形貌控制合成纤维状氧化亚镍粉末新型前驱体

以可溶性镍盐和草酸或草酸铵为原料, 利用氨为配位剂, 通过配位沉淀法制备了纤维状氧化亚镍粉新型前驱体, 并采用XRD、红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM) 研究了前驱体粉末的物相、成分与形貌, 系统考察配位沉淀条件包括溶液pH值、反应温度、反应物浓度和表面活性剂对前驱体粉末形貌、粒度和成分的影响。结果表明: Ni(Ⅱ)-C₂O4^2--NH₃-NH₄⁺-H₂O反应体系中, 在溶液pH值为8.2～8.8, 温度为60～70 ℃, Ni²⁺浓度为0.5～0.8 mol/L, 表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量为0.1%～0.5%条件下得到的新型前驱体为草酸镍氨复盐, 其形貌为纤维状; 氨与镍离子配合并生成草酸镍氨复盐是纤维状形貌形成的内在机制。通过在空气中热分解该种前驱体即可得到比表面积为5.944 m²/g、轴径比大于50的纤维状氧化亚镍粉末。     

以废旧NCM523型电池正极材料浸出液制备NiCo2O4和Li2CO3研究

采用湿法冶金方法回收废旧NCM523型锂离子电池正极材料中的镍、钴和锂, 正极材料的硫酸浸出液经净化除杂后, 采用“水热沉淀-煅烧法”制备NiCo₂O₄, 再采用化学沉淀法回收锂。研究了添加剂种类、水热温度及时间、煅烧温度对产物形貌的影响。结果表明, 以电极材料硫酸浸出液为原料, 以草酸作沉淀剂、六次甲基四胺作表面活性剂, 在140 ℃下水热反应4 h, 得到NiCo₂O₄前驱体; 前驱体在300 ℃下煅烧2 h, 得到形貌均匀的棒条状NiCo₂O₄材料; 采用饱和Na₂CO₃溶液沉淀水热反应母液中的锂, 得到Li₂CO₃。该工艺初步实现了废旧电池正极材料中有价金属镍、钴和锂的回收利用。     

纤维状氧化亚钴前驱体制备热力学分析

根据同时平衡原理和质量平衡原理,从理论上推导出了常温常压下Co(Ⅱ)-C2O42--NH3-NH4+-H2O体系中金属钴离子和草酸盐在水溶液中的热力学平衡数学模型,计算并绘制出体系的lg[Me2+]T～pH图,热力学分析表明,当pH<5.5时,游离的钴离子是溶液当中的主导离子,pH>5.5时,大部分钴离子主要以钴氨配合离子的形式存在,沉淀反应为钴氨配合离子与草酸根离子之间的反应。在此基础上,利用氨为配位剂,通过配位沉淀法制备了纤维状复杂前驱体,并采用X射线衍射、红外光谱和扫描电镜研究了前驱体粉末的物相、成分与形貌。结果表明:纤维状前驱体为含氨草酸钴复盐,氨与钴离子配合并生成含氨草酸钴复盐是纤维状形貌形成的内在机制。通过控制热分解温度和热分解气氛,最终得到了纤维状CoO粉末。     

纤维状复杂钴盐的制备

以氨水、草酸和氯化钴为原料, 通过配位沉淀制备得到了纤维钴粉前驱体--纤维状复杂钴盐粉末。通过XRD分析、化学成分分析和电位-pH图可以得知该复杂钴盐分子式为[Co(NH₃)_x]C₂O₄·yH₂O (x=1.2…6)。初始Co²⁺浓度、反应时间和温度等因素都能够影响纤维状复杂钴盐的形成。通过电镜图片分析了这些因素对前驱体形貌的影响行为。     

配位沉淀-直接还原法制备球形超细镍粉

以碳酸氢铵为沉淀剂、氯化镍为原料、氨为配位剂, 用配位沉淀法制备球形镍粉前驱体沉淀, 再于氢还原气氛中直接还原前驱体制备球形超细镍粉。系统地研究了前驱体制备过程中反应物浓度、pH值、添加剂、温度和直接还原过程中反应温度、还原气氛对镍粉形貌及粒度的影响。实验结果表明: 在Ni²⁺浓度为0.8 mol/L, pH值为7.5, 反应温度为室温, 添加剂PVP添加量为1%的条件下可制备出类球形、形状较规则、分散性好的镍粉前驱体; 将球形的、分散性好的前驱体粉末在350～400 ℃的N₂和H₂混合气氛中进行还原即可得到分散性好、纯度高的超细金属镍粉。     

共沉淀法合成镍锰酸锂正极材料前驱体

通过共沉淀法合成了类球形镍锰酸锂正极材料前驱体, 研究了反应温度、溶液pH值、溶剂组成和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)添加量对前驱体镍锰碳酸盐形貌、粒径及物相组成的影响。结果表明, 适宜的合成条件为:pH=9.0, 反应温度80 ℃, 乙醇与水体积比1∶3, 表面活性剂CTAB添加量为1.5倍临界胶束浓度(CMC)。在该条件下制备的前驱体镍锰碳酸盐具有层片状堆垛的类球形结构; 煅烧后得到的镍锰酸锂材料为无序型的尖晶石结构, 属于Fd-3m空间群, 结晶度高, 粒径约150 nm。对镍锰酸锂进行电化学性能测试, 结果显示, LiNi_0.5Mn_1.5O₄在0.5C下的最大放电比容量为124.8 mAh/g, 20次循环后容量保持率为62.3%, 在大倍率下放电后再次回到0.5C, 放电比容量为73.8 mAh/g。     

熔盐法制备片状及多孔棒状形貌氧化镁

以MgCl₂、CaCO₃和NaCl、KCl为原料, 采用熔盐法制备了片状和多孔棒状形貌MgO粉体。借助XRD、FT-IR、SEM等手段对产物进行了分析和表征。结果表明: 原料在700 ℃热处理后, 经PEG溶液浸泡得到的氢氧化镁前驱物形貌为纤维状, 经EDTA-PEG溶液浸泡得到的氢氧化镁前驱物形貌为片状。纤维状氢氧化镁分解为氧化镁产物后呈多孔棒状形貌, 直径介于20～80 nm, 长径比介于40～100; 片状氢氧化镁分解为氧化镁产物后仍保持片状形貌, 厚度介于30～50 nm, 直径介于200～500 nm, 单片表面积最大可达1.0 μm²。     

纤维状纳米级镍粉制备的前驱体热分解

通过1R、TGA／DTA、XRD、SEM等分析手段，研究纤维状镍粉前驱体粉末的热分解过程，对分解产物的组成及形貌进行表征。结果表明，前驱体的形貌是影响热分解产物镍粉形貌的决定性因素。低温区分解得到的粉末较粗且大部分粒子形状不规则，480℃以上分解得到的粉末团聚程度非常高。400℃下分解30min得到的镍粉纤维状明显且分散性较好，随着分解时间的延长，金属粉末粒子之间团聚加重。最佳工艺条件下制得的镍粉呈毛线般纤维状，其构成粒子粒径小于50nm。     

铁尾矿多孔基板的制备及其在Co3O4纳米线合成中的应用

以齐大山磁选的铁尾矿为原料,通过添加造孔剂采用模压—烧结法制备得到铁尾矿多孔基板,并探讨所获基板在Co₃O₄纳米材料合成中的应用。在对铁尾矿的粒度及成分分析的基础上,考察了造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球的添加量对铁尾矿多孔基板的体积密度和显气孔率的影响规律。通过扫描电镜观察可知,铁尾矿中添加10%的PMMA微球时,所获多孔基板的孔隙结构最优。以Co（NO₃）₂·6H₂O为钴源,尿素为碱源,蔗糖为模板剂,采用水热法在铁尾矿多孔基板表面制备得到Co₃O₄纳米线,并探究水热时间对Co₃O₄纳米线形貌的影响规律。分析结果表明,在水热温度160℃反应6 h时所获的Co₃O₄纳米线具有长径比高、形貌均一的特点,适用于作为纳米传感器的潜在原材料。      

共沉淀反应时间对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料形貌和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂前驱体, 并通过高温固相法合成LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料, 研究了反应时间对Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂前驱体和LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料的形貌、结构以及电化学性能的影响。结果表明, 随着反应时间增加, 前驱体和正极材料的二次颗粒粒径逐渐增大;若反应时间过短, 二次颗粒粒径小, 易加剧电化学循环过程中材料与电解液的副反应, 正极材料循环性能较差;若反应时间过长, 二次颗粒粒径过大, 增加了锂离子扩散路径, 也不利于正极材料在高倍率下的循环。反应16 h制备的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料具有适中的颗粒粒径, 拥有优异的电化学性能, 在1C倍率经过180圈循环容量保持率可达75.3%, 5C倍率经过300圈循环容量保持率可达56.0%。     

NaCl辅助低温燃烧合成法制备AL2O3/Cu复合粉末的研究

运用OM、EBSD及TEM以及室温拉伸等方法研究了卷曲温度对含Nb微合金高强钢力学性能波动的影响。结果表明, 降低卷曲温度会诱发珠光体相变并且有利于第二相的析出, 有效阻碍动态再结晶过程, 从而减小再结晶对热轧头部样品与热轧中部样品力学性能波动的影响;将卷曲温度由873 K降至793 K时, 屈服强度波动值由69 MPa降至12 MPa, 抗拉强度波动值由70 MPa降至5 MPa。     

二氧化锰还原法制备锰酸锂材料及其性能研究

采用二氧化锰还原法制备了锰酸锂前驱体, 将前驱体在不同温度下进行热处理, 制得尖晶石型锰酸锂。利用AAS、滴定法、XRD、SEM表征样品的元素含量、晶体结构、形貌和粒径, 并研究了不同热处理温度对锰酸锂电化学性能的影响。结果表明, 通过二氧化锰还原法合成出了具有一定尖晶石结构的锰酸锂前驱体。当热处理温度为800 ℃时, 锰酸锂的导电性最佳, 0.2C放电容量为132.7 mAh/g, 0.5C放电容量为123.9 mAh/g, 循环10次后, 容量衰减5.97%。     

(BiO)2CO3纳米线真空热解产物表征及光电性能研究

通过水热法合成了(BiO)₂CO₃纳米线,并在真空条件下对其进行了不同条件的热处理,通过X射线衍射、扫描电子显微镜对其进行了物相、成分和形貌表征,并采用紫外可见光漫反射光谱、瞬态光电流分析对原始(BiO)₂CO₃纳米线及真空条件下的热解产物进行了性能研究。结果表明,真空条件下,次碳酸铋热分解产生Bi₂O₃,并进一步释放晶格氧形成非整比化合物Bi₂O_2.7和Bi₂O_2.3,两种非整比铋化合物的形成导致次碳酸铋纤维的光电流强度降低。     

响应曲面法优化碱式碳酸钴煅烧制备Co3O4工艺研究

采用响应曲面法中的Box-Behnken模式对碱式碳酸钴煅烧制备Co₃O₄工艺条件进行了研究, 建立了碱式碳酸钴煅烧制备Co₃O₄的二次多项式数学模型, 探讨主要因素的影响效应及其交互作用。方差分析结果表明:煅烧温度、煅烧时间以及物料量对碱式碳酸钴的分解率都有显著影响。采用响应曲面法实验设计优化得出的最佳工艺条件为:煅烧温度665.91 K、煅烧时间32.02 min、物料量3.32 g, 在此条件下, 碱式碳酸钴分解率预测值为99.99%, 与实验值99.92%相近, 证实回归方程拟合度良好。XRD分析结果表明, 采用响应曲面法所得的煅烧工艺参数是可行的。     

四氧化三锰和电解二氧化锰制备尖晶石型锰酸锂的研究

分别以电解二氧化锰和四氧化三锰为原料, 采用固相法制备了2种锂离子电池正极材料——尖晶石型锰酸锂。结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电性能测试, 对两种产物的物化性能以及电性能进行了检测分析, 结果表明: 以电解二氧化锰(EMD)和Mn₃O₄为原料, 在合适的条件下都能制备出性能较好的锰酸锂正极材料; 由Mn₃O₄制备的锰酸锂呈晶粒大小较为均匀的单晶八面体形貌; 由电解二氧化锰制备的锰酸锂呈晶粒大小不均匀的二次颗粒形貌; 用Mn₃O₄制备的锰酸锂1C下循环700次, 其容量保持率为105.3%; 而以电解二氧化锰制备的锰酸锂1C下循环700次, 其容量保持率为79.0%。     

锂电池负极材料四氧化三钴的结构优化及其电化学性能研究

以异丙醇作为溶剂,通过溶剂热法在不同反应时间下制备了前驱体碳酸钴,再采用高温煅烧法制备了超细纳米/微米多孔四氧化三钴粉末,研究了反应时间对前驱体碳酸钴及四氧化三钴的组成及形貌的影响,并测定了四氧化三钴负极材料电化学性能.结果表明,纳米/微米球(2～4μm)由细小且均匀的四氧化三钴纳米颗粒和孔洞组成;以四氧化三钴作为锂离...