钙钛矿型锂离子固体电解质Li2x?ySr1?xTi1?yNbyO3的性能

采用高温固相法成功制备了Li_2x?ySr_1?xTi_1?yNb_yO₃ (x=3y/4, y=0.25, 0.5, 0.6, 0.7, 0.75, 0.8)锂离子固体电解质,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、交流阻抗图谱、恒电位极化等分别研究了各个组分的晶体结构、微观形貌、离子电导率和电子电导率。XRD显示当y≤0.70时,材料为立方钙钛矿型结构,几乎没有杂质相生成。SEM表明随着掺杂含量的增加材料的晶粒尺寸逐渐增大。Li_0.35Sr_0.475Ti_0.3Nb_0.7O₃锂离子固体电解质有着高离子电导率,为3.62×10?5 S·cm?1,其电子电导率为2.55×10?9 S·cm?1,活化能仅为0.29 eV。使用以Li_0.35Sr_0.475Ti_0.3Nb_0.7O₃为隔膜的LiFePO₄/Li半电池经过100圈循环后,放电比容量仍有93.9 mA·h·g?1,容量保持率为90.72%。      

LiClO4预氧化Ni0.8Co0.17Al0.03(OH)2提升锂离子电池的循环稳定性

层状高镍正极材料（LiNi_0.8Co_0.17Al_0.03O₂）因为具有高的镍含量，相比于LiCoO₂拥有更高的比容量和更低的成本，受到了大众的欢迎。然而，循环过程中容量的快速衰退阻碍了LiNi_0.8Co_0.17Al_0.03O₂的进一步商业化使用。其中，Li+/Ni2+混排现象是造成材料不良循环性能的主要原因之一。本文中，使用具有强氧化性的LiClO₄对Ni_0.8Co_0.17Al_0.03（OH）₂前驱体进行预氧化处理。X射线衍射（XRD）测试和精修结果显示，LiClO₄处理后的LiNi_0.8Co_0.17Al_0.03O₂（LiClO₄-NCA）样品有着更低的Li+/Ni2+混排程度，这与X射线光电子能谱（XPS）测试得到的正极材料中Ni2+/Ni3+结果相一致。电化学测试结果显示，LiClO₄-NCA相比于原始样品LiNi_0.8Co_0.17Al_0.03O₂（NCA）具有更优异的循环性能，1 C倍率循环100圈后，LiClO₄-NCA的容量保持率（94.3%）明显高于NCA（82.4%）。LiClO₄-NCA优异的电化学性能归因于LiClO₄促进了材料中的Ni2+转化为Ni3+，减少了阳离子混排现象，保持了更完整的层状结构。因此，LiClO₄对Ni_0.8Co_0.17Al_0.03（OH）₂前驱体进行预氧化处理可以改善材料中的Li+/Ni2+混排现象，优化层状高镍正极材料的循环稳定性。      

不同方式引入CuO制备低温烧结(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷

以Bi₂O₃、ZnO和Nb₂O₅为原料,采用传统固相反应法制备（Bi_1.5Zn_0.5）（Zn_0.5Nb_1.5）O₇（BZN）陶瓷。通过CuO包覆层修饰BZN粉体表面,引入CuO助烧剂代替直接混合BZN和CuO粉体。以CuSO₄溶液为先驱体制备CuO包覆层,采用液相包覆法引入助烧剂可减少CuO的添加量,从而降低CuO对BZN陶瓷介电性能的不良影响。结果表明,当CuSO₄溶液浓度为0.5 mol/L时,可以促进陶瓷的烧结和致密化过程,经900℃烧结3 h所得BZN陶瓷介电性能最佳,介电常数（ε_r）为141,品质因数值（Q_f）为426 GHz,谐振频率温度系数（τ_f）为—357×10-6/℃（4 GHz）,皆优于固相混合法所得介电性能（介电常数为134,品质因数为287 GHz,谐振频率温度系数为—374×10-6/℃（4 GHz））。     

GCr15轴承钢精炼渣冷却过程矿相析出热力学分析和应用

采用FactSage热力学计算及实验室研究相结合的方法,研究了碱度（R）2.5~5.4、Al₂O₃（14%~30%）和MgO（3%~15%）对GCr15轴承钢CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元精炼渣矿相析出的影响,结果表明,1 600℃时,随着碱度由2.4增加至5.4,硅酸盐类矿物的析出量由56%降低至30%,Ca₃Al₂O₆、Ca₃MgAl₄O₁₀和CaAl₂O₃三种矿物的总析出量从28.0%增加至58.2%;当渣中Al₂O₃含量由14%增加至30%时（R4.4,7%MgO）,析出的金属氧化物固溶体由26%降低到3.5%,硅酸盐类矿物析出量由42%降低到33%,Ca₃Al₂O₆、Ca₃MgAl₄O₁₀和CaAl₂O₃三种矿物的析出量则由32.2%增大到63.2%;当渣中MgO含量由5%增加至15%时（R4.4,26%Al2O3）,硅酸盐类矿物,Ca₃Al₂O₆、Ca₃MgAl₄O₁₀和CaAl₂O₄析出量变化并不显著。当碱度4~5,4.5%~5.5%MgO,24%~27%Al₂O₃时,四元渣具有适宜的黏度和熔化温度,有较好的流动性和吸附夹杂物能力。热态重熔实验确定的渣系矿相组成与热力学模拟结果一致。     

MgF2掺杂对0.95MgTiO3-0.05CaTiO3陶瓷结构与微波性能的影响

采用传统固相合成法制备Mg F₂掺杂0.95MgTiO₃-0.05CaTiO₃(95MCT)微波陶瓷,结合X射线衍射谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜及矢量网络分析等表征技术,系统研究Mg F₂掺杂对95MCT陶瓷烧结温度、晶体结构、微观形貌与微波性能的影响。结果表明：少量Mg F₂掺杂能够促进陶瓷晶粒均匀生长,抑制Ti⁴⁺离子向Ti³⁺离子转变,增强[TiO₆]八面体中Ti—O键的结合强度,从而使95MCT陶瓷的品质因子由30 335 GHz提高至89 470 GHz。1 225℃烧结的Mg F₂质量分数为1%的95MCT陶瓷具有优异的综合微波性能：相对介电常数ε_r约为19.74,品质因子Q×f值约为89 470 GHz,谐振频率温度系数τ_f约为-10.2×10^-6℃^-1。     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-Cr2O3渣系中铬尖晶石析出行为的热力学计算

不锈钢渣中铬赋存在尖晶石相中,可防止Cr⁶⁺浸出。将不锈钢中重金属Cr选择性富集、稳定化,有利于提高不锈钢渣综合利用率。本文基于熔渣非平衡凝固理论,研究了碱度、MgO及FeO含量对CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃不锈钢渣体系凝固过程中尖晶石相析出温度、析出量及化学组成的影响。计算结果表明：CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃渣析出相主要有Ca₂SiO₄、Ca₂MgSi₂O₇、Ca₂Al₂SiO₇、尖晶石相等。MgCr₂O₄尖晶石析出量随碱度增加而逐渐增大,提高碱度可抑制FeCr_2...     

铌掺杂对镍基正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电化学性能影响

解决镍基正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的电化学循环稳定性和高温循环性能是其产业化推广应用的关键。研究了掺杂铌改性高镍正极材料,优化材料的电化学性能,提升循环稳定性。首先以硫酸盐为原料,在N₂保护气氛下,采用共沉淀法合成三元球形Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1（OH）₂前驱体,通过高温固相反应与LiOH·H₂O,Nb₂O₅合成Li（Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1）_1-xNb_xO₂（x=0,0.01,0.02,0.03）系列正极材料。X射线衍射结果表明,Nb5+离子可少量进入正极材料晶格,并在正极材料表面形成化学稳定性好的Li₃NbO₄。当x=0.02时,在室温25 ℃,电压2.75~4.2 V,0.2 C倍率下首次放电比容量为172.9 mAh/g,100次循环后容量保持率为97.47%,在50 ℃,0.5 C倍率下循环20次容量基本不变,平均放电比容量为183.7 mAh/g,且该样品具有较好的倍率性能。      

V2O5/MXene纳米复合材料制备及储能性能

利用氢氟酸（HF）刻蚀MAX（Ti₃AlC₂）相获得一种新型二维层状材料MXene（Ti₃C₂T_x），利用液相插层法扩大MXene材料层间距，然后在MXene表面分别负载纳米片状（NSV）和纳米带状（NBV）的五氧化二钒（V₂O₅）。利用X射线衍射（XRD）、比表面积测试分析（BET）和高分辨场发射扫描电镜（FESEM）等手段对复合材料进行了结构表征。结果表明:MXene层间距增加；且两种形貌的五氧化二钒均匀的负载在MXene表面。这两种纳米复合材料的比表面积比MXene高，意味着它们可以为电化学反应提供更多的活性位点。利用多种电化学技术对V₂O₅，MXene和不同V₂O₅/MXene纳米复合材料在1.0 mol·L?1 Na₂SO₄和1.0 mol·L?1 LiNO₃电解液中进行了电化学性能测试。结果表明:当电流密度为1 A·g?1时，在1.0 mol·L?1 Na₂SO₄电解液中MXene，V₂O₅，NSV/MXene和NBV/MXene的比电容分别为8.1，15.7，96.8和88.5 F·g?1；在1.0 mol·L?1 LiNO₃电解液中NSV/MXene和NBV/MXene的比电容分别为64.6，46.7，180.0和114.0 F·g?1。表明所制备的NSV/MXene纳米复合材料是一种有研究和开发潜力的超级电容器电极材料。      

La3+掺杂对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备添加了La3+的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料, 通过XPS、X射线分析仪、扫描电镜、电化学工作站、电池充放电测试系统详细地探讨了不同添加量的La3+对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果显示, 与无添加的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料比较, 添加了La3+的材料一次颗粒尺寸更大, 球形度更好且材料的电极R_sf+R_ct阻抗均显示有所降低; 当添加x=0.01时, 材料的大电流循环稳定性得到了较大提升, 1 C条件下经过100次循环后, 添加La3+材料容量保持率为75.81 %, 而未添加材料容量保持率只有49.57 %; 添加了La3+材料制得的电池在0.5、1、5 C倍率下的放电比容量也要明显高于无添加材料。      

特殊钢钢渣用作橡胶功能填料及其安全性分析

以特殊钢钢渣、炭黑、促进剂、硫磺、氧化锌、硬脂酸与复合橡胶制备特殊钢钢渣基复合橡胶。测试了内辐射指数、外辐射指数、安定性、拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、邵尔A硬度、极限氧指数、燃尽时间、浸出液中重金属浓度、矿物组成、粒径分布、导热系数、孔结构、化学成分、微观形貌和热稳定性。研究了特殊钢钢渣作为橡胶功能填料的可行性与环境风险。结果表明:特殊钢钢渣的矿物组成为Ca₂SiO₄、Ca₃Al₆Si₂O₁₆、（Fe, Mn）₂SiO₄、Ca₃Al₂（SiO₄）₃、Na₂TiSiO₅、CuMn₆SiO₁₂、Na₂SiO₅、Pb₃Ta₂O₈、Pb₃SiO₇等金属固熔体,特殊钢钢渣具有良好的粒径分布,其安全性与安定性满足相关国标的要求。特殊钢钢渣基复合橡胶中特殊钢钢渣掺量为20%～40%时,特殊钢钢渣基复合橡胶的拉伸强度为20.0～21.5 MPa、撕裂强度为45.2～48.6 kN·m?1、拉断伸长率为475%～501%、邵尔A硬度为63.5～65.3、极限氧指数为18.5～18.6、燃尽时间为264～292 s、导热系数为0.15～0.17 W·m?1·K?1。特殊钢钢渣的主要重金属氧化物为Cr₂O₃、PbO和CuO,且以稳定的金属固熔体存在,特殊钢钢渣基复合橡胶中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Ba、Ni、As等重金属浸出浓度远低于危险废物鉴别标准限值,因此将特殊钢钢渣作为橡胶功能填料安全、可行。      

CaO--TiO2--Fe2O3三元系中Ca3TiFe2O8的生成机理

钒钛磁铁矿是烧结矿重要的原料之一,Ca₃TiFe₂O₈作为钒钛烧结矿中矿物被发现之后,其生成机理尚不明确.本文采用X射线衍射分析、元素能谱分析和TG-DSC分析相结合的方法,研究了Ca₃TiFe₂O₈的生成机理以及不同温度、CaO与TiO₂含量下Ca₃TiFe₂O₈的生成规律.实验结果表明,Ca₃TiFe₂O₈由Ca₂ Fe₂O₅和CaTiO₃反应生成,即CaO和Fe₂O₃反应生成Ca₂ Fe₂O₅;其后,与CaTiO₃反应生成Ca₃TiFe₂O₈.反应时间越长,Ca₃TiFe₂O₈的生成量越大,但反应温度对Ca₃TiFe₂O₈生成的影响并不明显.另外,还发现CaO含量越高,Ca₃TiFe₂O₈越易于生成,而且等摩尔Fe₂O₃和CaO下只要存在TiO₂,就会有Ca₃TiFe₂O₈生成.      

CaO/SiO2对钢渣平衡物相的组成及含量的影响

为了提高钢渣的资源化利用率,找到合适的钢渣成分改质工艺,以CaO-SiO₂-MgO-FeO-Fe₂O₃-Al₂O₃六元渣系为研究对象,利用FactSage热力学软件计算并分析了不同w(CaO)/w(SiO₂)组成的模拟钢渣在1 600~200 ℃冷却过程中平衡物相组成和含量的变化规律。得出钢渣的平衡物相主要有Ca₂SiO₄相、Ca₂(Al,Fe)₂O₅相、MgO-FeO固溶体相、f-CaO相、少量的Ca₃MgAl₄O₁₀相以及w(CaO)/w(SiO₂)为2时钢渣中才会析出的Ca₃MgSi₂O₈相。w(CaO)/ w(SiO₂)越低,钢渣析出的有益相硅酸盐相含量越高,而铁酸盐相、MgO-FeO固溶体相和f-CaO相不利于钢渣循环利用的物相含量越低。因此,降低钢渣的w(CaO)/ w(SiO₂)可以改善钢渣在后续处理和使用过程中的易磨性以及安定性。     

杨梅状Fe3O4@SnO2核壳材料制备及吸波性能

以磁性Fe₃O₄微球为模板，通过St?ber法和水热法合成了一种杨梅状的新型Fe₃O₄@SnO₂复合材料，主要应用于电磁波吸收领域。借助X射线衍射、X光电子能谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪对其物相结构、表面元素、微观形貌、磁性及吸波特性进行了分析表征。分析结果表明，杨梅状的Fe₃O₄@SnO₂的球径约为500 nm，无明显团聚，具有良好的形貌均匀性。其SnO₂层由纳米SnO₂颗粒松散堆叠而成，具有大量的空隙结构，层厚约为40 nm。杨梅状的Fe₃O₄@SnO₂具有较强的介电损耗能力，且有利于提升阻抗匹配性能，呈现出良好的电磁波吸收能力，当厚度为1.4～2.8 mm时，其最小反射损耗R_L（min）均低于?20 dB。其最优厚度为1.7 mm，此时R_L（min）为?29 dB，有效带宽为4.9 GHz（13.1～18 GHz），是一种具有发展潜力的吸波材料。      

Cu掺杂LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的电化学性能

采用共沉淀法制备前驱体,高温固相合成正极材料Li（Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2）_1-xCu_xO₂（x=0、0.01、0.015和0.02）,通过X射线衍射、SEM和电池测试系统及电化学工作站测试,对其结构、形貌和电化学性能进行表征.结果表明,掺杂少量的Cu, 样品均具有α-NaFeO₂型结构,没有出现杂相; 样品（108）/（110）峰分裂明显,材料有着良好的层状结构;随着Cu掺杂量的增加,c和c/a增大,层间距增大,Li+脱嵌通道增大,改善导电性.Cu掺杂1 %和1.5 %的I_（003）/I_（104）比值分别为1.467、1.438,比0 %的1.431值大,减小了阳离子混排.首次放电比容量依次为170.6 mAh/g、164.1 mAh/g、163.6 mAh/g和162.4 mAh/g,当x为0,1 %,2 %经过100次循环,保持率为87.1 %、98.7 %、和87.7 %;x为1.5 %,比容量从161.8 mAh/g增加到173.9 mAh/g,性能较优.