射扫描电镜和X-射线衍射表征了V2O5薄膜表面形貌和晶体结构;利用循环伏安、充放电测试V2O5薄膜的储钠性能。结果表明,制备的V2O5薄膜是非晶相V2O5水合物,该薄膜具有片状的叠层纳米结构;电沉积条件对V2O5薄膜沉积速度和储钠性能都有显著影响,随着电沉积温度的升高和镀液浓度的增加,薄膜的沉积速度加快;随着电沉积电压的增加,薄膜沉积速度先增加后降低,在电压为2.5 V时沉积速度最大;随着电沉积时间的增加,薄膜厚度增大;薄膜的储钠性能与薄膜厚度密切相关,薄膜过薄或过厚都不利于其储钠性能的提高。