二次水热法制备鸟巢状TiO2/Co3O4纳米结构及其锂电性能

以TiO_2粉末和NaOH为原料,在机械外力场作用下,采用水热法制备TiO_2纳米线。随后将得到的TiO_2纳米线与六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素(Urea)共同水热反应制备TiO_2/Co_3O_4纳米结构材料。分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪和电化学工作站等,对材料的相组成、微观形貌、锂电性能和阻抗性能进行测试。结果表明,TiO_2/Co_3O_4纳米复合材料为鸟巢状结构,其在33.5mA/g电流密度下恒电流充放电的首次放电容量为777mAh/g,充电容量为759mAh/g,100次循环后的可逆容量仍保持在663mAh/g,具有良好的循环稳定性和电化学特性。     

NiO薄膜电极的电沉积制备及其性能研究

采用阴极电解沉积法成功制备了可用于薄膜锂离子电池的NiO薄膜电极,并对其进行了表征,测试了其电化学性能.研究表明,在溶液浓度为0.05mol/L,温度为80℃,电流密度为0.3mA/cm2条件下沉积1h,并经过热处理制备的NiO薄膜电极属立方结构,首次放电容量达到928mAh/g,在78μA/cm2的电流密度下循环10次后仍保持702mAh/g,表现出良好的电化学性能.     

碳芯结构LiFePO_4/C复合材料的表征及电化学性能

采用环氧树脂为碳源制备出碳芯结构LiFePO4/C复合材料.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和X光电子能谱等分别对复合材料的晶体结构、表面形貌及表面成分进行表征,采用恒电流充放电和电化学阻抗方法研究试样的电化学性能.实验结果表明:碳芯结构复合材料是由无定形碳线和纳米LiFePO4颗粒组成.碳芯结构LiFePO4/C复合材料在15mA/g的电流密度下,首次放电容量达到166mAh/g,当电流密度增加到750mA/g,放电容量高达131mAh/g,经过50次循环后,容量保持率高达99.2%.     

MoP纳米粒子锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

用直流电弧等离子体法制备金属钼纳米粉体再使其与赤磷发生固相反应,用两步法制备出磷化钼纳米粒子。使用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等手段表征磷化钼纳米粒子的结构并进行了电化学性能测试。结果表明,MoP纳米粒子呈球状,粒径为20~50 nm;在电流密度为100 mA/g的条件下MoP纳米粒子负极材料的首次放电比容量达到746 mAh/g,50次循环后放电比容量为241.9 mAh/g;电流密度为2000 mA/g时放电比容量为99.90 mAh/g,电流密度恢复到100 mA/g其放电比容量仍然保持247.60 mAh/g。用作锂离子电池的负极材料,MoP纳米粒子具有优异的稳定性和可逆性。     

三维石墨烯纳米球的制备及其在锂离子电池中的应用

采用直流电弧放电法制备出一种三维石墨烯纳米球材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱和X射线衍射光谱(XRD)等测试方法对三维石墨烯纳米球的形貌和结构进行了表征和研究。通过交流阻抗(EIS)、恒流充放电和循环稳定性测试等电化学测试手段来研究三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明, 在电流密度为0.05 A/g下, 三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的首次放电容量为485.9 mAh/g, 高于炭黑作负极的放电容量(401 mAh/g); 当电流密度为1 A/g时, 三维石墨烯纳米球负极材料仍然具有185.4 mAh/g的放电容量。在电流密度分别为0.5 A/g和2.5 A/g下, 充放电循环100次以后, 三维石墨烯纳米球的比容量几乎没有衰减, 这表明三维石墨烯纳米球作为锂离子电池的负极材料比炭黑具有更大的容量, 同时具有优异的循环稳定性。     

碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究

以二茂铁为铁源,石油渣油为碳源,通过加压热解和空气氧化制备了碳包覆空心Fe3O4纳米粒子。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高倍透射电镜(HRTEM)等测试方法对样品的形貌和结构进行表征。采用恒流充放电和交流阻抗方法测试碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能。在电流密度为0.2mA/cm2时,首次放电比容量高达1294.7mAh/g,30次循环之后其放电比容量为392.1mAh/g;电流密度为1mA/cm2时,首次放电比容量为216.3mAh/g,30次循环之后其放电比容量为113mAh/g。     

还原剂对Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯复合材料结构及电化学性能的影响

为研究还原剂对Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料结构及电化学性能的影响,首先以氧化石墨烯(GO)和硝酸镍作前驱体,采用水热法制备了Ni(OH)_2/RGO复合材料;然后,利用XRD、SEM和Raman光谱仪表征了复合材料的结构和形貌,并采用循环伏安法、恒流充放电曲线和电化学阻抗谱研究了复合材料的电化学性能。结果表明:以(NH2)2CSO2作还原剂时,制备的β-Ni(OH)_2/RGO复合材料为RGO纳米片与Ni(OH)_2纳米片相互插层的结构;在电解液(6mol/L KOH溶液)中,0.2C放电倍率时β-Ni(OH)_2/RGO复合材料的比容量高达341.0mAh/g,10.0C放电倍率为时复合材料的比容量为242.2mAh/g,仍能保持β-Ni(OH)_2理论比容量的83.8%。所得结论表明制备的Ni(OH)_2/RGO复合材料显现出良好的电化学性能。     

氢氧化钴/氢氧化镍复合材料的制备及电化学性能研究

过渡金属氧化物(氢氧化物)由于其优良的电容特性而受到极大的关注,其中Co(OH)_2和Ni(OH)_2是研究的热点。采用电化学沉积法制备不同摩尔比的Co(OH)_2/Ni(OH)_2复合材料,利用XRD和SEM对沉积产物进行结构和形貌表征,同时采用循环伏安法、恒电流充放电以及电化学阻抗谱对电极材料进行电化学性能测试。结果表明,电化学沉积法可以制备出不同摩尔比的Co(OH)_2/Ni(OH)_2复合材料,电极材料为纳米花状结构,而这种结构大幅增加了活性材料的比表面积。随着沉积溶液中Co(NO_3)_2或Ni(NO_3)_2含量的增加,Co(OH)_2/Ni(OH)_2电极材料的放电时间与比电容值呈现先增大后减小的趋势。其中,当沉积溶液中Ni(NO_3)_2∶Co(NO_3)_2=1∶1时,所沉积的Co(OH)_2/Ni(OH)_2复合材料的放电时间最长、比电容值最大,可达到841.15 F/g。     

溶胶-凝胶法制备Mn掺杂Na_3V_2(PO_4)_2F_3正极材料及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了Mn掺杂的钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_2F_3。用XRD、SEM、恒流充放电和交流阻抗等对样品进行了表征。结果表明,适量Mn掺杂不会破坏Na_3V_2(PO_4)_2F_3的晶体结构;随着Mn掺杂量的增加,衍射峰强度增强,晶粒尺寸增大,材料的颗粒及孔径先减小后增大。电化学测试表明Na_3(V_(1-2y/3)-Mn_y)_2(PO_4)_2F_3(y=0.05)拥有最优的电化学性能,该样品在0.1和1C倍率下的首次放电比容量分别为116.7和61.9mAh/g,循环50次后的放电比容量仍高达112.1和60.8mAh/g。     

掺杂型固态电解质Li1.4Al0.4ZrxTi1.6-x(PO4)3的制备及其在锂硫电池中的应用

以LiNO_3、Al(NO_3)_3、ZrO(NO_3)_2、NH_4H_2PO_4、Ti(OC_4H_9)_4为原料,采用修饰的溶胶凝胶法制备出NASICON型固态电解质Li_(1.4)Al_(0.4)Zr_xTi_(1.6-x)(PO_4)_3(LAZTP),通过烧结得到固态电解质片。研究了Zr~(4+)掺杂取代Ti~(4+)对固态电解质性能的影响。分别采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、电化学阻抗谱(EIS)表征了固态电解质的结构和电化学性能。结果表明,固体电解质Li_(1.4)Al_(0.4)Zr_xTi_(1.6-x)(PO_4)_3在掺Zr量为x=0.1时具有最高的纯度、好的致密度(98%)和高的离子电导率(体电导率和总电导率分别为2.8×10~(-3)S/cm、1.4×10~(-3)S/cm)。将该样品用作锂硫电池的电解质并采用恒流充放电法测试电池的电化学性能,电池在50mA/g的电流密度下首次可逆容量为1187mAh/g,循环40次后可逆容量仍达990mAh/g,显示出比液态锂硫电池更好的充放电性能和循环稳定性。     

Crystalline and amorphous MnO2 cathodes with open framework enable high-performance aqueous zinc-ion batteries

Currently, δ-MnO₂ is one of the popularly studied cathode materials for aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) but impeded by the sluggish kinetics of Zn²⁺ and the Mn cathode dissolution. Here, we report our discovery in the study of crystalline/amorphous MnO₂ (disordered MnO₂), prepared by a simple redox reaction in the order/disorder engineering. This disordered MnO₂ cathode material, having open framework with more active sites and more stable structure, shows improved electrochemical performance in 2 mol·L⁻¹ ZnSO₄/0.1 mol·L⁻¹ MnSO₄ aqueous electrolyte. It delivers an ultrahigh discharge specific capacity of 636 mA·h·g⁻¹ at 0.1 A·g⁻¹ and remains a large discharge capacity of 216 mA·h·g⁻¹ even at a high current density of 1 A·g⁻¹ after 400 cycles. Hence disordered MnO₂ could be a promising cathode material for aqueous ZIBs. The storage mechanism of the disordered MnO₂ electrode is also systematically investigated by structural and morphological examinations of ex situ, ultimately proving that the mechanism is the same as that of the δ-MnO₂ electrode. This work may pave the way for the possibility of using the order/disorder engineering to introduce novel properties in electrode materials for high-performance aqueous ZIBs.     

锂离子筛前驱体Li4Mn5O12的制备及性能研究

吸附法是目前从低锂浓度的盐湖卤水中提取锂的最有前途的方法。采用EDTA-柠檬酸络合法制备了Li₄Mn₅O₁₂前驱体, 经酸浸脱锂后得到对Li⁺具有特殊选择性的锰氧化物锂离子筛。通过热重、XRD、SEM、FT-IR、化学组成、吸附动力学及共存金属离子的分配系数等手段对样品的晶相结构和Li⁺选择性吸附性能进行了研究。结果表明: 煅烧时间对Li₄Mn₅O₁₂前驱体生成有较大影响, 由400℃煅烧24 h所得的前驱体几乎为纯相的Li₄Mn₅O₁₂化合物, 经酸浸脱锂后的离子筛仍保持着与前驱体相同的尖晶石结构; 前驱体Li₄Mn₅O₁₂和离子筛MnO₂均为 200 nm左右的球状颗粒; 离子筛的最大吸附容量为43.1 mg/g, 并具有较好的Li⁺选择性。     

MnO2的生长机理及其对罗丹明B的快速降解

采用水热法以高锰酸钾和四水合氯化锰为原料,在180℃下制备了α-MnO₂、β-MnO₂及γ-MnO₂;观察分析了不同晶型MnO₂的物相、形貌及微观结构,探究了水热时间对MnO₂晶型的影响及MnO₂的生长机理;研究了α-MnO₂+γ-MnO₂对罗丹明B(RhB)的降解性能。结果表明:在180℃水热条件下,最先产生α-MnO₂并伴有少量γ-MnO₂,适当延长水热反应的时间,MnO₂发生晶型转变,逐渐由α-MnO₂和γ-MnO₂向柱状β-MnO₂转变。此外,研究发现α-MnO₂+γ-MnO₂对RhB具有高效快速的催化降解能力,当RhB溶液为60 mL时,10 min后MnO₂对RhB的降解率可高达93%;当增加RhB溶液到100 mL时,30 min后降解率可达93%,可见,MnO₂在催化降解有机染料方面具有极好的应用前景。     

Mn掺杂Ni(OH)2的合成及电化学性能研究

本工作采用缓冲溶液法制备Mn掺杂Ni(OH)₂(Ni_1-xMn_x(OH)₂, x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4), X射线衍射测试表明样品主要是β相, 有少量Mn₃O₄杂相; 循环伏安测试表明, x=0.2的材料还原峰积分面积最大、还原分支的峰电流最高; 恒流充放电测试表明, 在100 mA/g电流密度下, Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂放电比容量最高, 其第20次循环放电比容量为271.8 mAh/g, 同等条件测试的商用β-Ni(OH)₂放电比容量为253.6 mAh/g; 在300、500 mA/g电流密度下, Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂放电比容量仍保持最高, 分别为294.7、291.5 mAh/g, 而且Mn掺杂Ni(OH)₂的循环稳定性也优于商用β-Ni(OH)₂。Mn掺杂可改善镍电极的循环稳定性、降低镍电极成本, 具有广阔的应用前景。     

Hydrothermal synthesis, crystal structure and thermal stability of Ba-titanate nanotubes with layered crystal structure

BaTi₃O₇·nH₂O nanotubes have been synthesized through a hydrothermal reaction between Na-rich trititanate nanotubes and Ba(OH)₂ within the pH range 12–8.2. These nanotubes possess the same layered crystal structure of the precursor Na_2−xH_xTi₃O₇·nH₂O. They also keep the morphology of their precursor Na-trititanate nanotubes used in the synthesis, having an external diameter of 20–25 nm. The BaTi₃O₇·nH₂O nanotubes remained fully stable up to 300 °C, while nanotubular form continues to exist up to 600 °C, together with amorphous particles.     

Y3+掺杂Li4Ti5O12负极材料的电荷输运特性及电化学性能研究

以Li₂CO₃与锐钛矿型TiO₂为原料,六水合硝酸钇（Y（NO₃）₃·6H₂O）为钇源,采用球磨辅助固相法合成了Li₄Ti_5-xY_xO₁₂（x=0,0.05,0.10,0.15,0.20）负极材料。通过X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）与X射线光电子能谱（XPS）分别对材料的物相与形貌进行表征分析,并利用电化学工作站对材料的电化学性能与电荷输运特性进行测试。结果表明,Y³⁺掺杂没有影响尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂（LTO）材料的尖晶石结构,x=0.15时,Li₄Ti_4.85Y_0.15O₁₂样品的离子与电子电导率分别为2.68×10^-7 S·cm^-1和1.49×10^-9 S·cm^-1,比本征材料提升了1个数量级,表现出良好的电荷输运特性。电化学测试表明,Li₄Ti_4.85Y_0.15O₁₂样品在0.1 C倍率首次放电比容量可达171 mAh·g^-1,且在10 C与20 C高倍率下仍然拥有102 mAh·g^-1和79 mAh·g^-1的较高比容量,循环200周次后容量保持率分别为92.6%和89.1%,表现出良好的倍率特性。     

Ba(OH)2·8H2O/泡沫铜相变复合材料的制备及传热性能

采用SEM和X射线能谱仪分析方法研究了50次热循环后Ba(OH)₂·8H₂O与铝合金和紫铜的相容性,发现Ba(OH)₂·8H₂O对铝合金有一定的腐蚀性,与紫铜具有优良的相容性.以简单的真空吸附填充方法制备了Ba(OH)₂·8H₂O/泡沫铜相变复合材料.搭建了含和未含泡沫铜相变储能装置实验台,对Ba(OH)₂·8H₂O/泡沫铜相变复合材料进行室温下稳态和瞬态的传热实验.结果表明:Ba(OH)₂·8H₂O/泡沫铜相变复合材料比纯Ba(OH)₂·8H₂O传热速率快,导热性能好,有效地降低了Ba(OH)₂·8H₂O的过冷度.高温恒温箱的传热实验表明:Ba(OH)₂·8H₂O/泡沫铜相变复合材料的蓄热能力随外界环境温度的升高而降低,当环境温度高于材料相变点温度时,应考虑对相变复合材料采取一些保温措施.     

An investigation by electron spectroscopy for chemical analysis of chemical treatments of the (100) surface of n-type InP epitaxial layers for Langmuir film deposition

The surface chemistry of InP substrates used for the fabrication of electronic devices (MIS structures) was examined by ESCA. Spectroscopic data on related materials such as indium metal, plasma-oxidized indium metal, In₂O₃, InPO₄(xH₂O), P₄O₁₀, AlPO₄, (C₆H₅O)₃PO and (C₆H₅)₃P were collected so as to aid the assignment of components in the spectra of as-received and etched InP surfaces on the basis of the chemical shifts and the intensity ratios. Surface features of InP substrates from several batches were examined in the as-received and the chemically etched forms. The effectiveness of several types of etchants and the features thus produced on the substrate surface were evaluated and are discussed.     

Corrosion resistance of Ca-P coating induced by layer-by-layer assembled polyvinylpyrrolidone/DNA multilayer on magnesium AZ31 alloy

A hydrothermal deposition method was utilized to fabricate Ca-P composite coating induced by the layer-by-layer (LbL) assembled polyvinylpyrrolidone/deoxyribonucleic acid (PVP/DNA)₂₀ multilayer on AZ31 alloy. The surface morphology and compositions were characterized by SEM, EDS, FTIR and XRD. Besides, the corrosion resistance and degradation behavior of the coating were tested via electrochemical polarization, impedance spectroscopy and immersion measurements. Results show that the main components of Ca-P coatings are hydroxyapatite, Ca₃(PO₄)₂ and Mg₃(PO₄)₂·nH₂O. The LbL-assembled DNA and PVP promote the adsorption of Ca-P deposits on the sample surface, and structures and functional groups of the polyelectrolyte in the outermost layer are the primary influencing factor for the induction of the Ca-P coating. Carboxyl groups have the best biomineralization effect among all related functional groups. The enhanced corrosion resistance and adhesion highlight a promising use of (PVP/DNA)₂₀-induced Ca-P coatings in the field of biomedical magnesium alloys.     

Mn4+-掺杂锂钒氧化物的合成及其电化学性能

以LiOH·H2O、NH4VO3和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,以柠檬酸(C6H8O7·H2O)为络合剂,用凝胶溶胶法按xLiV3O8·yLiMn2O4(x∶y=1∶0,4∶1,8∶l,12∶1,16∶1)合成出锂离子电池正极材料Mn4+-LiV3O8,并对其结构和电化学性能进行了研究.结果表明,用该法制备的...