钠离子电池铁氧化物/碳基复合材料研究进展

探索高性能、低成本、环境友好型电极材料一直是电化学储能领域的研究重点,其中,铁氧化物(FeO_x:Fe₃O₄、α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃)作为钠离子电池负极材料具有较大的应用潜力而受到广泛关注。然而,FeO_x的电子和离子传导性较差,限制了循环稳定性和倍率性能,将其与碳基材料(石墨烯、石墨/无定型碳、多孔炭、碳纳米管和碳纳米纤维等)进行复合能够显著改善电化学性能。本文详细介绍了FeO_x/碳基复合材料作为钠离子电池负极材料的研究现状。分析了导致FeO_x负极材料首次库伦效率低、循环稳定性和倍率性能差等问题的原因,以及各复合改性结构的优势,对今后FeO_x/碳基复合材料作为钠离子电池负极材料的研究方向进行了展望。     

La0.7Sr0.3MnO3/α-Fe2O3复合材料的制备及吸波性能研究

以高温煅烧法制备了复合材料La_0.7Sr_0.3MnO₃/α-Fe₂O₃,并研究了其结构、电磁参数和吸波性能,进一步初步探索了该粉体用于布料涂层的吸波效果。结果发现：La_0.7Sr_0.3MnO₃/α-Fe₂O₃与石蜡以质量比7∶3混合后的吸波性能显著,分别在厚度5.0和9.5 mm处能吸收99.9%以上的入射电磁波,吸波性能优异。此外,在1～18 GHz和1.0～10 mm范围内,样品La_0.7Sr_0.3MnO₃/α-Fe₂O₃的总有效吸收(≦-10 dB)带宽覆盖测试带宽的91.8%,实现了雷达多频段的有效吸收。复合材料良好的吸波性能得益于La_0.7Sr_0.3MnO₃和α-Fe₂     

柔性YAG-Al2O3纳米纤维膜负载C3N4的水处理性能研究

采用溶胶-凝胶法和静电纺丝技术制备了柔性钇铝石榴石-氧化铝(YAG-Al₂O₃)纳米纤维膜，然后使用尿素包埋法将石墨相氮化碳(g-C₃N₄)引入到纤维膜孔隙中，制备了自支撑光催化降解钇铝石榴石-氧化铝/氮化碳(YAG-Al₂O₃/C₃N₄)复合材料，表征了材料的形貌结构和力学行为，并研究了其在亚甲基蓝污水处理中的可见光催化降解性能。结果表明，YAG-Al₂O₃纳米纤维膜具有优异的柔韧性，YAG-Al₂O₃/C₃N₄复合材料在厚度方向具有良好的弹性，两者均为自支撑材料。100min内复合材料对亚甲基蓝的降解率可达96%以上，循环3次后降解率仍保持在94%左右。催化反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)模型，说明复合材料具有长期稳定且高效的催化降解效果。     

石墨烯/MnO2纳米片复合薄膜的制备及其超级电容性能研究

采用两步界面组装法制备石墨烯/MnO₂纳米片(GMTF)三维复合薄膜电极，研究了复合薄膜的电化学性能。结果表明，MnO₂的赝电容和石墨烯的双电层电容相互协调，使得GMTF复合薄膜材料比单一的MnO₂纳米片或者石墨烯材料具有更佳的电化学性能。在三电极体系中，GMTF电极的比电容在5mV/s时达156.54mF/cm²,远高于石墨烯(40.24mF/cm²)和MnO₂纳米片(69.03mF/cm²)。此外，在两电极体系中，基于GMTF复合薄膜的固态超级电容器也显示出较高的面积比电容(120.49mF/cm²)和质量比电容(204.22F/g)、优良的循环性能。在功率密度为39mW/cm³时，能量密度能够达到1.735mWh/cm³。     

不同晶型Fe2O3催化H2O2湿法脱硝的实验研究

研究了以α-Fe₂O₃、β-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃为催化剂的类Fenton试剂溶液氧化吸收NO的过程,分析了3种Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO脱除效率的影响机理。脱硝性能测试结果表明：γ-Fe₂O₃的活性最好,在H₂O₂浓度为1.5 mol/L、催化剂浓度为20 mmol/L、pH值为5以及反应温度为55℃等条件下,γ-Fe₂O₃的脱硝率可达87.5%。机理研究表明：3种Fe₂O₃催化H₂O₂分解湿法脱除NO的反应发生在催化剂表面,反应过程中存在氧化还原循环,H₂O₂催化分解的主要产物是·OH。活性差异分析结果表明：Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO的脱除效果具有显著的影响,γ-Fe₂O₃的活性最高是由于比表面积大、分散性高和表面的Fe²⁺含量更多,而β-Fe₂O₃的活性高于α-Fe₂O₃是由于表面的氧空位含量更多。     

基于快速响应f-La2O3/PANI电致变色薄膜的制备与性能表征

基于电致变色薄膜在军事伪装、建筑节能、汽车等工业领域具有重要研发前景，研究通过硅烷偶联剂KH-550对氧化镧(La₂O₃)表面进行修饰(f-La₂O₃)，并与导电聚合物聚苯胺(PANI)复合制备f-La₂O₃/PANI电致变色材料。利用XRD、FTIR、SEM-EDS、UV-vis、电化学工作站对f-La₂O₃/PANI电极与纯PANI电极进行对比分析，重点研究f-La₂O₃掺入量对PANI结构形貌、电化学性能及电致变色性能的影响。研究结果表明：f-La₂O₃的掺入使PANI纤维有向细小化方向变化的趋势，其复合材料较纯PANI具有更高的结晶度和分子链取向；f-La₂O₃会打破PANI的网络交联结构导致复合材料的电化学性能有所降低，但可以加快PANI质子化和脱质子化的转变进程，并有效抑...     

γ-Fe2O3超顺磁纳米颗粒/壳聚糖复合胶体的制备、表征及其对Pb(Ⅱ)的吸附研究

超顺磁纳米材料因其具有较好的吸附性能、良好的生物相容性和易固液分离等优点而在重金属的去除研究中备受关注。将壳聚糖与由共沉淀法制备的γ-Fe₂O₃超顺磁纳米颗粒复合制备γ-Fe₂O₃超顺磁纳米颗粒/壳聚糖复合胶体体系,利用动态光散射与小角X射线散射技术对胶体粒径及结构进行原位表征,并考察该胶体体系对Pb(Ⅱ)的吸附性能。结果表明:γ-Fe₂O₃超顺磁纳米颗粒多分散系数较小,与壳聚糖复合后呈软团聚的胶体结构;该胶体体系对Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级吸附动力学模型,动力学拟合最大吸附容量为42.9 mg/g,说明该胶体体系对Pb(Ⅱ)具有优异的吸附性能且以化学吸附为主。该胶体体系可为Pb(Ⅱ)污染的水体治理提供实验和技术参考。     

Ni/Co3O4花状电极材料的合成及其电化学性能与第一性原理研究

通过水热法制备了一种单质镍掺杂Co₃O₄(Ni/Co₃O₄)的粉末，用伏安特性循环法研究了其电化学性能，同时根据第一性原理从原子尺度和电子结构的角度探究了Ni和Co₃O₄的掺杂机理。首先合成Ni/Co₃O₄粉末；其次对合成的材料结构及性能进行XRD和SEM表征分析，研究不同钴源及同一钴源不同钴镍比对制备的镍Ni/Co₃O₄形貌的影响；最后在不同缺陷和不同掺杂的影响下，建立准确的材料性能预测模型，揭示了修饰电极掺杂改性的微观机理。结果表明，不同钴源均制备出了花状形貌的Ni/Co₃O₄复合材料，电化学性能测试得到其比电容为670F/g;第一性原理计算所得掺杂机理，揭示了电化学修饰的Ni/Co₃O₄复合电极较大提高了材料的导电性能。     

Fe3O4-GO复合纳米纸的制备及吸波性能研究

为了实现目前实际应用对吸波材料“轻、薄、宽、强”的要求，本工作采用氧化石墨烯(GO)结合磁性纳米粒子四氧化三铁(Fe₃O₄)构筑了一类新型的轻质且具有良好柔韧性的复合纳米纸吸波材料，希望其能简化复合材料成型工艺并替代吸波涂料，实现对吸波性能的调控。首先，利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对Fe₃O₄纳米粒子进行有机化修饰，制备了分散均匀、具有电磁双损性能的Fe₃O₄-GO复合纳米粒子，进而利用溶剂蒸发沉积法制备了GO及Fe₃O₄-GO纳米纸，并对其结构及性能进行了研究。结果表明，NH₂-Fe₃O₄稳定附着在GO片层上，当Fe₃O₄与GO的质量比为4∶6时，其输入阻抗Z_in与自由空间阻抗Z₀最为接近，复合纳米纸的阻抗匹配性能最好。Fe₃     

核壳结构SrFe12O19NiFe2O4复合纳米粉体的吸波性能

以Fe(NO₃)₃、 Ni(NO₃)₂和Sr(NO₃)₂为主要原料, 通过两步柠檬酸盐溶胶-凝胶法, 制备出核-壳结构SrFe₁₂O₁₉-NiFe₂O₄磁性纳米复合粉体。采用XRD、 TEM、 VSM及矢量网络分析仪对合成的粉体的结构、 形貌及吸波性能进行了分析研究。结果表明, 复合粉体的相结构与NiFe₂O₄含量有关, 当SrFe₁₂O₁₉与NiFe₂O₄的质量比为1∶2、 烧结温度为1050℃时, 复合纳米粉体的相与NiFe₂O₄接近, 核-壳结构SrFe₁₂O₁₉-NiFe₂O₄纳米复合粉体的饱和磁化强度(M_s)(51.4 emu/g)比单体SrFe₁₂O₁₉纳米粉体 (42.6 emu/g)的大; 但矫顽力(H_c) (336 Oe)比单体SrFe₁₂O₁₉纳米粉体的小, 在SrFe₁₂O₁₉ 与NiFe₂O₄的矫顽力5395～160 Oe之间。在频率为8～18 GHz范围内, 微波吸收逐渐增强, 当频率为12 GHz时, SrFe₁₂O₁₉-NiFe₂O₄纳米复合粉体的微波吸收达到最大值-9.7 dB, 是一种性能优良的吸波材料。      

CoFe2O4-沸石复合催化剂的制备与优化

采用溶剂热法制备CoFe₂O₄-沸石复合材料，通过构建高分散的小纳米粒径CoFe₂O₄-沸石复合催化剂以提升其催化性能，并优化其合成条件。为测试该催化剂的催化性能，以铬黑T(EBT)为目标污染物，分析CoFe₂O₄及CoFe₂O₄-沸石复合材料活化过一硫酸盐(PMS)的效果。结合材料表征手段分析合成的催化剂的物象组成和微观形貌结构。实验结果表明：50 mL乙二醇和0.03 mol乙酸钠的条件下制备所得CoFe₂O₄粒径尺寸最小，为10.647 nm,晶粒纯度高，且0.2 g/LCoFe₂O₄和0.15 g/L PMS在30 min内对200 mg/L EBT的去除率达到73.95%。CoFe₂O₄纳米颗粒能较好地分散负载在沸石表面，形成复合催化剂，其中0.2 g/L CoFe     

NiCo2O4纳米线/SiC复合纤维制备及其电化学性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,采用静电纺丝结合碳热还原制备出结晶度较高的β-SiC纤维,其比表面积为92.6 m2/g,表现出双电层电容储能特征,比电容为155.7 F/g。然后,利用水热法在SiC纤维表面生长出大量直径约为15 nm的NiCo₂O₄纳米线,得到NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维。测试表明,NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维中镍和钴元素分别以Ni2+/Ni3+和Co2+/Co3+价态形式存在,由于NiCo₂O₄纳米线与SiC纤维的协同作用,NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维比电容显著提高,并表现出双电层和赝电容并存的特征,比电容可达300.3 F/g,当功率密度为58.1 W/kg时,NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维能量密度为60.1 W·h/kg。      

核壳结构ZIF-8@In2O3纳米棒的制备及其对NO2选择性的提升作用

为了快速准确检测到有毒有害气体NO₂,以水热法合成沸石咪唑酯骨架(zeolitic imidazolate frameworks, ZIF)-8复合In₂O₃纳米棒状复合材料(ZIF-8@In₂O₃),并加工制作成气敏传感器，以检测对NO₂的灵敏度和选择性。利用扫描电镜、透射电镜、比表面积分析技术对ZIF-8@In₂O₃的形貌和结构进行表征，测试复合材料作为传感器的气敏性能。结果表明：成功制备出具有核壳结构的ZIF-88@In₂O₃纳米棒复合材料，在最佳工作温度为220℃时，相比于纯In₂O₃对体积分数为5×10^-5的NO₂的灵敏度223,ZIF-8@In₂O₃的达到254;在三乙胺(triethylamine, TEA)作为干扰性气体的条...     

Fe3O4-氮掺杂生物炭材料催化芬顿反应吸附有机污水中磷酸根离子的研究

以竹粉废料为原料,利用尿素热解制得氮掺杂生物炭(NBC),再通过原位沉积法在生物炭表面生长纳米Fe₃O₄,得到Fe₃O₄-氮掺杂生物炭复合材料(NBC-Fe₃O₄)。以KH₂PO₄溶液模拟含磷废水测试了NBC-Fe₃O₄复合材料的吸附性能,结果表明复合材料在pH值7时达到最佳吸附效果,吸附效率接近100%,最大吸附量为20.3 mg/g;复合材料对磷的吸附符合朗格缪尔模型和二级动力学方程。另外,复合材料中含有大量的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ),可以通过外加H₂O₂溶液形成芬顿氧化体系,实现同步催化降解腐殖酸和吸附磷酸根污染物。     

炭含量对MoS2/GR复合电极材料电化学性能的影响

将Hummers法制备石墨烯产生的副产物经过高温炭化和氢氧化钾(KOH)活化后得到石墨烯残留炭(GR)。以GR、钼酸钠及硫脲为原料，在pH=3的前置溶液中，通过简单的一步水热法制备了二硫化钼/石墨烯残留炭(MoS₂/GR)复合电极材料。通过改变GR的加入量(5%、10%、15%),探究其对MoS₂/GR电化学性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电化学工作站对复合电极材料的结构、形貌及电化学性能进行表征和测试。结果表明：GR的加入会降低MoS₂的结晶度；随着GR加入量的增加，MoS₂/GR的尺寸会逐渐减小。当GR加入量为15%(质量分数)时，制备的样品15MoS₂/GR具有最高的比电容(312.0F/g),相较于纯MoS₂(110F/g)比电容提升了近3倍，并且在5A/g电流密度下循环1000次后，容量保持率为96.3%,表现出良好的循环稳定性。定量动力学计算表明，15MoS₂/GR的储能方式以扩散贡献为主。     

Fe3O4/GO/CeO2复合纳米材料的制备及其对水中亚甲基蓝吸附性能研究

首先通过溶剂热法制备Fe₃O₄纳米颗粒，再通过离子强度调控法制备磁性氧化石墨烯(Fe₃O₄/GO),最后用共沉淀法制得Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料，并用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)等技术对其进行表征。结果表明：Fe₃O₄纳米颗粒与CeO₂纳米颗粒均匀地分散在GO上。研究了Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料对亚甲基蓝染料的吸附性能，并考察了不同因素对吸附性能的影响。由于Fe₃O₄纳米颗粒有着磁性的性质，易回收分离，具有再生利用性能。吸附实验结果表明：Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料循环5次后对亚甲基蓝的吸附率仍在95%以上。因此，Fe     

Co3O4与膨胀石墨自组装的多面体复合物作为锂离子电池阳极材料

作为锂离子电池的负极材料，Co₃O₄因其具有890 mA·h/g的高理论比容量而备受关注。本文通过简单的化学溶液法和热处理制备了Co₃O₄与膨胀石墨(EG)自组装的多面体复合材料(Co₃O₄-EG)。当用作锂离子电池的负极材料时，EG与Co₃O₄质量比为1∶3的Co₃O₄-EG复合材料电极在0.1 C的电流倍率下经过400次循环后的可逆容量仍高达418 mA·h/g，高于其他Co₃O₄-EG复合材料(质量比1∶4循环190圈后容量为273 mA·h/g，质量比1∶5循环135圈后的容量为329 mA·h/g)，且所有Co₃O₄-EG复合材料的放电容量均高于纯Co₃O₄(400圈循环后容量为40 mA·h/g)。Co₃O...     

Al2O3@Y3Al5O12纳米短纤维对铝合金基复合材料的增强作用

采用一种具有芯-壳结构的复合纳米纤维增强铝合金复合材料,可以在提高抗拉强度的同时增加塑性。通过真空热压烧结技术制备了Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂复合纳米短纤维增强2024铝合金复合材料。研究了纤维添加质量分数对复合材料致密度、硬度、抗拉强度及延伸率的影响;并探究了芯-壳结构在复合材料增韧中的作用。结果表明:Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维具有良好的分散性,在超声分散及机械搅拌混粉后均匀吸附在铝合金颗粒表面,无分层及团聚现象;经热压烧结后,Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维以短纤维形态均匀分散在铝合金基体内,少量添加Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维起到了桥联和孔洞填充作用,使复合材料致密度和硬度提高;添加质量分数为1wt%时,抗拉强度和延伸率取得最大值,由铝合金的249.3 MPa、2.9%增加到299.1 MPa、4.3%。Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维的添加可以细化晶粒,阻碍裂纹扩展,且在拔出/断过程中Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维芯-壳结构的塑性变形起到了增强增韧作用。      

片状纳米Al2O3/环氧树脂复合材料的制备及性能

采用水热法制备片状纳米Al₂O₃,经过偶联剂改性后与环氧树脂复合,通过溶液混合法制备了不同填充量的片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料,研究了片状纳米Al₂O₃用量对片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料介电性能和热性能的影响,利用SEM对复合材料的断口形貌进行了表征。结果表明: 片状纳米Al₂O₃在环氧树脂基体中分散良好;随着片状纳米Al₂O₃填充量的增加,复合材料的起始热分解温度升高、介电强度增大,当片状纳米Al₂O₃的填充量为7wt%时,复合材料的介电强度为 29.58 kV/mm,比纯环氧树脂的介电强度提高了30%;复合材料的介电常数(3.8~4.5)和介电损耗(0.015)比纯环氧树脂稍有增大,但仍维持在较好的介电性能范围内。     

电纺La2O3-CeO2纳米纤维的除氟性能

纳米双金属氧化物作为除氟剂具有广泛的应用前景。以六水合硝酸铈和六水合硝酸镧为原料，聚丙烯腈(PAN)为模板，通过静电纺丝技术与煅烧相结合制备La₂O₃-CeO₂纳米纤维，利用TEM、SEM-EDS、BET、FTIR和XRD对La₂O₃-CeO₂纳米纤维的形貌和结构进行表征。探究了La₂O₃-CeO₂纳米纤维对氟离子吸附性能，研究了pH、吸附质(F-)初始浓度、吸附时间、La₂O₃-CeO₂纳米纤维投加量和共存阴离子等对除氟效率的影响。研究结果表明，La₂O₃-CeO₂纳米纤维的比表面积为31.04 m²·g^-1。pH为3时，La₂O₃-CeO₂纳米纤维的...