纳米TiO_2-Pt复合膜电极间接电催化氧化甘油为甘油醛的研究

运用电沉积法在纳米TiO2膜上电沉积分散的Pt微粒制成钛基纳米TiO2-Pt复合膜(nano TiO2-Pt)修饰电极,采用循环伏安法和电解氧化法,研究了复合膜电极的电催化活性以及氧化甘油为甘油醛的过程。结果表明,纳米TiO2为锐钛矿型,Pt纳米粒子均匀分散在TiO2多孔膜的表面和内部。复合膜电极在常温常压下对甘油的电化学氧化具有高催化活性和稳定性,在25~30℃下,电流密度为25 m A/cm2时,电流效率达84%,电解产率达89.6%。     

纳米多孔Fe_2O_3–Fe_3O_4/Ni复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能

通过在NH4F+H2O的乙二醇溶液中阳极氧化铁箔,制备了纳米多孔结构的铁氧化物(Fe2O3–Fe3O4),然后在纳米多孔中电沉积镍,再经过400°C退火0.5 h,获得了镍与纳米多孔氧化铁的复合材料(Fe2O3–Fe3O4/Ni)。考察了电流密度和时间对镍沉积的影响。用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪表征了复合材料的表面形貌、元素组成和物相,测试了其电化学性能并与未经电沉积镍的纳米多孔氧化铁(Fe2O3–Fe3O4)比较。结果表明,氧化铁由Fe2O3和Fe3O4组成。镀镍的最佳电流密度为2.0 m A/dm2,时间30 s。该纳米多孔Fe2O3–Fe3O4/Ni复合材料作为锂离子电池负极材料表现出更好的电化学性能──经过50次充放电循环后的放电比容量仍有438.3 m A·h/g,而Fe2O3–Fe3O4电极的放电比容量仅为110.6 m A·h/g。Fe2O3–Fe3O4/Ni电极的循环稳定性和倍率性能优异。     

纳米Al_2O_3和TiO_2对PVDF膜结构与性能的影响

分别将纳米二氧化钛(Ti O2)、纳米氧化铝(Al2O3)颗粒与PVDF复合,采用相转化法制备出PVDF/Ti O2和PVDF/Al2O3复合膜。考察了纳米粒子比例对膜纯水通量、截留率、力学性能的影响。采用傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪探究了纳米粒子对PVDF膜结构的影响;采用扫描电子显微镜分析了膜表面、断面和内部的形貌以及成孔情况。结果表明,通过两种纳米材料改性后,膜的孔结构均得到了改善;PVDF/Ti O2复合膜的亲水性优于PVDF/Al2O3复合膜,但力学性能不及后者。     

松花粉模板法制备ZnFe_2O_4/C锂离子电池负极材料及其性能研究

利用松花粉为生物模板制备了多孔ZnFe_2O_4/C复合材料。研究了不同制备工艺参数对其电化学性能的影响,最佳条件所得ZnFe_2O_4/C在0.2 A g-1下首次充放电容量为884.2 m Ah·g-1/1244.6 m Ah·g-1,库仑效率为71%,循环到120圈时可逆放电比容量为985.8 m Ah·g-1。考察了不同粘结剂对ZnFe_2O_4/C电化学性能的影响,结果表明CMC作为粘结剂时,其电化学性能要优于以PVDF和ALG做粘结剂的样品,在10 A·g-1电流密度下材料的平均放电比容量仍能达到393.6 m Ah·g-1。     

浙大制备PVDF油水分离

正浙江大学高分子科学与工程学系黄小军副教授带领的团队,日前在PVDF油水分离膜材料研发方面取得了新成果。研究团队从膜结构设计出发,选取无致密皮层的PVDF多孔膜作为基材,通过冷等离子体聚合技术制备了丙烯酸接枝PVDF分离膜,将氨基化功能化Si O2纳米粒子接枝膜表面提高表面粗糙度,再通过界面聚合(IP)技术将PAMAM树枝状大分子固定在膜表面提高表面能。随后,     

沉积电压对纳米多孔氧化锰膜电容性能的影响

采用阳极电化学沉积法在镍片上沉积纳米多孔氧化锰膜。利用XRD和SEM对氧化锰膜进行物性分析,利用线性伏安扫描、循环伏安和恒流充放电法进行电化学电容性能测试。研究表明在0.5 V(vs. SCE)沉积的氧化锰膜呈现出纳米多孔的纳米花形貌,当沉积电压增加时,氧化锰纳米片的颗粒的尺寸会变小,逐渐转变为由氧化锰纳米纤维构成的纳米多孔膜;所制备的氧化锰膜均为非晶相。电化学测试表明所制备的氧化锰膜电极具有较好的电容性能,其中在0.5 V(vs. SCE)沉积的氧化锰膜比电容最高,在0.3 mA/cm~2的充放电电流密度下高达189 F/g,电流密度增加到10 mA/cm~2时比电容为83 F/g。     

Pt基直接乙醇燃料电池阳极催化剂的性能研究

采用水热法制备了高分散碳载Pt/C和Pt-SnOJC电催化剂.采用XRD、SEM、TEM和激光粒度仪等方法对制得的纳米催化剂进行了表面微观结构分析.采用电化学工作站测试循环伏安曲线(CV)等表征Pt/C和Pt-SnO2/C纳米催化剂电催化活性.测试结果表明,Pt-SnO2/C纳米催化剂的峰电流密度(131.05 mA·cm-2)是Pt/C催化剂的峰电流密度(65.48 mA·cm-2)的2倍;Pt-SnO2/C催化的电化学表面积(108.4 m2·g-1)远高于Pt/C催化剂的电化学表面积(99.14 m2· g-1);Pt-SnO2/C纳米粒子比Pt/C纳米粒子具有更强的抗CO中毒能力和更高的电催化活性.     

H2S固体氧化物燃料电池复合质子传导膜的制备及性能

采用传统工艺制备了微米级与采用溶胶-凝胶法制备了纳米级Li2SO4 Al2O3、Li2SO4 Na2SO4 Al2O3和Li2SO4 Li2WO4 Al2O3三种不同的H2S固体氧化物燃料电池质子传导膜,并用扫描电镜(SEM)对膜进行了表征,纳米膜的结构较致密和紧凑,性能较好.温度提高,电解膜的离子传导率开始增加,达到最大值后基本保持不变.实验结果表明,Li2SO4 Na2SO4 Al2O3和Li2SO4 Li2WO4 Al2O3复合膜比Li2SO4 Al2O3膜具有更好的传导性和电化学性能.复合Li2SO4 Li2WO4 Al2O3电解膜电池操作温度高于700℃时,其传导率与电化学性能较好.复合Li2SO4 Al2O3膜电池的操作温度较低,在650～700℃之间,其传导率与电化学性能较差.纳米电解膜的电池性能和化学稳定性比微米电解膜电池好.研究了由H2S、(MoS2 NiS Ag 电解质 淀粉)/ 电解膜/(NiO Ag 电解质 淀粉)、空气构成的燃料电池在680～750℃和101.13 kPa时的电化学特性,对纳米Li2SO4 Li2WO4 Al2O3复合膜电池,当操作温度为750℃时,电池的最大输出功率密度高达130 mW·cm-2,相对应的电流密度为175 mA·cm-2.     

Si/VGCF复合材料的储锂性能

以纳米硅颗粒为原料,采用液相法制备了硅纳米粒子与气相生长碳纤维(VGCF)复合的材料(Si/VGCF)。考察了Si/VGCF制备工艺和VGCF的最佳含量,分别采用SEM和TEM表征了Si/VGCF材料形貌和晶体结构,测试和计算了材料电导、BET比表面积和孔尺寸数据。采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等测试了Si/VGCF复合电极的电化学性能,并与其他碳材料进行了对比分析。结果表明,Si与VGCF形成了多级框架结构,丰富了离子和电子传输网络;同时发达的孔结构也缓解了Si粒子在嵌/脱锂过程中的体积效应,使电极活性材料的利用率和电化学稳定性显著提高。当m(Si)∶m(VGCF)为1:0.5时,Si/VGCF复合电极在500 mA/g的电流密度下,充放电循环100次后,可逆容量高达1470 mA·h/g。     

纳米聚苯胺的微乳液法制备及电容性能研究

用微乳液法制备了纳米聚苯胺,并将其与活性炭混合制备聚苯胺／活性炭电极。用透射电镜对聚苯胺的形貌进行了表征,用循环伏安法及恒流充放电法对所制电极的电化学性能进行了研究。结果表明：纳米球形聚苯胺的粒径在30～40nm之间,所制得的电极比容为610．3F·g-1（0．5mol／LH2SO4）,显著高于纯活性炭电极的比容171．2F·g-1;在5mA·cm-2的充放电电流密度下,充放电1000次后比容为首次放电比容的71．3％;这表明纳米聚苯胺的加入能显著提高电极的电化学性能。用此组装的非对称型超级电容器的性能也优于用纯活性炭组装的对称型超级电容器,表明纳米聚苯胺是一种性能优异的超级电容器电极材料。     

γ-Al2O3/TiO2混合纳米粒子改性PVDF超滤膜

为提高聚偏氟乙烯（PVDF）膜的亲水性和强度,将纳米二氧化钛（TiO2）溶胶和纳米氧化铝（γ-Al2O3）按不同比例与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得共混超滤膜。考察了不同比例的混合纳米粒子对PVDF超滤膜的纯水通量、截留率、力学性能等的影响。并利用扫描电子显微镜（SEM）观察了膜的表面和内部微观结构,红外光谱分析（FTIR）和X射线衍射仪（XRD）考察纳米粒子在PVDF基体中的存在状态,通过对复合膜进行拉力测试研究混合纳米粒子对膜力学性能的影响,并使用接触角测量仪测定膜表面和水之间的接触角来定量分析比较膜表面的亲水性。结果表明,γ-Al2O3/TiO2混合比为1∶2时,膜的性能达到最优,孔隙率为74%,水通量为120 L/（m2.h）,截留率为93%,拉力最大负荷为35 N,拉伸应变为22%。     

Sb_2S_3纳米棒的制备及其储锂性能测试

采用L-半胱氨酸盐酸盐(L-Cys·HCl)辅助乙醇热成功制备Sb_2S_3纳米棒,并采用XRD、SEM、循环伏安法和恒电流充放电技术对其进行了物理及电化学性能表征。结果表明:所制备得到的Sb_2S_3材料表现出良好的电化学储锂性能,在100 m A·g~(-1)电流密度下,首次可逆比容量为823 m Ah·g~(-1),30次循环后,保持在622 m Ah·g~(-1),容量保持率为76%;当电流密度提高到500 m A·g~(-1)时,可逆比容量也在400 m Ah·g~(-1)以上。     

新型析氧电催化剂IrO_2/ATO的高效制备及性能

固态聚合物电解质(SPE)水电解是前景光明的氢能技术,但尚缺乏性能稳定的析氧电催化剂。研究了以氧化锡锑(ATO)为载体的Ir O2催化剂高效制备新方法。采用SEM、TEM、XRD以及XPS等手段表征和分析了所得催化剂的表面形貌、晶体结构以及表面元素组成。运用循环伏安、准稳态极化曲线、电化学交流阻抗谱以及计时电流法等电化学方法研究了催化剂材料的电化学催化析氧性能以及催化剂载量的影响。结果表明,新制备方法得到的Ir O2/ATO催化剂材料1.6 V时的析氧电流密度为105 m A·cm-2。并且在酸性介质和1.5 V下催化剂的析氧电流密度衰减速率为1.687×10-2(m A·cm-2)·h-1。提高催化剂的载量使电极析氧反应表观电流密度显著增加,尽管单位质量Ir产生的电流会有所降低。     

碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺复合膜电极的制备及电容性能研究

用循环伏安法，在含有0．2mol／L苯胺的0．5mol／L硫酸溶液中，以50mv／s的扫描速度，在-0．1-0．9V的范围内实现了苯胺在Ti基碳纳米管／纳米TiO2电极上的电化学聚合，并用循环伏安（CV）法和电化学交流阻抗谱（EIS）对制备的碳纳米管／纳米TiO2-聚苯胺（CNT／nanoTiO2-PAn）复合膜电极的电化学性质进行了表征，同时进一步对该电极的充放电性能进行了研究。实验结果表明，此条件下得到的PAn膜电极具有良好的导电性，同时具有疏松、多孔的网络结构；充放电测试研究表明，基于CNT／TiO2基体上的PAn膜的面积比电容在放电电流密度为2．5mA／cm^2时达到了833mF／cm^2,说明有很好的电容性能，可以作为超级电容器的电极材料。     

双改性Al2O3/PVDF杂化膜的制备和性能研究

为了提高PVDF膜的亲水性和力学强度,利用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷和碱液分别对Al2O3粒子和聚偏氟乙烯（PVDF）进行了改性,并以改性后产物为制模材料,以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂,将改性纳米Al2O3粒子引入到PVDF中,通过热致相变法制备了双改性Al2O3/PVDF杂化膜。随后,考察了硅烷偶联剂对Al2O3粒子粒径及不同碱浓度和碱处理时间对PVDF结构的影响,并对制备的双改性膜做了性能测试。结果表明,当添加的硅烷偶联剂的质量分数为33%时,Al2O3粒子的粒径降为43.47 nm,在此基础上,当添加的改性Al2O3粒子的质量分数为5%时,杂化膜的截留率为83.1%,通量为621.5 L/m2.h,膜的拉伸强度达到5.01Mpa,改性纳米Al2O3粒子的引入,是杂化膜通量和力学强度提高的主要原因。     

纳米Al2O3粒子对PVDF中空纤维膜的改性研究

文章介绍了在聚偏氟乙烯铸膜液中添加了无机钠米Al2O3粒子,采用相转化法制备了Al2O3/PVDF复合中空纤维膜。使用电镜对膜的微观结构进行了分析,初步研究了无机粒子在膜孔形成的过程中所起的作用和机理。并且对膜的孔隙率、最大孔径、力学性能和截留率进行了分析。结果表明复合膜的性能与纯PVDF膜的相比有显著提高,最大孔径从0.75μm降至0.39μm,水通量和截留率分别从10.09 L/m2.h和19.12%提高到28.25 L/m2.h和71.00%,断裂应力从3.09 MPa提高到3.41 MPa。     

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl_2·6H_2O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500m A·g~(-1)电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 m A·h·g~(-1),容量保持率达86.6%;在10 A·g~(-1)的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 m A·h·g~(-1)。     

CNTs/PANI/NiHCF复合膜的共聚制备与电容性能

采用循环伏安一步共聚法在碳纳米管修饰的铂基体上制备出电活性CNTs/PANI/NiHCF复合膜;用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)等测试了复合膜的循环稳定性与电化学容量性能.研究表明,在电流密度为2 mA/cm~2时,CNTs/PANI/NiHCF复合膜的比容量高达217.69 F/g,比能量高达24.49 Wh/ks,当电流密度为10mA/cm~2时比容量仍可达212.98F/g,比功率可达8 489.75 W/kg,具有良好的功率特性和快速克放电能力;在2000次循环充放电过程中,CNTs/PANI/NiHCF/复合膜的容量仅衰减19.92%,电荷充放电效率一直保持在99%以上,是一种优异的超级电容器材料.     

Co3O4/碳纳米管复合膜的超级电容器性能

采用电泳沉积法在镍片上沉积Co3O4/碳纳米管(CNT)复合膜。利用XRD、SEM和TEM对Co3O4/CNT复合膜进行物性分析,利用循环伏安和恒流充放电测试表征电容性能。研究表明在CNT表面成功包覆了一层Co3O4壳层,形成独特的核/鞘纳米电缆结构。电化学测试表明,Co3O4/CNT复合膜电极具有较好的电容性能,在充放电电流密度为0.5 mA/cm^2时,比电容高达282 F/g;增加电流密度到15 mA/cm2时,比电容为209 F/g,并具有优异的循环稳定性。     

镍、氮共修饰的多孔碳纳米片骨架材料的制备及储锂性能研究

以聚丙烯酰胺、氯化钠、尿素和乙酸镍作为原料，通过常温搅拌混合、煅烧和水洗得到镍、氮共修饰的多孔碳纳米片骨架材料。采用XRD、Raman、TG、SEM、TEM、XPS和N₂吸脱附测试对样品进行结构分析，并测试了其作为锂离子电池负极的充放电电压曲线、循环性能和倍率性能。实验结果表明：镍、氮共修饰的多孔碳纳米片骨架材料的充放电曲线与经典的碳基材料类似，但循环性能和倍率性能较好，在1 A·g^-1电流密度下循环320圈后仍可以保留334 mAh·g^-1的可逆容量。镍、氮共修饰的多孔碳纳米片骨架材料可以被作为取代石墨负极的一种潜在选择。