Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结的原位制备及其光化学性能研究

利用Bi_4Ti_3O_(12)和TiO_2的结构相似性,以TiO_2纳米片为原料,用水热法制备了Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电镜等证实了异质结结构的形成。可见光催化反应活性的表征说明Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构相较于TiO_2或Bi_4Ti_3O_(12)性能有明显提高,光电化学表征进一步证实Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构能有效促进光生电子-空穴对的分离。实验结果还表明,这种增强作用与两相的比例密切相关,并通过控制两相比例对性能进行了优化。     

Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷介电性能研究

采用传统固相法制备了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba_(0.71),Sr_(0.29))TiO_3(BST)陶瓷。研究了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量对BST电容器陶瓷介电性能、物相组成和微观结构的影响。结果表明:随着Bi_4Ti_3O_(12)掺杂的增加,BST陶瓷的相对介电常数逐渐减小,介电损耗先减小然后增大,Bi_4Ti_3O_(12)掺杂后的BST陶瓷仍为钙钛矿结构。当Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量为1.6 wt%时,BST陶瓷的综合介电性能最好,εr为3744,tanδ为0.0068,ΔC/C为+1.70%,-44.61%,容温特性符合Y5V特性。     

Li_4Ti_5O_(12)/TiO_2纳米复合材料制备及其锂离子电池性能研究

以钛酸丁酯、氢氧化锂为原料,在聚乙二醇(PEG200)体系下通过水热法合成了Li_4Ti_5O_(12)纳米片/TiO2纳米颗粒复合材料,采用XRD、SEM等对材料的结构,形貌等进行了表征。通过控制Li/Ti的摩尔比可以较好地控制TiO2的含量,分别得到纯的Li_4Ti_5O_(12)纳米片或Li_4Ti_5O_(12)纳米片/TiO2纳米颗粒复合材料。测试了制得材料的锂离子电池性能,结果表明,Li_4Ti_5O_(12)-TiO2复合纳米材料具有优良的充放电容量和倍率性能。首次放电可达到172 m Ah·g-1,充电可达到170 m Ah·g-1,效率高达98.8%。     

模板前驱体对熔盐法制备Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3片状晶粒的影响

首先采用熔盐法合成出铋层状结构的Bi_4Ti_3O_(12)和Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)籽晶,再分别以其作为前驱体,通过拓扑化学反应在900～1100℃合成了片状、各向异性的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3晶粒。通过XRD,SEM分析方法,研究了模板前驱体对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3晶粒相结构和微观形貌的影响,并讨论了其形成机理。结果表明:前驱体晶胞的不同造成Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粒径大小和形貌的差异。     

锂离子电池Li_4Ti_5O_(12)负极材料的研究进展及展望

Li_4Ti_5O_(12)是一种锂离子电池负极材料,它的优势是具有较高的负极电压,为电池带来可靠的安全性。然而,目前Li_4Ti_5O_(12)仍然存在着电子传导速率低和离子扩散速率慢的问题,制约了其高倍率性能的发展。本论文主要从构建Li_4Ti_5O_(12)的微纳结构、构建Li_4Ti_5O_(12)/碳的复合结构和构建Li_4Ti_5O_(12)的纳米阵列结构,综述了解决Li_4Ti_5O_(12)电子传导速率低和离子扩散速率慢问题的方法,并对Li_4Ti_5O_(12)电极的未来发展前景进行了分析与展望。     

Li_4Ti_5O_(12)/Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合负极材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法合成了Li_4Ti_5O_(12)/Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合负极材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗研究复合材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明:溶胶-凝胶法能合成纯相Li_4Ti_5O_(12)/Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合负极材料颗粒均匀。与纯相Li_4Ti_5O_(12)相比,引入Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3的Li_4Ti_5O_(12)复合负极材料具有更低的锂离子嵌入/脱出阻抗,Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3质量分数为1%、2%、3%、4%、5%的Li4Ti5O12复合负极材料首次放电容量比纯相Li_4Ti_5O_(12)分别提高了6.2%、11.8%、15.5%、8.0%和2.0%。充放电循环20次后,Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3质量分数为3%的Li_4Ti_5O_(12)复合负极材料循环性能最好,平均每次循环容量衰减率为0.022%。     

Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用机械混合/热处理的方法制备了具有异质结结构的Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂,利用XRD、SEM及UVVis对所制备的复合光催化剂的结构与形貌进行了表征。结果表明,复合光催化剂中形成了异质结构,其禁带宽度减小,吸收带边红移,可见光吸收增加。以Rh B为目标污染物评价复合光催化剂的活性,考察了不同g-C_3N_4复合量对光催化剂反应活性的影响。结果表明,异质结型复合光催化剂的光催化活性明显优于单相Bi_4Ti_3O_(12);当g-C_3N_4的质量分数为20%时,其光催化性能最佳(90 min达92. 8%),其表观反应常数为单相Bi_4Ti_3O_(12)的4倍。复合光催化剂光催化活性提高的原因是Bi_4Ti_3O_(12)与g-C_3N_4之间形成了异质结,显著降低了光生电子和空穴的复合几率。外加捕获剂的实验结果表明,复合光催化剂的主要活性基团为空穴(h+)与超氧自由基(·O2-)。     

锂离子二次电池负极材料Li_4Ti_(5-x)V_xO_(12)的合成及其电化学性能研究

为了提高锂离子二次电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的能量密度,本研究以LiOH·H_2O、TiO_2、NH_4VO_3为原料,采用水热法合成了一系列Li_4Ti_(5-x)V_xO_(12)(0≤x≤0.20)材料。对所合成的材料进行的分析测试表明,800℃是合成Li_4Ti_(5-x)V_xO_(12)(0≤x≤0.20)最适宜的热反应温度。实验结果还表明,钒掺入Li_4Ti_5O_(12)后,材料仍然保持了尖晶石型结构;同时材料的循环稳定性依然优越,且大倍率充放电特性得到显著改善。因此,与Li_4Ti_5O_(12)材料相比,钒掺杂的Li_4Ti_(5-x)V_xO_(12)材料具有更佳的倍率性能和更高的能量密度,更适用于动力锂离子电池。     

共生铋层状压电陶瓷(Li_(0.5)Bi_(0.5))_xBa_(1–x)Bi_8Ti_7O_(27)的结构与性能

采用传统固相法制备了(Li_(0.5)Bi_(0.5))_xBa_(1–x)Bi_8Ti_7O_(27)共生铋层状结构无铅压电陶瓷,采用(Li_(0.5)Bi_(0.5))~(2+)复合掺杂取代A位的Ba~(2+)以调节其晶体结构,提升其Curie温度及综合电学性能,从而达到拓宽该体系高温应用领域的研究目标。(Li_(0.5)Bi_(0.5))~(2+)的引入使陶瓷的压电常数d_(33)从8 pC/N最高提升至18.5 pC/N,Curie温度从480℃提升至633℃。体系正交畸变程度增加,体系剩余极化强度与结构畸变有关,且与压电常数的变化规律一致。(Li_(0.5)Bi_(0.5))_(0.6)Ba_(0.4)Bi_8Ti_7O_(27)陶瓷的综合电性能最佳,为高温压电领域提供了潜在的候选材料。     

Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料的制备及其电化学性能

以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料,制备了纯相Li_4Ti_5O_(12),再用简单的水热法合成Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料作为锂离子电池的负极材料,通过XRD、SEM以及电池测试系统对纯相Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料进行了结构、形貌及电化学性能测试。结果表明,制得的复合物具有较好的球形结构且粒径较小(200～300 nm),综合电化学性能较好。由于复合的Fe_3O_4有较高的理论容量,该Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)大的容量,在1.0 C下循环100圈后,Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4的放电比容量仍能达到470.2 m A·h/g,同时也表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)更优的倍率性能。     

钛酸铜钙巨介电材料的研究进展

CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)材料以巨介电常数、低介电损耗等性能成为研究热点。该文主要介绍了CaCu_3Ti_4O_(12)材料的结构、巨介电机理、制备方法和掺杂改性,并简要叙述了材料的应用前景。     

暴露晶面对Bi_2O_3/BiOCl复合纳米材料光催化性能的影响

采用热氧化法分别制备了Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(001)的BiOCl纳米片(001-BiOCl)和Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(010)的BiOCl纳米片(010-BiOCl)复合材料。采用XRD,SEM对样品的结构与形貌进行分析,采用紫外-可见分光光度计(UV-vis)测试样品的光吸收性质,采用氙灯辐照下光催化降解罗丹明B的方法测试不同样品的光催化活性。结果表明,Bi_2O_3/001-BiOCl样品具有更好的光催化性能,其光催化降解效率是Bi_2O_3/010-BiOCl的5.5倍,Bi_2O_3/001-BiOCl优良的光催化活性与Bi_2O_3纳米颗粒对可见光的吸收及001-BiOCl在[001]方向的内部电场有关。     

不同粒径的纳米二氧化钛合成钛酸锂负极材料

以锐钛矿TiO_2为钛源,LiAc为锂源,采用高温固相法制备Li_4Ti_5O_(12)负极材料,考察了不同纳米粒径的TiO_2对Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响。X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明,合成的样品为结晶度高的纳米级尖晶石结构的Li_4Ti_5O_(12)。0.2C倍率的充放电结果表明,LTO_(60)性能最好,首次放电容量为178.82mAh·g~(-1),100次循环后容量保持率高达97.39%。     

Bi掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜的制备及压敏性能

以溶胶-凝胶法在Si(100)基底上制备了Ca_(1-3x/2)Bi_xCu_3Ti_4O_(12)(CBCTO)薄膜。XRD结果表明,于900℃退火1 h可形成多晶CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)相。SEM显示Bi离子掺杂使CCTO晶粒异常生长。通过压敏电阻测试仪分析了CBCTO薄膜的压敏电阻特性,所有样品均呈现明显的非线性特性,用双肖特基势垒模型进行了充分说明。Ca_(0.925)Bi_(0.05)Cu_3Ti_4O_(12)(x=0.050)薄膜具有最小的电位梯度与最小的漏电流,可良好应用在低压压敏电阻开关等领域。     

石墨烯包覆对H_2Ti_(12)O_(25)负极材料电化学性能影响研究

H_2Ti_(12)O_(25),作为一种新型高压负极材料,由于其循环性能好、能量密度高而逐渐引起人们的注意。本文利用湿法对负极材料H_2Ti_(12)O_(25)进行了石墨烯包覆。结果表明,石墨烯包覆能够有效的降低H_2Ti_(12)O_(25)电荷转移电阻,提高其锂离子扩散速率。H_2Ti_(12)O_(25)/graphene在1 C下的首次充电(脱锂)容量为181.6 mA·h·g~(-1)(1 C=200 m A·g-1),容量保持率为92.3%,而未包覆的H_2Ti_(12)O_(25)首次充电容量为168.5 mA·h·g~(-1),容量保持率仅为90.2%。此外,H_2Ti_(12)O_(25)/G3也表现出较好的倍率性能。     

石墨烯/钛酸锂复合锂离子电池负极材料制备及性能研究

采用水热法成功制备了Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料,用XRD,SEM等手段对复合材料的结构和形貌进行表征,分析结果表明纳米Li_4Ti_5O_(12)颗粒完整且分布均匀,与石墨烯交叠在一起,有效地阻止了双方的团聚;通过恒流充放电测试对其电化学性能进行分析研究,结果表明Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯的储锂性能优于钛酸锂,30次循环后,可逆容量为260m Ah/g,循环性能优异;石墨烯量越大,Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料的可逆容量越高。     

掺Na中空球形Li_4Ti_5O_(12)材料在锂离子电池负极中的应用研究

本文采用水热法制得中空球形Li_4Ti_5O_(12)材料,并对Li_4Ti_5O_(12)进行不同量的Na掺杂改性。考察了不同量Na的掺杂对Li_(4-x)Na_xTi_5O_(12)作为锂离子电池负极材料的性能影响,确定了最佳掺杂比例。通过实验结果得到,当充放电倍率提高到3C时,Li_(4-x)Na_xTi_5O_(12)(x=0.03)材料的可逆比容量和循环稳定性最好,掺杂改性效果明显。     

层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的Y_2O_3表面包覆

采用沉淀法对层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料进行Y_2O_3表面包覆,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗(EIS)及恒流充放电对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明,Y_2O_3均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料的表面,并没有改变材料的晶体结构,且Y_2O_3包覆的正极材料表现出良好的电化学性能。在2.5⁴.5 V电压范围和20 mA/g电流密度下,包覆0.5%Y_2O_3材料的首次放电容量190.5 mAh/g,50次循环后,材料的容量保持率达到99.9%,而未包覆材料的首次放电容量略低(187.0 mAh/g),且容量衰减较快,50次循环后,材料的容量保持率仅有92.7%。此外,包覆0.5%Y_2O_3的材料在400 mA/g下放电容量仍有150 mAh/g,表现出优异的倍率性能。     

层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的Y_2O_3表面包覆

采用沉淀法对层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料进行Y_2O_3表面包覆,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗(EIS)及恒流充放电对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明,Y_2O_3均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料的表面,并没有改变材料的晶体结构,且Y_2O_3包覆的正极材料表现出良好的电化学性能。在2.5~4.5 V电压范围和20 mA/g电流密度下,包覆0.5%Y_2O_3材料的首次放电容量190.5 mAh/g,50次循环后,材料的容量保持率达到99.9%,而未包覆材料的首次放电容量略低(187.0 mAh/g),且容量衰减较快,50次循环后,材料的容量保持率仅有92.7%。此外,包覆0.5%Y_2O_3的材料在400 mA/g下放电容量仍有150 mAh/g,表现出优异的倍率性能。     

稀土Er/Nb共掺Bi_4Ti_3O_(12)高温铁电陶瓷的上转换发光及电性能

采用固相法制备Er~(3+)掺杂铋层状结构陶瓷Bi_(4-x)Er_xTi_3O_(12)-4%Nb_2O_5(BITN-xEr,0≤x≤0.25)。研究了不同Er~(3+)含量对样品的结构、上转换发光与电性能的影响。XRD表明,所有样品均为正交相铋层状结构,并存在第二相Bi_2Ti_2O_7。Raman光谱表明,Er~(3+)取代了类钙钛矿层A位中的Bi~(3+),导致Ti06八面体的结构畸变。在980nm近红外光源激发下,所有掺杂样品均存在2个绿光和1个红光发射峰,当x=0.20时样品荧光强度达到最佳。随着掺杂量x的增加,Curie温度逐渐升高,压电系数(d_(33))和剩余极化强度(P_r)逐渐下降。当温度升高到500℃时,BITN-O.10Er样品仍有较高的压电活性(d_(33)=21 pC/N)和较好的热稳定性,表明该材料是一种具有潜在应用价值的多功能材料。