五氧化二铌/碳纳米管水系锌离子混合电容器负极材料的制备及其电化学性能

水系锌离子混合电容器具有高能量密度和高功率密度等优点,受到了广泛的关注。开发高性能锌离子电容器的关键在于寻找电池型电极材料,以匹配其与电容型电极材料之间的功率不平衡。通过水热法制备出了碳纳米管与五氧化二铌的复合物(Nb_2O_5@CNTs),在0.2 A/g的电流密度下放电比容量为257 F/g,显示出其作为锌离子混合电容器电极材料的巨大潜力。将Nb_2O_5@CNTs作为负极、高比表面积的活性炭(AC)作为正极组装成Nb_2O_5@CNTs//AC锌离子混合电容器,该电容器的电压区间为0～1.9 V,在0.2 A/g的电流密度下其放电比容量高达95 F/g,经过3 000次循环后容量保持率为72%,具有良好的倍率性能和循环稳定性,能量密度最高达48 Wh/kg,功率密度最高达1 831 W/kg, Nb_2O_5@CNTs//AC锌离子混合电容器有望作为下一代高性能锌离子混合电容器。     

(Mg4-xLi2x)(Nb1.92V0.08)O9陶瓷微波介电性能

采用固相合成法制备了(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9系列微波介质陶瓷。通过XRD、SEM以及HP网络分析仪等测试手段对其烧结特性、晶体结构和微波介电性能进行了系统研究。结果表明:x<0.3时形成了(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9固溶体;x≥0.3时,除主相(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9外,还有少量第二相Li3Mg2NbO6生成。微波介电常数ε随x的增大持续升高,品质因数Q则先增大后减小。x=0.2,950℃,5h烧结样品的微波介电性能达到最佳:ε=12.7,Q.f=14078GHz(f0=8GHz)。     

Li_4Ti_(4.95)Nb_(0.05)O_(12)负极材料的制备及其电化学性能研究

采用二步固相法制备了Li_4Ti_(4.95)Nb_(0.05)O_(12)负极材料,扫描电镜、激光粒度分布仪、充放电测试和循环伏安等测试结果表明:合成的样品粒径分布均匀,Nb掺杂改性的Li_4Ti_5O_(12)具有优良的电化学性能,0.1 C、0.5 C、1 C和10 C首次放电比容量分别为174.1 m Ah/g、159.7 m Ah/g、147 m Ah/g和123.3 m Ah/g。10 C下,循环20次后容量保持为118.1 m Ah/g。     

新铌酸盐化合物K4CuNb8O23及其Cu^2＋与Nb^5＋的类质同象代换

1986年Wanklyn等曾报道存在化合物K_5Cu_2Nb_(11)O_(31),并给出其X射线粉晶谱线,但未见进一步指标化和确定其所属晶系及晶胞参数的报道。本研究表明,存在一种新铌酸盐晶体K_4CuNb_8O_(23),其成分及X射线谱异于K_5Cu_2Nb_(11)O_(31)。 用分析纯K_2CO_3、Nb_2O_5及CuSO_4·5H_O按一定比例配制并于1100—1300℃间烧成,     

Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂制备及其甲基吡啶催化氧化脱甲基性能

针对甲基吡啶氧化脱甲基反应,以TiO_2为载体经浸渍法制备Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂,结合结构表征和催化剂性能评价,考察制备条件对其催化甲基吡啶氧化脱甲基性能的影响。结果表明,通过Fe_2O_3改性可以提高Ag-V_2O_5/TiO_2催化剂对3-甲基吡啶氧化脱甲基化反应的催化性能,其作用主要是抑制V_2O_5团聚,促进V物种的分散。同时,锐钛矿相TiO_2载体表面B酸中心有利于催化3-甲基吡啶脱甲基,提高产物吡啶选择性。经实验优化,Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂适宜制备条件为:焙烧温度450℃、焙烧时间4 h、V_2O_5和Ag的负载质量分数分别为15%和1.5%、Fe与V物质的量比1∶2。在优化条件下,吡啶收率与选择性最高可达到62.97%和78.75%。     

Nb2O5/坡缕石固体酸催化合成偏苯三酸三辛酯

利用离子交换法将Nb~(5+)引入坡缕石(Nb~(5+)/PG),经300℃培烧后得坡缕石负载Nb_2O_5的固体酸(300-Nb_2O_5/PG),运用X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外漫反射、N_2吸附-脱附(BET)、ICP、NH_3-TPD对其结构、金属含量、酸强度进行表征。在催化合成偏苯三酸三辛酯(TOTM)中,当偏苯三酸酐与异辛醇的摩尔比为1∶4,300-Nb_2O_5/PG用量为酸酐质量的5%,210℃,反应5 h后,偏苯三酸三辛酯酯化率可达到95.3%,催化剂重复使用10次后,酯化率89.2%。     

聚合物辅助燃烧法合成YBa1-xSrxCo2O5+δ纳米粉体

在碱性条件(pH=8～9)下,采用聚合物辅助燃烧法合成了YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)(x=0、0.5)四方相双钙钛矿结构纳米粉体,考察了焙烧温度和保温时间对粉体合成的影响;通过XRD和FSEM对纳米粉体的物相结构和微观形貌进行了表征,并测试了YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)阴极半电池在600～800℃空气条件下的电化学阻抗谱。结果表明,焙烧温度以1 000℃为宜,保温时间对YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)纳米粉体的物相影响较大;YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)纳米粉体颗粒均匀,平均粒径约为100 nm;YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)阴极半电池具有良好的电催化活性,表明Sr替代部分Ba可以提高阴极材料的电化学性能。     

低温烧结SrTiO_3陶瓷晶界层电容器材料的研究

研究了施主杂质Nb_2O_5,碱金属氧化物添加物Li_2O和烧成温度对低温一次烧成SrTiO_3陶瓷晶界层电容器介电性能和显微结构的影响。结果表明。Li_2O的加入量对液相烧结的进行和晶粒的生长有很大影响。具有一定特性的液相还能作为氧在晶界上迁移的通道,而有利于氧的挥发,促进晶粒的半导化,Nb_2O_5含量为0.1mol％左右时就能具有良好的效果。在液相特性不能满足晶粒生长要求的情况下,Nb_2O_5含量显著影响着晶粒的半导化程度。添加过多的Nb_2O_5会阻碍晶粒的生长。烧结温度对晶粒生长和材料的介电常数也有明显的影响,适当提高烧结温度能提高材料的介电常数。     

掺杂V2O5对MgNb2O6介电陶瓷工艺和性能的影响

本文采用固相反应法常压烧结制备MgNb2O6粉末,研究了添加不同质量分数的V2O5对MgNb2O6微波介电陶瓷的烧结工艺和介电性能的影响。并运用XRD、SEM和LCR对试样显微组织和性能进行了分析。结果表明:添加一定量的V2O5能够有效地降低MgNb2O6介电陶瓷的烧结温度,提高试样的致密度、频率温度系数及介电常数。当V2O5添加量为1.0wt%,且在1175℃烧结条件下获得的MgNb2O6陶瓷性能最佳,其性能参数分别为:εr=28,tanδ=0.00361,τf=54.64ppm·℃-1。     

不同烧结助剂对KNN压电陶瓷性能的影响

本文以高纯度的Nb_2O_5、Na_2CO_3、K_2CO_3粉体为原料,采用固相反应烧结的陶瓷制备方法,分别添加ZnO和CuO、K_4CuN_b8O_(23)、K_(5.4)CU_(1.3)Ta_(10)O_(29)、MnO_2、Bi_2O_3、Li_2O或Sb_2O_3等烧结助剂,制备了KNN无铅压电陶瓷材料,并研究了不同的烧结助剂对KNN压电陶瓷性能的影响。     

Ca_2Co_2O_5氧化物热电陶瓷材料的制备研究

本文通过溶胶-凝胶法和固相合成法两种方法研究Ca_2Co_2O_5氧化物热电陶瓷材料的制备过程。湿法制备前驱体粉,以Ca(NO_3)_2·4H_2O和Co(NO3_)_2·6H_2O为原料,纯净水为溶剂,柠檬酸为络合剂。采用溶胶-凝胶法制备Ca_2Co_2O_5粉末,以Ca O和Co3O4为原料,采用固相合成法制备Ca_2Co_2O_5粉末,采用常压烧结的方法,在1000℃、950℃、900℃三种温度下进行烧结,并利用TG-DSC、XRD、SEM等手段对Ca_2Co_2O_5的热分解过程,物相组成和形貌进行表征。结果表明:干粉800℃热处理,湿法950℃烧结时,块体呈现致密的片层结构,相组成成分纯度高~([1~3])。     

α-Fe2O3/Ni3[Ge2O5]·(OH)4复合材料的制备及光催化性能

以FeCl_3·6H_2O和Ni_3[Ge_2O_5]·(OH)_4为原料,通过水浴辅助液相沉积法一步制备了α-Fe_2O_3/Ni_3[Ge_2O_5]·(OH)_4纳米复合材料,利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、高分辨透射电镜(HTEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等表征手段对样品的物相组成、形貌、尺寸及光吸收特性等进行了分析表征。在自然光、室温条件下,以罗丹明B溶液的催化脱色降解为模型反应,探究了不同α-Fe_2O_3负载量对纳米α-Fe_2O_3/Ni_3[Ge_2O_5](OH)_4复合材料降解罗丹明B性能的影响规律。结果表明,利用该法可以得到纳米级的、相互之间紧密复合的α-Fe_2O_3/Ni_3[Ge_2O_5](OH)_4复合材料;当复合材料中α-Fe_2O_3与Ni_3[Ge_2O_5]·(OH)_4的质量比为1:10时得到的纳米复合材料在氙灯光照条件下具有最佳的催化性能,180 min脱色率可达89.35%。是相同条件下α-Fe_2O_3脱色率的11.6倍。     

(Na2O+K2O)对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al2O3材料性能的影响

实验以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃和Al_2O_3粉料为原料,设计玻璃中(Na_2O+K_2O)含量分别为0、2%、4%、8%的优化玻璃组成,800～950℃低温烧结得到LTCC材料。研究结果表明:随着(Na_2O+K_2O)含量升高,Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃/Al_2O_3烧结体的体积密度与介电常数逐渐增加,烧结体气孔率随之减小,介电损耗出现先减小后增加的趋势。添加2%(Na_2O+K_2O)的Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料,在875℃烧结试样显示出优异性能。     

低温烧结Mg4Nb2O9微波介质陶瓷

研究了V2O5对Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度、相结构和微波介电性能的影响.结果表明,添加1％～8％的V2O5,能使该陶瓷的烧结温度降低到1000～1050℃而对其微波介电性能的影响很小,材料的主晶相为有序型刚玉结构的Mg4 Nb2O9,存在Mg4Nb2O6和Mg5Nb4O15杂相而没有检测到V2O5的存在.陶瓷的密度对微波介电性能起着决定性作用,介电常数e1与密度成线性关系(在99.99％的置信限内,其相关系数为0.98252),Q·f值与密度的关系较复杂.添加1％的v2O5,将Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度降低到了1050℃,得到了εr=12.72,Q·f=151040GHz的优异性能.     

Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9-xCaTiO_3铋层状陶瓷的结构与性能

采用传统固相法制备Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9-x mol%CaTiO_3(NKBN-CT,x=0,0.7,1.0,2.0,3.0,4.0)铋层状无铅压电陶瓷材料。本文系统研究了CaTiO_3掺杂对Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷材料样品均为单一的铋层状结构。随着CaTiO_3掺量的增加,Curie温度T_c呈增高趋势(653~665°C),压电常数d_(33)先增大后减小;当x=1.0时,样品的电性能达到最佳值,即d_(33)=25pC/N,介电损耗tanδ=0.42%,机械品质因数Q_m=2845,T_c=659℃。退极化研究表明NKBN-CT陶瓷样品的压电性能具有良好的热稳定性,说明CaTiO_3掺杂改性Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9基系列陶瓷具有高温领域应用的潜力。     

TiN/Nb_4N_5复合多孔粉体制备及其电化学性能研究

以四氯化钛和五氯化铌为原料,P123为模板剂,氰胺为稳定剂,采用非水解溶胶-凝胶法制得多孔Ti O_2/Nb_2O_5粉体,再经900℃氨气还原氮化得到多孔TiN/Nb_4N_5复合粉体。通过XRD、SEM、EDS、BET和CV等探讨了第二组份Nb用量对TiN/Nb_4N_5复合多孔粉体物相、形貌以及电化学性能的影响。结果发现,由于Nb元素在复合粉体中以Nb_4N_5形式存在,粉体比表面积较大,复合后电极材料的倍率性得以提高,比电容保持率从55%提升到75%。     

高温固相法合成Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能研究

以锐钛矿TiO_2和Li_2CO_3为原料,无水乙醇作为分散剂,采用高温固相法合成锂离子电池负极材料钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电和电化学阻抗等方法对不同条件合成的材料结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:最佳条件为煅烧温度750℃,煅烧时间16 h,可以制备出性能良好的纯相Li_4Ti_5O_(12)材料。在电压区间1~2.5 V范围内进行充放电,在0.5 C下,首次放电比容量为153.44 mAh/g,循环50次后,容量保持率为95.43%。在5 C大倍率下,放电比容量仍保持在108.64 mAh/g,材料表现出良好的循环性能和倍率性能。     

非化学计量比铌酸锌微波介电陶瓷的低温烧结行为

采用固相烧结工艺制备低损耗、非化学计量比Zn_(1.01)Nb_2O_6微波介电陶瓷。研究了添加不同量的Li_2CO_3–B_2O_3–V_2O_5(LBV)对Zn_(1.01)Nb_2O_6陶瓷烧结温度、表面形貌以及微波介电性能的影响。结果表明:LBV作为助烧剂,在陶瓷烧结过程中产生了液相,当添加剂含量大于1.5%(质量分数)时,LBV与基体陶瓷发生了化学反应。液相的产生、副相LiZnNbO_4的形成以及V~(5+)的扩散共同改善了陶瓷的烧结行为,使烧结温度由1 175℃低至950℃。LBV加入到基体陶瓷后对微波介电性能影响较小。当LBV添加量为1.0%,并在950℃保温4 h后,Zn_(1.01)Nb_2O_6陶瓷微波介电性能最优:ε_r=20.6,Q×f=90 472 GHz,τ_f=–85.9×10–6℃~(–1)。     

P2O5—SiO2系统凝胶玻璃的研究

本文研究了高P_2O_5(至60mol%)的P_2O_5-SiO_2二元系统溶胶-凝胶法的合成工艺,并进一步摸索了其玻璃化的工艺条件及其结晶特性,制得了透明均匀的凝胶玻璃.     

MgO助剂对Al_2O_3陶瓷烧结的增强机制研究

通过添加一定比例的MgO作为烧结助剂,研究常压条件下MgO对Al_2O_3晶粒烧结过程的变化情况。本研究工作主要通过两组MgO比例及关键温度点的时间控制实验,来考察Al_2O_3晶粒的烧结状况。对样品进行了体积密度、硬度、表面形貌和晶体结构测试。实验表明,0.8wt%MgO助剂和关键点温度的保持,使MgO助剂烧结生成物MgAlO_4在起到钉扎作用的同时,可以填充Al_2O_3晶粒形成的空隙,MgAlO_4小晶粒的钉扎和填充,共同成为Al_2O_3陶瓷的增强机制。