过渡金属氧化物Co3O4的嵌锂性能及其改性

采用机械球磨制备了一定粒度的锂离子电池负极材料Co3O4 。电化学性能测试结果表明Co3O4 首次嵌锂容量为 990mAh·g- 1 ,脱锂容量为 3 95mAh·g- 1 。通过添加石墨类材料对Co3O4 进行了改性研究。充放电测试表明 :通过长时间机械混合球磨处理后的一定粒度的改性材料首次脱锂容量可提高到 63 2mAh·g- 1 ,充放电循环 15周后 ,容量保持在 40 8mAh·g- 1 ,电化学性能优于单纯的Co3O4 。由此可见通过添加石墨类材料并进行机械球磨以改变材料的微观结构不仅可以提高材料Co3O4 的可逆容量 ,而且改善了其循环寿命。     

化学镀Ni改性Li_4Ti_5O_(12)材料的制备及其电化学性能研究

为提高Li4Ti5O12的电化学性能和防气胀性能,结合固相法并用化学镀金属Ni对样品进行表面修饰改性,制备了Li4Ti5O12/Ni复合材料。使用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电镜(SEM)对样品进行了物相分析和形貌表征,结果显示:合成的样品具有单一的尖晶石结构,Li4Ti5O12/Ni复合材料和Li4Ti5O12在拉曼光谱图上具有相同的频率振动特性,说明化学镀法表面修饰Li4Ti5O12/Ni复合材料并没有改变纯相Li4Ti5O12的结构,且样品的颗粒大小均匀、形状规则,颗粒尺寸在0.5~1.0μm范围内。采用充放电测试、循环伏安和交流阻抗对样品的电化学性能进行表征,结果表明:Li4Ti5O12/Ni复合材料在1C和5C倍率下首次放电比容量分别为149.8和132.5 mAh·g-1,循环50次后分别为144.1和124.0 mAh·g-1,容量保持率为96.2%和93.6%,表现出良好的倍率性能和循环性能,Li4Ti5O12/Ni的阻抗值明显小于纯相Li4Ti5O12。     

硅/碳复合材料的高温热解法制备及其电化学性能

采用高温热解方法成功地合成了高容量硅/碳复合负极材料.通过X射线衍射分析、热重分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微镜观察、恒电流充放电测试、循环伏安法等手段研究了复合材料的性能.结果表明:硅/碳复合材料由Si、C以及少量SiO₂组成;硅/碳复合材料中碳的质量分数约在39%左右;经电化学性能测试,在电流0.2 m A下,该硅/碳复合材料首次充电容量768 m Ah·g-1,首次库仑效率75.6%,70次循环后可逆比容量仍为529 m Ah·g-1,平均容量衰减率为0.44%.这些性能改善归因于硅/碳复合材料中碳的引进,硅表面存在的碳涂层提供了一个快速锂运输通道,降低了电池的阻抗并且充放电过程中稳定了电极的组成.      

CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料在锂离子电池中的研究进展

锂离子电池（LIBs）因其能量密度高、体积小、质量轻等优点在便携式储能设备中广受欢迎。然而,传统商用LIBs存在可逆容量低、循环性能差、成本高、安全性差等问题,需要进一步提高其功率密度、能量密度、寿命和安全性。过渡金属氧化物负极材料提供的可逆容量与传统石墨材料相比高2～3倍,且具有更高的嵌锂电位和更高的安全性。同时,纳米结构电极材料由于其高比容量、快速的电子/离子转移速率,以及具有可减轻体积膨胀的自由空间等优点,成为电池电极的理想材料。本文综述了氧化铜（CuO）纳米结构材料用于LIBs的研究进展,包括球状、线状、片状等纳米结构,还阐述了它们的优势;还介绍了其他过渡金属氧化物纳米结构材料在LIBs中的应用;最后,讨论了CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料未来在LIBs中应用的机遇和挑战。     

碳酸盐共沉淀法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其电化学性能

以碳酸盐共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体,然后以Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3和LiOH·H2O为原料,合成出了层状锂离子电池正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2.通过XRD,SEM和电化学测试对Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.结果表明,800℃烧结12 h所合成的样品粒度大小分布比较均匀,以0.2 C充放电,其首次放电容量为153 mAh·g-1,循环30次后容量为140 mAh·g-1.     

高温固相还原法制备新型锂离子负极材料NbO及其电化学性能

以Nb和Nb2O5粉末为原料,采用高温固相还原法合成NbO电极材料。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光衍射粒度分析(LDSA)、充放电测试、循环伏安(CV)测试等手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行表征,并通过原位XRD分析测试,探究NbO作为负极材料在锂离子电池中的反应机理。结果表明:NbO用作电极材料的平均嵌锂平台在1.6 V左右。NbO对锂的插嵌机理为锂离子的直接脱嵌,是1个单相转变过程。在0.05 C(C为充放电电流倍率)下,NbO和球磨处理后(Ball-milling)的NbO-BM的首次放电容量分别为220(mA·h)/g和280(mA·h)/g,经过50次循环后,剩余容量分别为170(mA·h)/g和220(mA·h)/g     

MOFs衍生TMO/C在锂离子电池负极材料的应用

锂离子电池商用负极材料石墨比容量低,难以满足市场需求,金属有机骨架材料（metal-organic framework materials,MOFs）具有可调控的结构、较大的表面积和可调节的孔径,可用作下一代电化学储能器件,引起广泛研究。本文综述了金属（Fe、Co、Zn、Mn、Cu）基金属有机骨架及其衍生物的合成,重点介绍了以金属有机骨架材料为前驱体制备过渡金属氧化物（transition metal oxide,TMO）/C作为锂离子电池负极材料的研究进展,并对其发展方向进行了展望。     

锂离子电池负极材料铁酸镍的研究进展

过渡金属氧化物铁酸镍因原料易得、制备简单、具有高的比容量,有望成为下一代锂离子电池负极材料之一.铁酸镍虽然有较高的比容量,但在充放电的过程中常常伴随着因较大的体积膨胀而引起的电极的极化,这会使得材料脱落并导致电池容量迅速衰减.为了提高材料的性能,主要有三种方法:一是设计纳米结构的铁酸镍电极材料,二是与可作为缓冲基底的碳...     

锂离子电池长循环寿命Sn+Co负极材料的研究

为了提高纯锡(Sn)作为锂离子电池(LIB)负极材料时的循环性能,循环稳定性更好的锡基合金被广泛研究。本试验中,在铜箔上通过脉冲沉积制备了一种锡基负极(Sn+Co),其中Co主要作用是在Sn表面形成致密保护层。该致密的电惰性层不仅可以缓冲Sn的体积变化,还避免了充放电过程中Sn与电解质的反应,提高了固体电解质界面(SEI)的稳定性。材料的结构表征主要通过XRD、SEM和EDX来研究。试验结果表明,Sn+Co负极比Sn-Co合金负极具有更大比容量和更优异的循环性能。Sn+Co电极在0.1C电流密度下的首次放充电比容量分别为541.66 mAh/g和483.97 mAh/g。且Sn+Co电极在0.1C的电流密度下循环120次后容量保持率高达81.43%,远高于Sn-Co合金电极60.48%的保持率。     

MXenes在锂离子电池负极材料中的应用

MXenes(M_n+1X_nT_x)是一类二维无机化合物材料,它由几个原子层厚度的过渡金属氮化物、碳化物或碳氮化物构成。由于具有大的比表面积、快速充放电性能和小的体积变化等优点,MXenes受到越来越多研究人员的关注。研究者希望能够利用MXenes材料研发出具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料,从而提高电池的能量密度和寿命。然而MXenes材料制备过程中产生的层间堆积和坍塌限制了其进一步的发展。目前,研究人员通过将MXenes与其他材料复合制备出具有新结构的材料,不仅可以扩大层间距,改善材料结构,还有助于改进材料的电化学性能。本文介绍了MXenes与碳纳米材料、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物和硅等材料复合改性来提高材料电化学性能的研究策略,并探讨了MXenes和碱金属等材料复合实现稳定无枝晶的锂离子电池金属负极的方案。最后,阐述了MXenes应用在锂离子电池负极材料中面临的挑战,并作出了展望。      

METCAL 在 Co3O4 制备工艺设计中的应用

采用 METCAL 软件创建计算模型,对沉淀 - 热分解法制备四氧化三钴材料的工艺进行了模拟,并简要介绍了过程模拟的步骤和思路。通过对工艺流程的模拟计算,得到了直观的物流分配走向、金属平衡和热平衡数据等,为四氧化三钴材料制备工艺工程设计提供了基础数据支撑。     

High catalytic performance of neodymium modified Co3O4 for toluene oxidation

Co-based catalysts are the most promising catalysts in catalytic oxidation of volatile organic compounds(VOCs).Precious metal doping is adopted to improve the catalytic activity of toluene on Co₃O₄ catalysts,but greatly increases its cost along with it.It is found that doping a small amount of rare earth(Ce,Pr,Sm and Nd) can dramatically promote the catalytic activity of Co₃O₄.Especially,the Nd-doped Co₃O₄ catalyst exhibits excell...     

钴盐沉淀—热分解法制备超细八面体四氧化三钴

提出了一种以硫酸钴、碳酸氢铵为原料,聚乙二醇为表面分散剂,采用钴盐沉淀—热分解法制备超细八面体Co3O4的方法。通过热重-差热分析仪、红外光谱分析仪、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、激光粒度分析仪对前驱体碱式碳酸钴和产品Co3O4进行了分析和表征。结果表明:制备的Co3O4粉末呈八面体晶体形貌,粒度在亚微米至微米级,粒度分布均匀且范围窄,制备过程分散剂的添加消除了粉末的团聚现象。     

Anodic behaviour of the Pb–Co3O4 composite coating in copper electrowinning

The electrochemical and corrosion properties of Pb–Co₃O₄ (about 3% Co) composite anode for copper electrowinning without additives as well as in the presence of two combinations of organic additives in the electrolyte have been investigated and compared with those of Pb–Sb 5.85% anode. The formation of PbO₂ layer on the surface of these electrodes was traced by cyclic voltametric measurements using rotating disc electrode (RDE) method. The Pb–Co₃O₄ composite anode shows a depolarizing effect on the process of oxygen evolution as compared to Pb–Sb anode. The corrosion rate of Pb–Co₃O₄ anode during prolonged polarization is approximately 6.7 times lower than that of Pb–Sb anode. The influence of the tested organic additives on the anodic behaviour of both anodes is negligible.     

富氧气氛下雾化氧化法制备多面体Co3O4粒子及其化学电容性能

以氯化钴水溶液为原料在富氧气氛下,采用简单雾化氧化法成功制备了纯净的多面体Co₃O₄粒子.由CoCl₂·6H₂O配制成水溶液,以净化的压缩富氧空气为载气和反应气源,应用气流式喷嘴雾化上述溶液,并直接在竖立高温管式电阻炉内进行氧化反应.采用XRD、FT-IR和SEM等手段表征样品的微观形貌结构与纯度.结果表明,在溶液浓度为2.0 mol·L^-1、溶液处理量为6.0 L·h^-1、反应温度为800℃、雾化压力为0.1 MPa的反应条件下,所得样品为纯净的多面体Co₃O₄粒子.以所得样品为活性物质,制成电极片,通过循环伏安法和交流阻抗法测试其化学电容性能.结果表明,Co₃O₄样品在5.0 mol·L^-1KOH电解质水溶液中具有较好的电化学电容行为.     

Superconducting Transition Temperature in YBa2Cu4O8/La2/3 Ca1/3 MnO3 / YBa2 Cu4O8 Heterostructure

YBa2Cu4O8/La2/3 Ca1/3 MnO3/YBa2Cu4O8 （ Y-124/LCMO/Y- 124） heterostructure was prepared by facing-target sputtering technique. The oscillatory superconducting transition temperature was observed when the thickness of LCMO d L is larger than critical thickness d L^CR. The metal-insulator transition temperature can only be detected at d L 〉 d L^CR. The dependence on the spacer layer in LCMO/Y-124 systems suggests strongly the interplay of ferromagnetic and superconducting couplings.     

The thermal decomposition of Mn2O3 and the reduction of Mn3O4 by C and CO

The thermal decomposition of Mn₂O₃ was studied at 1000°. The rate of decomposition was inherently fast and dependent on the mass-transfer characteristics of the geometry used. The rate of reduction of Mn₃O₄ by CO, coconut charcoal, coke, and pure graphite was investigated in the temperature range 900 to 1200°. It was found that the rate of reduction in CO was fast and that the overall rate of reduction by carbon was determined by the oxidation of the carbon by CO₂. In general the rate was higher for higher tempera tures and for smaller particle sizes of the oxide and the carbon. Gases such as He, Ar, or N₂ were found to decrease the rate because of the dilution effect due to back diffusion into the interparticle pores of the oxide-carbon mixture. It was further found that the oxidation of carbon by CO₂ was catalyzed by Mn₃O₄. This effect was particularly pronounced when the reductant was either graphite or coke.     

Solubility of carbon in CaO-B2O3 and BaO-B2O3 slags

The solubility of carbon in molten CaO-B₂O₃ and BaO-B₂O₃ slags at high temperatures was measured to understand the dissolution mechanism of carbon into the slags. The B₂O₃-bearing slags, which have a wide range of liquids, at the temperature of interest have been applied to investigate the effect of basicity on the solubility of carbon from the saturation of acidic or basic components. The solubility of carbon, as a function of the composition of slags, shows a minimum value, and it is suggested that carbon dissolves by different mechanisms in the acidic and basic slags, respectively. From the infrared spectra measurements, the wave number indicating the B-C bond was found to be about 1150 cm⁻¹ in the acidic region of slags; hence, the incorporation of carbon into the borate network was confirmed qualitatively. The carbide capacity was compared to the nitride capacity, showing that the dissolutions of carbon and nitrogen into the slags are similar.     

四氧化三锰生产废水处理和循环利用

采用沉淀法除锰和离子交换法去除钙、镁离子,两步法处理四氧化三锰生产废水后,可返回系统循环使用。考察了碱和氧化剂加入量及反应时间对除锰效果的影响。结果表明:处理后的废水中锰离子含量低于0.05 mg/L,锰的去除率达到99.99%。使用阳离子交换树脂能完全去除废水中的钙、镁离子。经过半年工业生产试验表明:废水处理成本低,工艺方法切实可行,产品全部合格。