多孔性V2O5的制备及在锂离子电池中的应用

五氧化二钒(V₂O₅)作为正极材料,在锂离子电池中存在循环不稳定、倍率性能差等缺点,且锂化机理研究有限,作为负极材料的研究更是缺乏。采用聚乙烯醇(PVA)辅助软模板溶剂热法制备多孔性V₂O₅(PVO),所得PVO的结晶度高,为相互连接的V₂O₅纳米棒组成的多孔结构。使用PVO为负极材料制备的半电池,容量和稳定性高,倍率性能较好,在放电过程中产生了新化合物,以0.2 A/g的电流在0.02～3.10 V充放电,第500次循环的放电比容量可达762.1 mAh/g。制备的LiFePO₄/PVO全电池以0.1 A/g的电流在1.5～3.5 V充放电,第100次循环的放电比容量为176.8 mAh/g。     

Zr和B共掺杂的LiNi0.88Co0.10Mn0.02O2单晶材料性能研究

采用Ni_0.88Co_0.10Mn_0.02(OH)₂前驱体，LiOH·H₂O为锂源，加入适量的硼酸和ZrO₂，分别在810、820和830℃条件下进行烧结，制备了Zr和B共掺杂型LiNi_0.88Co_0.10Mn_0.02O₂单晶材料。对其进行了X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电比容量、倍率性能、循环性能和差示扫描量热(DSC)等测试。结果显示，Zr和B共掺杂可改善LiNi_0.88Co_0.10Mn_0.02O₂单晶材料的倍率性能、循环性能以及材料的热稳定性。在820℃烧结得到样品NCM-820，其比容量为198.5 mAh/g,25℃循环50次的容量保持率为96.37%,45℃循环40次容量保持率为94.13%，材料热分解温度从231.8℃提升到了240.4℃。     

氟化铝/硼酸复合包覆LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2的制备及性能

高镍三元材料(LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂,NCM,x+y≤0.4)能量密度高、成本低,但存在容量衰减快、存储过程中产气等问题。金属氟化物常用来包覆正极材料,以改善电化学性能,但存在处理过程繁琐、包覆层不均匀和易生成强腐蚀性气体等缺陷。通过简单高效的球磨法,在高镍三元正极材料LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂表面包覆薄且均匀的氟化铝（AlF₃）和硼酸（H₃BO₃）涂层。该复合涂层没有影响材料的层状结构,有利于Li⁺的嵌脱。均匀致密的涂层可充当保护层,阻挡电解液腐蚀,减轻电极与电解液之间的副反应。以0.2 C在2.50～4.25 V充放电,AlF₃和H₃BO₃复合包覆正极的比容量提高到205.3 mAh/g,未改性材料为198.0 mAh/g;组装...     

形貌对Co3O4电化学性能的影响

四氧化三钴(Co₃O₄)作为锂离子电池负极材料,具有较高的理论比容量,其颗粒形貌与大小对电化学储锂性能有明显影响。采用电解法和沉淀法分别制备颗粒状、片层状和八面体状Co₃O₄。用SEM和XRD对制备的Co₃O₄进行形貌和结构分析,并研究不同形貌Co₃O₄作为负极材料的电化学储锂性能。八面体状Co₃O₄具有良好的电化学储锂性能和循环稳定性,样品以0.2 C在0～3.0 V循环的首次放电比容量达1 162.2 mAh/g;经过100次循环后,放电容量保持率为73%。八面体状Co₃O₄具有最小的表面能,有利于形成均匀致密的固体电解质相界面(SEI)膜,提升材料的储锂性能。     

Li5FeO4的制备及其在硅碳负极电池体系中补锂性能的研究

以Fe₂O₃和Li₂O为原料,采用高温固相法制备了Li₅FeO₄材料,并将该材料用作补锂添加剂在三元-硅碳电池体系中进行了补锂性能测试。测试结果表明,合成的Li₅FeO₄首次脱锂比容量为667.6 mAh/g,可逆比容量仅为1.3 mAh/g,是一种理想的补锂材料。在NCM正极-硅碳负极(750 mAh/g)的全电池体系中分别添加质量分数分别为5%和10%的Li₅FeO₄时,正极材料的可逆比容量分别为164.8和170.2 mAh/g,相比之下正极中不添加补锂剂时正极可逆比容量仅为142.5 mAh/g。此外,Li₅FeO₄的加入还可以有效提升电池的循环性能,添加10%Li₅FeO₄的全电池在300次循环后电池的容量保持率为84.6%,较之未添加补锂剂的电池提升8.3%。     

制备条件对水热法合成ZnWO4纳米晶的影响

以Zn（NO₃）₂·6H₂O和Na₂WO₄·2H₂O为反应物,用HCI或者NaOH调节反应溶液的pH值,采用水热法制备ZnWO4纳米晶。讨论了反应溶液pH值、水热反应时间及反应温度对ZnWO₄纳米晶的影响。经X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、透射电子显微镜（TEM）分析,结果表明:在制备过程中对ZnWO₄纳米晶物相、尺寸、微观形貌及荧光性能影响最大的条件为pH值的变化。研究了pH值对Ce³⁺:ZnWO₄荧光性能的影响,经荧光光谱（PL）测试表明:在pH=7的条件下制备的Ce³⁺:ZnWO₄纳米晶的荧光性能最好。     

ZnCo-MOF-74衍生纳米球ZnO/ZnCo2O4的超级电容性能

双金属MOF-74独特的结构性能是构建多孔材料的理想前驱体之一。以ZnCo-MOF-74作为前驱体,通过高温煅烧法制备衍生物ZnO/ZnCo₂O₄纳米球,并对材料的结构和形貌进行分析。在6 mol/L KOH溶液的三电极体系中测试样品的电化学性能,在电流为1.0 A/g、n(Zn)∶n(Co)=1∶1时制得的ZnO/ZnCo₂O₄,比电容达1 047.8 F/g,高于其他比例下所得到的混合金属氧化物。ZnO/ZnCo₂O₄的高比电容和良好的倍率性能归因于较大的比表面积和双金属的协同效应。以n(Zn)∶n(Co)=1∶1合成的纳米球ZnO/ZnCo₂O₄为正极材料、活性炭为负极材料制备的不对称超级电容器,在0.5 A/g下的比电容为74.3 F/g,在比功率536.3 W/kg时,比能量为26.4 W·h/kg;以10.0 A/g电流在0～1.6 V循环2 000次后,电容保持率为81.3%。     

包覆-掺杂改性单晶材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2

镍钴锰三元材料在高电压下的循环稳定性有待提高。采用高温固相法制备Zr、Ti共掺杂和Al₂O₃包覆的单晶正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂。用XRD、SEM和恒流充放电测试,分析材料的结构、形貌及电化学性能。材料的层状结构较好。扣式电池以0.20 C在3.00～4.40 V循环,放电比容量可达185.8 mAh/g;软包装电池以1.00 C在3.00～4.35 V循环1 500次,容量保持率为93.2%。     

O2/H2O燃烧方式下焦炭N向NO的转化机理

采用实验与密度泛函理论(density function theory,DFT)计算相结合的方法,对oxy-steam燃烧方式下焦炭N向NO的转化机理进行研究;重点探讨O₂/H₂O工况下煤焦中氮元素的演化机制及NO生成与还原反应过程,得到了主导NO释放的关键反应路径。结果表明：O₂/H₂O燃烧过程中,由H₂O分解产生的OH基团改变了焦炭N的演化,进而影响了NO的释放。主要表现为,OH自由基吸附在吡啶N表面形成2-吡啶酮,促使更加稳定的N-6向不稳定的N-5发生迁移,从而导致N-5成为含氮前驱物HCN与NH₃的主要来源。在NO释放过程中,基元步骤HCN/NH₃+OH→NH₂+O₂→NO主导了NO的生成。随着H₂O浓度升高,OH和NH₃产率增大,NH₂、NH和N产率降低;说明高浓度的H₂O在促进N-6→N-5...     

考虑化学反应强耦合的植被火焰条件下直流间隙多物理场耦合模型

为分析电场、温度场与燃烧化学反应的相互作用，更准确地模拟植被火焰条件下间隙带电粒子分布情况，建立了考虑化学反应强耦合的植被火焰条件下直流间隙多物理场耦合模型。并通过植被燃烧试验的结果对模型关键参数进行设置，利用模型仿真分析了不同极性电压、电极高度对带电粒子分布特性的影响及带电粒子对背景电场的影响。结果表明：该文试验条件下，松木热解反应方程系数修正为C₁₀H₁₄O₆→4C+3CO+CO₂+2CH₄+2H₂+H₂O、热解反应速率为2.4×10^–8 mol/(m³·s)时，仿真与试验结果最为接近；随着电极高度的降低，电极附近与电极极性相异的带电粒子浓度由10^–9 mol/m³增加至10^–8 mol/m³，变化趋势与泄漏电流相似；带电粒子对正电极附近初始背景电场的影响效果大于负极性，正电极附近背景电场的增幅为70...     

无钴Fe-Mn基富锂正极材料的研究现状

在层状固溶体富锂正极材料Li_1+δ(TM_xMn_1-x)_1-δO₂（TM为过渡金属）中,无钴Fe-Mn基富锂正极材料（1-x）Li₂MnO₃·xLiFeO₂成为潜在的高性能、低成本锂离子电池正极材料。从材料的设计、结构、电化学性能和合成改性工艺等方面,综述（1-x）Li₂MnO₃·xLiFeO₂的研究进展。重点讨论利用Fe^3+/4+的氧化还原设计Fe-Mn基固溶体正极材料,分析晶体结构;讨论不同合成方法和包覆改性对材料倍率性能、循环性能和安全性的影响。针对亟待解决的循环寿命和首次不可逆容量大的问题进行分析和展望。     

不同金属掺杂的五氧化二钒在水系锌离子电池中的应用

随着新能源的不断发展,对新型储能设备需求不断增加。可充电水系锌离子电池(ZIBs)因价格低廉、储量丰富和绿色环保等优点备受关注。五氧化二钒具有独特的层状结构,利于锌离子的嵌入/脱出。通过水热法制备V₂O₅、Ag_0.3V₂O₅(AVO)、Mg_0.25V₂O₅(MVO)并应用于水系锌离子电池中,XRD、SEM、TEM等测试分析了材料形貌和结构,金属Ag和Mg元素的掺杂有效改善了五氧化二钒纳米线形貌结构,并取得优异的电化学性能。深入探究电池内部反应机理,发现了Zn₂(V₃O₈)₂中间相形成对材料性能产生的影响。不同价态的离子掺杂对钒基氧化物形貌和电化学性能产生了不同的影响,体现的金属离子“支柱效应”显著改善了电池的容量和寿命。     

MnOx/TiO2低温脱硝催化剂优选及其性能分析

在模拟固定源烟气排放特征的环境下,分别研制比较了2种非负载型和1种负载型锰基催化剂的低温脱硝性能,初步筛选出低温活性较高的催化剂α-MnO₂/TiO₂,并对其抗水蒸气（H₂O）和抗SO₂性能进行了研究。试验结果表明,在无H₂O和无SO₂环境中,温度为150~200 ℃时,非负载型催化剂MnO_x和负载型催化剂MnO_x/TiO₂的催化活性均较高,NO_x转化率接近100%;但MnO_x/TiO₂催化剂低温时对H₂O与SO₂的耐受性差,特别是SO₂和H₂O同时加入时,催化活性将降至22%。低温脱硝工艺的工业化推广还存在诸多局限性,需进一步研究低温脱硝催化剂的抗H₂O和抗SO₂性能。     

Fe3Se8/Co3Se4/NiSe2/NC复合材料的制备及性能

由于锂资源的价格逐渐攀升,亟需开发价格低廉的电池系统。通过共沉淀法合成FeCoNiCP片状前驱体,再经过包覆多巴胺、退火和在氮气下硒化,制备钠离子电池负极材料Fe₃Se₈/Co₃Se₄/NiSe₂/NC。在0.01~3.00 V充放电,以0.1 A/g的电流循环70次,电极仍有468.38 mAh/g的可逆比容量;在0.1 A/g、0.2 A/g、0.5 A/g、1.0 A/g、2.0 A/g和5.0 A/g的电流下,分别具有363.85 mAh/g、345.88 mAh/g、320.73 mAh/g、308.31 mAh/g、290.33 mAh/g和249.29 mAh/g的可逆比容量。Fe₃Se₈/Co₃Se₄/NiSe₂/NC复合材料较好的电化学性能,可归因于碳导电网络、多金属硒化物和独特的纳米结构的协同作用,缓解了充放电过程中的体积膨胀。     

纳米V2O5包覆CFx复合材料的制备及性能

通过简单易行的超声浸渍法和高温煅烧法,采用纳米五氧化二钒（V₂O₅）颗粒包覆氟化碳（CF_x）制备CF_x@Nano V₂O₅复合材料。对比CF_x@Nano V₂O₅复合材料与商用CF_x材料的形貌、结构和性能。经纳米V₂O₅颗粒包覆制备的CF_x@Nano V₂O₅复合材料具有层状表面形貌,振实密度更高。在0.2 C的放电倍率下,CF_x@V₂O₅复合材料的电压平台可达2.81 V;此外,在大电流放电时表现出明显的功率输出优势,在3.0 C倍率下的比容量较商用CF_x材料提升了16.68%。     

纳米FeSe2正极材料制备与镁电池中性能表征

采用溶剂热法,利用表面活性剂的分散作用成功合成了FeSe₂纳米颗粒,将其作为正极材料组装可充镁电池,并进行电化学性能测试。结果显示,FeSe₂正极在100 mA/g电流密度下首次放电比容量为119 mAh/g,并在循环过程中展现出比容量的逐渐升高,在循环48次后获得最大放电比容量628mAh/g,同时具有良好的循环稳定性,在100次循环后仍保持581 mAh/g的放电比容量。非原位TEM、XPS和同步辐射软X射线吸收谱分析表明,FeSe₂正极在循环过程中,铜集流体会参与正极电化学反应并形成含铜化合物,在正极材料中形成导电通路,这有利于电化学反应过程中电子的转移。因此,FeSe₂纳米颗粒充分参与正极转化反应,并展现出高容量和长循环稳定性,为镁电池中的集流体和硒族化合物的匹配性设计提供了新的思路。     

CO2/H2O吸附分离特性研究

CO₂捕集是实现碳中和的重要技术路径。该文实验研究了298、348K的单组分CO₂和298、313K的CO₂/H₂O双组分气体,在活性炭、活性氧化铝、3A、13X中的等温吸附和动态吸附特性。基于Langmuir、LRC、Toth、DA、Freundlich吸附模型,对单组分CO₂吸附预测与实验结果进行了对比分析。研究了CO₂/H₂O吸附过程进气水蒸气含量、流量、温度对4种吸附剂的穿透曲线和吸附量的影响规律。结果表明,单组分CO₂吸附量：13X>活性炭>活性氧化铝>3A,CO₂/H₂O穿透时间随流量增大和温度升高而缩短;沸石类穿透时间随水蒸气含量增多而缩短,其他吸附剂表现相反;水蒸气含量增加会抑制CO₂吸附;3A具有较好的CO₂/H₂O吸附选择性。     

铬氧化物材料在锂电池中的应用与研究进展

铬氧化物既能够作为正极材料,也可作为负极材料应用于锂离子电池中。多电子反应的铬氧化物作为正极材料时具有较高的理论质量比容量和工作电压,其中Cr₈O₂₁和Cr₂O₅是当前研究中关注度最高的多电子反应的铬氧化物,也是非常有前景的锂电池正极材料。铬氧化物中能够用作锂电池负极材料的主要是Cr₂O₃,它不仅有较大的理论比容量,又有较低的放电平台,成本也相对较低。介绍了Cr₈O₂₁和Cr₂O₅正极材料的最新研究成果,并介绍了放电机理、制备方法、改性手段及应用,同时,比较分析了不同制备工艺下制得的样品结晶度、形貌和电化学性能。负极方面介绍了Cr₂O₃的电化学特性及其在电池方面的应用,综述了一些改性方法以解决材料的导电性和循环性能问题,如包覆、掺杂、纳米结构化等,这些研究成果为未来锂离子电池负极材料的选择提供了新的研究方向。     

Eu3+掺杂Mg2Y8(BO4)2(SiO4)4F2新型红色荧光材料的合成及发光性能研究

通过高温固相法成功合成了新型磷灰石结构Mg₂Y₈(BO₄)₂(SiO₄)₄F₂∶xEu³⁺(MYBSF∶xEu³⁺)荧光材料,并研究了不同掺杂浓度下的发光性能。结果表明,Eu³⁺掺杂MYBSF荧光粉的最佳激发波长为265 nm,最强发射波长位于614 nm。发光强度随着Eu³⁺浓度的升高而增强,当Eu³⁺掺杂浓度为7mol%时,其发光性能最好。色坐标研究亦表明,不同掺杂浓度的MYBSF∶xEu³⁺荧光材料发光性能稳定,色坐标与理想红光色坐标接近,色纯度均高于91%。因此,MYBSF∶xEu³⁺荧光粉是一种紫外激发红色荧光粉的理想候选材料。     

MLCC绝缘介质Ba1-xCaxTiO3粉体的水热制备及介电研究

为提高MLCC绝缘介质材料BaTiO₃的上限温度和高温稳定性，本文以BaCl₂·H₂O、CaCl₂和H2TiO₃为原料，KOH为矿化剂，在210℃/22 h水热反应条件下制备了Ba_1-xCa_xTiO₃纳米粉体。利用XRD、SEM、LCR检测手段对样品物相结构、微观形貌和介电性能进行表征分析。结果表明：所得粉体样品均匀分散、粒径细小，粒径为(110±20)nm;Ca²⁺的掺杂提高了BaTiO₃的居里温度，在1 250℃/2 h条件下获得了居里温度为136.2℃、常温介电常数为1 882、介质损耗因数为0.02的Ba_0.91Ca_0.09TiO₃陶瓷，实现了小粒径、窄分布、低团聚、高性能MLCC绝缘介质材料的制备。