SnO2/NiO复合半导体纳米纤维的制备及气敏性能研究

采用静电纺丝技术结合化学沉淀法和高温煅烧处理,制备了具有不同Sn含量的SnO2/NiO复合半导体纳米纤维.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和能量色散X射线光谱仪(EDS)对样品的形貌,结构以及各元素含量进行表征.以乙醇为目标气体,探究SnO2/NiO纳米纤维的气体传感性质,以及Sn含量对复合纳米纤维...     

活性炭纤维的表面改性及其电化学性能研究

用质量分数65%的浓硝酸分别浸渍炭化前和炭化后的蚕茧,然后在不同温度条件下进行热处理,得到改性活性炭纤维材料。利用低温氮气吸附-脱附仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对改性前后活性炭纤维材料的孔结构和电化学性能进行分析表征。用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等测试方法研究了活性炭纤维电极材料的炭化温度和炭化顺序对中孔炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明:随着炭化温度的升高,活性炭纤维电极材料比表面积和孔容逐渐增加;炭化温度为600℃时,采用先炭化后吸附方法制备的活性炭纤维电极材料比电容可以达到124.56F/g,比先吸附后炭化制备的样品比电容(82.69F/g)提高了约51%。     

纳米SnO2/TiO2复合颗粒形态结构表征

采用均匀沉淀法在纳米TiO2表面淀积SnO2,利用DTA,XPS,XRD,TEM,HREM等手段分析复合颗粒的形态结构。结果表明该复合颗粒由锐钛矿相TiO2和四方晶系SnO2所组成,TiO2表面SnO2淀积层尺寸为0.5-10nm.     

原位电化学沉积氧化锰及其电化学性能研究

在1M H2SO4溶液中0~2.0V(vs.SCE)电位范围内对碳纸进行循环伏安扫描(CV),得到带有活性位点的功能化碳纸基底,通过循环伏安扫描和恒电流充放电(CP)检测,表明功能化碳纸的电化学活性有了明显提高。以氧化锰(MnO_2)超级电容器电极材料为研究背景,在功能化碳纸表面进行原位电化学制备MnO_2。分别在0.05mol/L、0.10mol/L、0.15mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L浓度乙酸锰溶液中制备的0.05M-MnO_2、0.1M-MnO_2、0.15M-MnO_2、0.2M-MnO_2、0.25M-MnO_2电极,通过FT-IR和XRD对MnO_2的结构进行表征,在547.21cm-1处为Mn-O键的吸收峰。在1 637.61cm-1处的吸收峰是以物理吸附水的形式存在于材料中的-OH,在1 421.46cm-1处的吸收峰是以化学吸附水的形式存在于材料中的-OH,说明制得的为MnO_2·nH2O。XRD结果表明,该方法制备的MnO_2为结晶化程度较小的无定型结构。扫面电镜图片显示0.05M-MnO_2电极具有较大的比表面积,比表面积大的结构有利于电解液的储存,从而有效提高了电极材料的储能性能。在0.5 mol/L Na2SO4溶液中进行CV扫描测试、交流阻抗测试(EIS)和CP测试,0.05M-MnO_2电化学活性最强,表现出了最好的电容性能,比电容可达到575F/g。     

聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物的制备及其电化学性能

以氧化石墨烯(GO)为基体,采用界面聚合法制备了聚苯胺纳米纤维/氧化石墨烯的复合物(PA-NI/GO),经水合肼还原和APS再氧化得到聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物(PANI/GR)。用FT-IR、UV-Vis、XRD、SEM和TEM对复合物的结构和形貌进行表征,结果表明氧化石墨烯不仅为苯胺提供了聚合的基体,同时对聚苯胺有掺杂作用,聚苯胺纤维夹在片状石墨烯之间呈现"三明治"结构。通过循环伏安和恒流充放电测试发现,PANI/GR复合材料表现出双电层电容和法拉第赝电容双重特点,受协同效应的作用,在电流密度为400mA/g时,比容量高达460F/g,呈现出优异的电化学活性。     

NiCo2O4纳米线/SiC复合纤维制备及其电化学性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,采用静电纺丝结合碳热还原制备出结晶度较高的β-SiC纤维,其比表面积为92.6 m2/g,表现出双电层电容储能特征,比电容为155.7 F/g。然后,利用水热法在SiC纤维表面生长出大量直径约为15 nm的NiCo₂O₄纳米线,得到NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维。测试表明,NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维中镍和钴元素分别以Ni2+/Ni3+和Co2+/Co3+价态形式存在,由于NiCo₂O₄纳米线与SiC纤维的协同作用,NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维比电容显著提高,并表现出双电层和赝电容并存的特征,比电容可达300.3 F/g,当功率密度为58.1 W/kg时,NiCo₂O₄纳米线/SiC复合纤维能量密度为60.1 W·h/kg。      

铝材脉冲电镀Pb-WC-CeO2复合层的电化学性能

为了探究脉冲电镀铝基Pb-WC-CeO2复合镀层的电化学性能,考察了正向脉冲参数（平均电流密度Jm、占空比r及正向脉冲工作时间ton）及温度对镀层在锌电解液中作阳极时的耐蚀性及析氧动力学参数的影响。结果表明：当Jm=120mA／cm2,r=20％,ton=200ms、θ=50℃时,Pb-WC-CeO2复合镀层具有较强的耐蚀性;将其用作锌电解的阳极,槽电压最小,能耗小,有最好的电催化活性,且优于直流镀层。     

PbO_2-CeO_2电极的制备及其电化学性能

为解决传统铅银合金存在的铅污染和钛基PbO2(DSA)基体易钝化、使用寿命短等问题,以不锈钢为基体,用稀土Ce改性,制备了PbO2-CeO2电极。分析了PbO2的形成机理,通过析氧曲线、Tafel曲线、EDS能谱及扫描电镜考察了温度、电流密度、稀土Ce等对电极性能的影响及所制备电极的元素分布及表面形貌。结果表明:最佳制备工艺为190 g/L Pb(NO3)2,15 g/L Cu(NO3)2,0.5 g/L NaF,30 g/L CeO2,pH值为2～3,机械搅拌,温度70℃,电流密度10～20 mA/cm2,时间30 min;所制备的镀层平整、均匀,电化学性能优良,镀层中CeO2质量分数约为4%～6%;PbO2-CeO2电极析氧电位1 500 mV左右,节能性能明显优于传统惰性阳极。     

盐酸预处理对ACF结构及其电化学性能的影响

采用活性炭纤维(ACF)毡作为原材料,对比评价在煮沸、振荡、超声三种条件下的HCl预处理对其结构及电化学性能的影响。通过BET、SEM、FTIR研究ACF结构的变化,并以灰分和碘值考察ACF的吸附性能以及采用CV曲线分析ACF电极材料的电化学性能变化。结果表明,除HCl超声外,其他预处理都使活性炭纤维的形状和尺寸变得相对规整;经HCl煮沸和HCl振荡处理后的ACF比表面积分别增大34.87%和32.73%,其碘吸附值分别增大41.8%和42.1%,HCl振荡的比电容最高可达62F/g;而HCl超声处理却造成ACF表面刻蚀,其碘值和比表面积均较原样降低。综合比较各种方法的预处理效果如下:HCl振荡HCl煮沸HCl超声;HCl振荡处理效果最好,且使ACF表面酸性含氧基团增多,更有利于对无机盐离子的吸附。     

PAN/MXene复合纤维电极制备及性能研究

采用单片层MXene与聚丙烯腈粉末(PAN)为原料制备纺丝液,经过湿法纺丝成型、高温碳化制备出PAN/MXene复合纤维电极;分析考察了MXene含量对纤维电极微观结构以及力学、电学、电化学等性能的影响规律。结果表明,当MXene含量为25%(质量分数)时,纤维电极的综合性能最佳,强度、电导率以及比电容可达到13.24 MPa、696.37 S/m和112.13 F/g, 1 000次循环后电容保持率为95.83%。     

牺牲棉纤维模板法制备褶皱状SnO2负极材料及其电化学性能

以棉纤维作为模板, 制备褶皱层状SnO₂。通过XRD、SEM、TEM、CV、恒流充放电、EIS等测试手段对材料结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明: 产物具有由粒径16~21 nm的SnO₂纳米颗粒构成的褶皱状形貌。电化学测试表明该材料在电流密度70 mA/g时循环50次后放电比容量仍高达614 mAh/g, 甚至在电流密度为3000 mA/g时放电比容量仍达到405 mAh/g, 表现出优异的循环性能和倍率性能。     

SnO_2/MWCNTs复合改性阳极对海底沉积物微生物燃料电池电化学性能的影响

采用电沉积法和浸渍法制备了氧化锡/多壁碳纳米管(SnO_2/MWCNTs)复合材料,并首次将其应用在海底沉积物微生物燃料电池(MSMFCs)的阳极改性,测试分析SnO_2/MWCNTs改性阳极的电化学性能和由其组成的电池性能。结果表明,SnO_2/MWCNTs复合阳极的氧化还原电化学活性和电子转移动力学活性分别是空白组的28.26倍和983.7倍;电容性能是空白组的43.14倍;阳极电荷转移电阻约是空白组的1/4。复合改性阳极组MSMFCs的最大功率密度(1 085.1 m W/m2)是空白组的2.17倍。机理分析表明,MWCNTs提高了阳极的导电性,SnO_2使氧化还原反应更容易进行,阳极的电容性能增加;在特殊的海洋弱碱条件下,SnO_2和MWCNTs的增强协同作用使复合改性阳极表现出更加优异的性能。     

电化学合成聚吡咯/二氧化硅复合膜及其防腐性能

采用循环伏安法,在316不锈钢电极表面原位生成聚吡咯-二氧化硅(PPy-SiO2)复合膜。红外光谱分析表明,通过电化学法可以在316不锈钢表面生成PPy-SiO2复合膜。利用扫描电镜考察了PPy与PPy-SiO2膜层形貌,发现相对于PPy膜层,PPy-SiO2膜层有着较为均一的表面状态。分别将316不锈钢、316不锈钢/PPy、316不锈钢/PPy-SiO2浸泡于3.5%(质量分数)Na Cl水溶液中,采用开路电位-时间(OCP-Time)曲线、电化学阻抗谱(EIS)考察了PPy膜层与PPy-SiO2复合膜层对不锈钢的防腐性能,结果表明,浸泡初期,影响膜层防腐性能的主要因素是膜层与不锈钢电极表面的吸附能力,PPy的金属防护效果高于PPy-SiO2;浸泡1 h后,影响膜层防腐性能的主要因素转变为膜层本身抑制水分子渗透的能力,PPy-SiO2的金属防护效果高于PPy。对PPy膜层与PPy-SiO2复合膜层进行了抗阴极剥离实验,结果显示,PPy-SiO2复合膜层具有更高的抗阴极剥离能力。     

F—Sb共掺SnO2复合材料的制备及电解甲基橙性能

以KF、SbCl3和SnCl2为原料配制乙醇溶胶,通过在Ti基底上涂胶、干燥、预热处理和煅烧等工艺制备出了F—Sb-SnO2/Ti复合电极。以F—Sb—SnO2／Wi复合电极为阳极,镍片为阴极,施加恒电压观测甲基橙电解液的脱色变化,在正交设计试验基础上,考察溶胶涂层数、煅烧温度、掺杂F离子的浓度等因素对甲基橙降解率的影响,结果表明,固定电解参数电压3V,甲基橙浓度50mg／L,添加荆h（Ⅲ）浓度110mg/L,溶液pH=l,优化的溶胶涂层数9,煅烧温度为773K,溶胶中维持Sn/Sb摩尔比9／1时,优化的KF掺杂摩尔比为0．5时,电解75min,甲基橙的降解率达93％。     

纳米炭/石墨碳混合材料的电化学性质研究

天然石墨(NG)分别掺入碳纳米管(CNT)和纳米炭粉(CNP),得到两种纳米炭与石墨碳的混合材料.通过比较NG、CWI、CNP及其混合材料分别作为锂离子电池负极时的电化学性能,发现碳纳米管的首次不可逆容量损失很大,它的混合材料也不适合作锂离子电池的负极材料;纳米炭粉与石墨有很好的协同效应,该混合材料具有良好的电化学性能,相同条件下与天然石墨相比,其充放电比容量分别提高9.8％和9.4％.     

模板剂F127对介孔SnO2的孔结构及电化学性能的影响

以SnCl₄·5H₂O和尿素为原料, 嵌段聚醚F127(EO₁₀₆-PO₇₀-EO₁₀₆)为模板剂, 通过水热法制备了介孔SnO₂材料。XRD、TEM和BET等分析结果表明, 模板剂F127添加量对介孔SnO₂的孔结构有重要影响。F127添加量增加, SnO₂比表面积增大, 孔容增大, 孔径分布变宽。电化学测试结果表明, 介孔的存在不仅能为锂离子脱嵌提供通道, 而且可以缓冲SnO₂的体积膨胀, 从而提高介孔SnO₂负极材料的电化学性能; 当F127添加量为6.0 g时, 所制备SnO₂具有124 m²/g的比表面积, 平均孔径为4.94 nm, 表现出最佳的循环性能和倍率性能, 在60 mA/g的电流密度下经30次循环后, 其可逆容量仍保持在434 mAh/g; 循环伏安测试表明部分高活性Li₂O的可逆还原提供了附加的可逆容量。     

双向脉冲快速电沉积非晶态Ni-P/Al_2O_3复合镀层

采用双向脉冲电沉积法制备出高P非晶态Ni-P/Al_2O_3复合镀层,利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)方法考察镀层的微观形貌和化学组成,采用X射线衍射技术(XRD)表征镀层的相结构,并通过分析金属镀层和复合镀层的电化学测试结果,评价不同种类镀层的耐腐蚀能力。结果表明:与直流电沉积法相比,双向脉冲电沉积法可将镀层中的P含量提高至12.06%(质量分数),有利于非晶态Ni-P合金镀层的形成。采用双向脉冲法制备的Ni-P/Al_2O_3复合镀层比直流电沉积法制备的Ni-P/Al_2O_3复合镀层更平整、结晶更致密。脉冲电沉积法制备的非晶态Ni-P合金镀层具有更好的耐蚀性,而且复合微粒Al_2O_3的加入,对进一步提高非晶态Ni-P合金镀层的耐蚀性有积极作用。     

三维多孔结构聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及电化学性能

以自制聚苯胺水凝胶和氧化石墨烯为原料采用原位聚合法和溶液灌注法制备三维多孔结构的聚苯胺/氧化石墨烯复合材料,然后在氢碘酸的还原下制备聚苯胺/石墨烯复合材料。采用红外光谱法、场发射扫描电子显微镜和热重分析法对制备的复合材料的结构、形貌和组成进行表征,并采用三电极测试方式对其电化学性能进行测试。结果表明,氧化石墨烯的掺入能有效防止聚苯胺和氧化石墨烯的团聚和堆叠问题,获得了具有良好三维多孔结构的聚苯胺/氧化石墨烯复合物;聚苯胺/氧化石墨烯复合材料被氢碘酸还原后,得到的聚苯胺/石墨烯复合材料的热稳定性有所降低,但其比电容和导电性等有了很大的提高,在电流密度为0.5 A/g时,PANI/GO和PANI/r GO的比电容分别为240.38 F/g和321.91F/g。