聚吡咯/钴硫化物用于电化学电容储能

聚吡咯（PPy）导电性能好;钴硫化物的理论比电容高,但导电性较差。将PPy与钴硫化物复合,可得到性能较好的电化学储能材料。设计并合成在管状PPy（PPy-NTs）表面原位生长Co₃S₄的复合电极材料PPy/Co₃S₄,研究反应温度和时间对电化学电容的影响。在160℃下反应6 h得到的PPy/Co₃S₄,在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中以100 mV/s的速率扫描[0.69～0.84 V（vs.SCE）],具有较为理想的比电容（19.96 F/g）,表明PPy/Co₃S₄在电化学储能方面具有应用前景。     

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。     

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...     

Na3Zr2Si2PO12固态电解质研究进展

钠离子电池具有资源丰富、能量密度高等优点,使用固态电解质的固态钠电池兼具高安全性成为研究热点。固态电解质是超离子导体,是固态电池关键材料。Na₃Zr₂Si₂PO₁₂是钠超离子导体（NASICON）中最具代表性的固态电解质材料。总结了Na₃Zr₂Si₂PO₁₂材料的结构、离子传输机制及其相互关系,旨在从机理上理解Na₃Zr₂Si₂PO₁₂固态电解质中钠离子传输性能;总结了主要制备方法,指出了不同方法的优缺点;在提升离子电导率方面,对合成工艺、掺杂、界面因素进行了总结,力求归纳和探索合成高性能钠离子固态电解质的途径。     

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。     

锇掺杂单层SnS2对SOF2和SO2F2吸附特性

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,研究了SOF₂和SO₂F₂两种SF₆分解气体在SnS₂及Os_n(n=1～2)掺杂改性的SnS₂材料表面的气敏响应。从吸附能、能带结构、态密度、前线轨道等方面,对比分析三种材料分别对SOF₂及SO₂F₂的气敏响应机理。研究发现,本征SnS₂对SOF₂及SO₂F₂的气敏响应特性不佳,但在Os掺杂后,掺杂处成为材料表面的活性位点,有效地提高了两种气体在SnS₂表面的气敏响应特性：Os_n-SnS₂(n=1～2)对SOF₂表现出良好的吸附效果,其中Os₂-SnS₂对SO₂F₂也...     

Li（Ni（1/3）Co（1/3）Mn（1/3））（1-x）ZnxO2固溶体的XRD及XPS研究

采用共沉淀法制备了不同Zn掺杂量的Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）1-xZnxO2（x=0-0.08）固溶体,通过X射线衍射（XRD）和光电子能谱（XPS）分析,研究了不同Zn掺杂量对Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）1-xZnxO2固溶体晶体结构和过渡金属表面化学状态的影响。实验结果表明：当Zn掺杂量x小于0.006时,固溶体材料具有稳定的层状结构;微量Zn的掺杂能够增强晶体材料的整体键能。     

不同PtNPs掺杂量石墨烯传感器检测SF6分解组分的气敏特性

气体绝缘组合电器（gas insulated switchgear,GIS）中SF₆气体放电分解组分的检测,对GIS内部局部放电的严重程度的判断和状态维修具有重要的意义。本文提出运用Pt纳米颗粒（PtNPs）掺杂石墨烯对SF₆放电分解组分进行检测,目的是为GIS的在线监测提供一种方法。采用一步化学还原法研制出不同PtNPs掺杂量石墨烯传感器,对SF₆主要分解组分进行了气敏响应实验,并对比了不同PtNPs掺杂量的石墨烯传感器及本征石墨烯传感器的气敏特性曲线,初步探讨了其气敏响应机理。实验结果表明,PtNPs的掺杂带来了响应值的提升,而且传感器在不同PtNPs掺杂量下显示出不同的选择性。     

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%。     

醋酸甲胺对钙钛矿太阳能电池性能的影响

使用双面钝化潜力的添加剂醋酸甲胺（MAAc）对碳基全印刷介观钙钛矿太阳能电池（PMPSCs）进行改性。二氧化钛（TiO₂）/钙钛矿界面处缺陷导致的非辐射复合得到抑制,电荷传输改善,光生电荷提取效率提高,表明钙钛矿表面的缺陷被成功钝化。由于电荷提取促进与缺陷钝化的协同效应,MAAc改性后,电池最高能量转换效率（PCE）提升到15.61%,在湿度为60%±10%的空气环境中保存55 d,仍保持初始PCE的90%。     

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%。     

钐掺杂La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ电解质的合成及电性能

固体氧化物燃料电池（SOFC）的发展需要合适的电解质材料。采用高温固相反应法制备钐（Sm）掺杂La_0.9Sr_0.1Ga_0.8 Mg_0.2O_3-δ固体电解质,利用XRD和阻抗谱分析样品的结构及电性能。样品的电性能与Sm的掺杂量及晶体结构密切相关。所有样品均具有钙钛矿结构,随着Sm掺杂量的增加,晶胞扭曲逐渐增大,晶胞体积和自由体积在10%Sm掺杂时达到最大。10%Sm掺杂样品在整个温度区间具有最高的离子电导率(4.4×10^-2 S/cm, 800℃),超过未掺杂样品;在低温和高温区还有最低的导电活化能,分别为0.89 eV和0.60 eV。小半径稀土掺杂,可提高稀土镓酸盐的电性能。     

C4F7N-CO2混合气体绝缘性能计算分析

作为一种新兴的环保绝缘气体,七氟异丁腈（C₄F₇N）因其优异的绝缘性能和远低于六氟化硫（SF₆）的全球增温潜势引起了研究人员的广泛关注。在C₄F₇N电子碰撞截面等基础数据不完整的情况下,文中基于气体流注放电判据,提出了C₄F₇N-CO₂混合气体有效电离反应系数的计算方法,分析了C₄F₇N-CO₂混合气体的临界击穿场强及绝缘性能的变化规律。研究结果表明,当C₄F₇N气体的热化系数为1.2或1.4时,C₄F₇N-CO₂混合气体的临界击穿场强计算值与实验数据吻合较好。此外,C₄F₇N-CO₂混合气体临界击穿场强随气体比例的变化曲线均存在明显的非线性特点。当C₄...     

C6F12O/N2混合气体与密封材料丁腈橡胶的相容性研究

C₆F₁₂O具有优异的绝缘和环保性能,因此具有在中低压开关设备中作为绝缘介质应用的潜力。为了评估C₆F₁₂O/N₂混合气体在设备中长期安全稳定使用的可行性,需要研究其与设备内部中常用密封橡胶之间的相容性。该文通过搭建相容性试验平台,对C₆F₁₂O/N₂混合气体与丁腈橡胶进行热加速试验研究,分别采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜检测气体分解产物和丁腈橡胶表面形貌;同时基于密度泛函理论（DFT）对气体分解产物的生成路径进行模拟,并对丁腈橡胶分子与C₆F₁₂O分子之间的相互作用进行计算。试验结果表明在高温（90℃和110℃）试验后,丁腈橡胶与C₆F₁₂O/N₂混合气体不相容。丁腈橡胶表面析出大量的白色晶体颗粒,并且生成了C₃F₆、NF₃和CS     

Ni掺杂单层PtSe2检测变压器油中溶解气体CH4和C2H4的DFT研究

甲烷(CH₄)和乙烯(C₂H₄)是变压器故障的重要特征气体，其组分可以有效反应变压器的运行状态。为实现特征气体的快速精准检测，文中提出一种新型材料Ni掺杂单层PtSe₂(Ni-PtSe₂)用于检测变压器油中溶解特征气体CH₄和C₂H₄的检测方法。基于第一性原理密度泛函理论，文中对单层Ni-PtSe₂吸附变压器油中溶解特征气体CH₄和C₂H₄进行理论计算，从理论上探讨单层Ni-PtSe₂在气体吸附前后的几何结构、单层NiPtSe₂电子态密度以及能带结构的变化。计算发现，CH₄和C₂H₄气体吸附体系的吸附能分别为-1.536 eV和-2.502 eV，表明单层Ni-PtSe₂对两种特征气体的吸附均为化...     

二氧化硅掺杂增强型全氟磺酸质子交换膜研究

在全氟磺酸质子交换膜中掺杂二氧化硅被认为是提高膜保水性的行之有效的方法。通过溶胶-凝胶法制备SiO₂溶胶,并将其掺入全氟磺酸树脂溶液中,以膨体聚四氟乙烯(ePTFE)多孔膜作为增强层,采用涂布法制得具有不同SiO₂掺杂量的增强型全氟磺酸质子交换膜。通过扫描电镜观察及元素能谱分析,确认SiO₂在膜中分散均匀,成膜效果良好。经实验研究表明,最佳SiO₂掺杂量为1%。该膜相较未掺杂SiO₂的全氟磺酸质子交换膜,具有更高的机械性能和质子电导率,所装配的单电池输出性能也有明显提高,在100%和50%相对湿度下,峰值功率密度分别达到了460和246 mW/cm²,相比未掺杂SiO₂膜,分别提升了7.5%和16.0%。     

B2O3掺杂对直流ZnO压敏电阻老化特性的影响

ZnO压敏电阻是避雷器的核心部件,其性能的好坏直接影响着避雷器的电气性能。因此,该文致力于通过B₂O₃的掺杂以改善直流ZnO压敏电阻的非线性和高荷电率下的老化稳定性,并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和电容-电压（C-V）等特性测试研究B₂O₃掺杂对直流ZnO压敏电阻的微观结构和电气特性的影响。然后,在115℃、0.95E_1mA的条件下对直流ZnO压敏电阻进行1000h的直流加速老化试验,以验证其在高荷电率下的老化稳定性。试验结果表明,B₂O₃的掺杂提高了晶界层的势垒高度,改善了直流ZnO压敏电阻的非线性特性,并降低了其在高荷电率下的老化系数。     

钴、镍复合掺杂层状LiMnO2的研制

介绍了采用溶胶-凝胶法,分段煅烧合成层状LiMnO2的钴、镍复合掺杂型锂离子电池正极材料Li犤Co1/3Ni1/3Ni1/3Mn1/3犦O2的方法,用正交实验分析了合成条件对产物电化学性能的影响;得到了最佳合成条件:使用两段恒温烧成制度,第二段最佳合成温度为750℃;两段的恒温反应时间分别为8h和12h;Li与(Co Ni Mn)的物质的量比为1.05。在此条件下制备的Li犤Co1/3Ni1/3Mn1/3〗O2,在20℃、2.75～4.2V和0.5mA/cm2的条件下进行充放电测试,首次放电容量达135.3mAh/g,其电化学性能较层状LiMnO2优异,说明掺杂钴、镍元素改善了层状LiMnO2的电化学性能。同时,对电化学性能改善的原因进行了测试分析。     

锂离子电容器用LiPF6基电解液的改性

掺杂可提高锂离子电容器电解液的电压窗口和热稳定性，改善电解液的安全性能。向电解液1 mol/L LiPF₆/PC+EC(体积比1∶1,简称LiPF₆)中加入离子液体1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(EMIMPF₆)和碳酸二甲酯(DMC),研究EMIMPF₆和DMC掺杂对LiPF₆电解液在锂离子电容器中应用时的电压窗口、高低温性能等性能的影响。当m(LiPF₆)∶m(EMIMPF₆)=8.00∶1.00时，制备的电解液内阻较小，组装的超级电容器具有相对更大的比电容和电压窗口宽度(5.1 V)。当m(LiPF₆)∶m(EMIMPF₆)∶m(DMC)=8.00∶1.00∶0.54时，电解液在低温(-50℃)条件下具有相对较低的内阻，电荷转移速率相对较快，CV曲线的面积最大；且高低温测试结果表明，该质量比制得的电解液能够承受的工作温度可达-60～60℃。     

热电材料Ca3Co4O9掺杂Ag、Yb改性的量子化学计算

Ca₃Co₄O₉是近年来公认的适合在恶劣环境下应用的热电材料，但低功率因子限制了其在热电转换方面的表现。为探究Ca位双掺杂Ag-Yb是否可进一步改进Ca₃Co₄O₉的性能，建立了Ca₃Co₄O₉体系、Ca位的单掺杂Ag、Yb体系以及双掺杂Ag-Yb体系的理论模型，基于量子化学计算并分析了单、双掺杂体系的马利肯键布居、态密度和载流子相对质量，从微观特征变化探究掺杂对功率因子的影响。结果表明：双掺杂Ag-Yb体系整体布居数较单掺杂体系降低更多；双掺杂Ag-Yb后，费米能级处态密度值显著增加，价带顶部上移，带隙减小，体系赝能隙减小；双掺杂体系的载流子相对质量大幅增加。