沉淀前驱物制备AIN陶瓷粉末

以硝酸铝和碳黑为原料，利用化学沉淀法制备出混合均匀的Al2O3＋C前驱物，并以该前驱物为原料采用碳热还原法制备了AIN粉末。研究了氮化反应温度、pH值、表面活性剂、溶液浓度、氮气流量和碳铝比等工艺参数对氮化反应的影响，得出的最佳工艺参数分别为：以0．4mol／L的硝酸铝溶液和比表面积为156m^2／g的碳黑为原料，控制原料中碳铝比为3：1，添加适量的硬脂酸（SA）和聚乙二醇（PEG）作为表面活性剂，控制沉淀过程中pH=9，通过共沉淀工艺得到分散性好、团聚程度小的前驱物，并将此前驱物在常压和氮气流量为5L／min的条件下于1550℃煅烧4h，最后将反应产物在650℃的空气中除碳4h，制备出氮含量为33．20％，氧含量为0．98％，比表面积为4．26m^2／g的AIN粉末。     

沉淀前驱物制备AlN陶瓷粉末

以硝酸铝和碳黑为原料,利用化学沉淀法制备出混合均匀的Al2O3 C前驱物,并以该前驱物为原料采用碳热还原法制备了AlN粉末.研究了氮化反应温度、pH值、表面活性剂、溶液浓度、氮气流量和碳铝比等工艺参数对氮化反应的影响,得出的最佳工艺参数分别为:以0.4 mol/L的硝酸铝溶液和比表面积为156 m2/g的碳黑为原料,控制原料中碳铝比为3:1,添加适量的硬脂酸(SA)和聚乙二醇(PEG)作为表面活性剂,控制沉淀过程中pH=9,通过共沉淀工艺得到分散性好、团聚程度小的前驱物,并将此前驱物在常压和氮气流量为5 L/min的条件下于1 550℃煅烧4 h,最后将反应产物在650℃的空气中除碳4 h,制备出氮含量为33.20%,氧含量为0.98%,比表面积为4.26 m2/g的AlN粉末.     

液相沉淀-热还原纳米Fe包覆Mo粉末微结构特征

采用液相沉淀-热还原法制备纳米Fe包覆Mo合金粉末,研究还原过程中的晶粒组织及微结构并进行分析.结果表明:还原过程中,粉末晶粒平均晶粒尺寸随还原温度的升高而变小,微观应变在还原温度为600 ℃时最高,Mo晶粒先于Fe晶粒还原并长大至1 μm左右,Fe晶粒粒径最终保持为1.8 nm,并形成20 nm左右的薄层,沉积在Mo颗粒表面.     

碳热还原结合熔盐法制备碳化钛粉末与表征

以NaCl为熔盐介质,采用锐钛矿型钛白粉和炭黑为原料,探索一种碳热还原结合熔盐法合成高纯碳化钛(TiC)的方法。借助XRD研究了反应温度和原料配比对合成碳化钛的影响,采用SEM、TEM、EDS、粒度分析仪、热力学分析等检测分析手段对合成产物的特性和过程进行分析。结果表明:相比传统的碳热还原合成碳化钛的方法,NaCl熔盐介质的引入可以有效地降低碳化钛的合成温度(从1700℃到1550℃)以及合成高纯碳化钛的时间(从10 h到3 h)。结合研究成果,提出了熔盐介质中溶解-沉淀的合成机理。     

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。     

沉淀转化-热分解法制备纤维状镍粉

以氯化镍、草酸铵和氨水为原料,通过沉淀转化制备纤维状前驱体。采用XRD、SEM、IR和 DTA/TGA分析手段研究前驱体粉末的成分与形貌。结果表明：在pH=8.4~8.8时得到的前驱体在形貌和成分等方面均不同于在 pH=6.0得到的前驱体,且两种条件下所得前驱体热分解的机理也不同。研究前驱体形貌、热分解气氛、温度及时间对镍粉形貌及分散性的影响,发现前驱体粉末在弱还原性气氛、温度为400~440°C下分解30 min时,最终产品基本保持前驱体的形貌。得到的纤维状镍粉分散性良好,但每根纤维表面不再光滑,而是具有大量微孔的粗糙形态。     

碳热还原氮化法合成MgAlON

利用重力计,比重仪,SEM,XRD,碳素分析仪,XFS和氧氮分析仪检测了不同加热条件下碳热还原氮化法合成镁阿隆(MgAlON)的密度、微观结构、相组成以及Mg,Al,O,N和C含量,讨论了碳热还原氮化法合成MgAlON的机理.结果表明,加热温度为1100℃时,原料中所有的MgO反应生成镁铝尖晶石(MgAl_2O_(4ss));当加热温度高于1300℃时,发生碳热还原氮化反应,N固溶于MgAl_2O_(4ss)生成MgAlON;由于碳热还原氮化反应不断消耗Al_2O_3,加热温度为1600℃时试样中Al_2O_3大颗粒的尺寸较加热温度为1500℃时的小;随着石墨和Al_2O_3在反应过程被完全消耗,在1650℃下加热获得了单相MgAlON.另外,碳热还原氮化反应中N原子向尖晶石结构MgAl_2O_(4ss)中固溶时导致晶格畸变而使原子间隙扩大,从而Al在MgAlON的固溶量高于其在MgAl_2O_(4ss)中的固溶量.由于碳热还原氮化反应过程产生气体及高温下Mg蒸汽分压较高,即使加热温度提高至1800℃,试样中仍然存在大量密闭气孔.     

金属铝的碳热还原

介绍了金属铝的冶炼方法,着重介绍了碳热还原法的研究现状.根据碳热还原过程中除了氧化铝和碳以外是否添加其他的物质,分为直接碳热还原和间接碳热还原法,综述了两种方法研究进展.     

真空下碳热还原氧化铝的热力学

对真空条件下碳热还原氧化铝进行热力学研究.结果表明:在1 643～1 843 K的温度范围内,真空碳热还原氧化铝生成气体产物,该气体在温度降低时发生二次反应形成冷凝物,反应过程中体系压力保持在5～150 Pa.热力学分析表明:当体系压力为1～100 Pa时,在1 200～1 900 K的温度范围内,碳热还原氧化铝生成Al2O、Al和CO;生成Al2O的初始反应温度低于生成Al的初始反应温度,但反应温度高于一定值时,更易生成Al气体,该温度取决于体系的压力;当CO的分压分别为1、10和100 Pa时,Al2O稳定存在的温度分别高于1 462、1 560和1 674K,Al气体稳定存在的温度分别高于1 514、1635和1 777K.     

微波助溶胶-凝胶碳热还原合成SiC超细粉

以正硅酸乙酯(TEOS)、蔗糖、无水乙醇等为原料,通过溶胶-凝胶、微波碳热还原的方法合成SiC超细粉.研究了合成SiC超细粉的工艺条件.使用FE-SEM和XRD对合成的超细粉进行了表征.结果表明硅碳摩尔比对SiC的合成有一定影响.1573 K可以合成高纯SiC超细粉.适当延长合成时间有利于SiC超细粉的合成.FE-SEM和比表面积的结果表明,合成SiC超细粉的粒度在100 nm以下.     

三价铁源对碳热还原法制备LiFePO4/C结构和性能的影响

以有机(柠檬酸铁)和无机(Fe2O3或Fe3O4)三价铁混合物为铁源,以有机铁源中的有机酸根为碳源和还原剂,通过固相-碳热还原法制备LiFePO4/C正极材料,考察无机三价铁源对正极材料结构和性能的影响.采用XRD、SEM和恒流充放电测试等方法对正极材料的结构、表观形貌及电化学性能进行研究.结果表明:以Fe2O3为无机三价铁源合成的LiFePO4/C材料的晶相单一、晶粒尺寸较小、电化学性能较好,以0.1C放电时,其第三次放电比容量达136 mA-h/g,循环20周后基本无衰减;而由Fe3O4为铁源制得的材料中含有其它杂质相,晶粒尺寸较大,电化学性能较差,以0.1C放电倍率放电时,其第三次放电比容量仅为118 mA-h/g,循环20周后衰减近17%.     

镍离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能,用Ni2 对LiFePO4进行掺杂.采用电化学方法测量了Li1-xNixFePO4的充放电性能,用X射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构.固相反应可制备单相Li1-xNixFePO4(x=0.00、0.01、0.02、0.03、0.05和0.07,摩尔分数).研究表明:少量镍离子掺杂能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能,其中Li0.97Ni0.03FePO4具有更好的电化学性能,放电比容量高出LiFePO4约30mA·h/g,其主要原因是镍离子掺杂不仅改变了晶体中原子间距离和位置,引起晶胞收缩;而且增加了LiFePO4中Fe3 /Fe2 共存态的浓度,提高了材料的导电能力.     

多孔LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机和环境污染具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而,相对低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了LiFePO_4倍率性能的发挥,阻碍其在动力锂离子电池领域的大规模商业化应用。纳米化是一种能有效改善LiFePO_4倍率性能的方法,但纳米粒子存在表面能高,易团聚结块,性能衰减较快等问题。近些年的研究表明,三维多孔结构的LiFePO_4兼具纳米与微米级活性材料的优点,是LiFePO_4正极材料的研究热点和重要的发展方向。本文从合成方法、形貌结构、电化学性能以及结构—性能关系等方面系统总结多孔LiFePO_4材料的研究进展,并展望其发展前景。     

改进的碳热还原法合成LiFePO_4/C材料

采用LiAc·2H2O作为锂源,利用熔盐碳热还原方法在较低的烧结温度和较短的烧结时间内(650℃,4h)合成纯相LiFePO4/C材料。扫描电镜照片显示这种方法合成的材料粒径大约为1μm,小于用Li2CO3作为锂源合成的材料。电化学测试表明,采用LiAc·2H2O作为锂源合成的材料表现出了高的放电容量和良好的倍率循环性能:在0.5C和5C倍率下,其首次放电容量分别为148mA.h/g和115mA.h/g;50次循环后,容量保持率分别为93%和89%。     

溶胶-凝胶法制备LiFePO_4/C复合材料及其性能

为了提高LiFePO4的电化学性能,以柠檬酸为络合剂和碳源,采用溶胶-凝胶法制备LiFePO4/C复合正极材料。采用FTIR和XRD等对前驱体及产物进行表征,并测试样品的电化学性能。结果表明:经700℃烧结10h所得产物具有单一的橄榄石型晶体结构,碳含量为10.81%(质量分数)。样品在0.1C下首次放电比容量为127.1mA·h/g,在0.2C、0.5C、1C下首次放电比容量分别为106.1、83.3、70.6mA·h/g。该样品在0.1C下经过20次循环后,容量还保持为126.3mA·h/g,衰减仅为0.035%。循环伏安和交流阻抗测试表明该材料具有较好的电化学性能。     

Synthesis and densification of zirconium diboride prepared by carbothermal reduction

Using boron powder as additive, the preparation of zirconium diboride(ZrB 2) by carbothermal reduction was investigated. The results show that the carbothermal reduction cannot be completely done until the temperature is more than 1900 ℃. The ZrB2 particles prepared without boron(B) additive at 1900 ℃ for 3 h are rodlike and show a preferential grain growth along [001] direction. B additive changes the heat effect of the raw materials. With B additive, the morphology of ZrB2 particles turns to be regular shape. The average particle size is about 3.6 μm with 2.5 wt% B additives. With more B additive, the shape of particles turns to be round like and the average particle size is decreased to 2.3 μm when 5 wt% B is added. The existence of oxides in grain boundary is a key factor to keep ZrB2 ceramic from deep densification. Using ZrB2 powder prepared with 5 wt% B additives, by controlling carbon content in ZrB2 powder, ZrB2 ceramic with 93%relative density is hot-pressed.     

碳包覆镍掺杂LiFePO4正极材料的合成与电化学性能

采用水热法在160℃下合成了单相橄榄石结构的LiFePO4和LiFe0.95Ni0.05PO4。经550℃聚丙稀裂解碳包覆后得到LiFePO4／C的颗粒尺寸在200nm左右，碳包覆镍掺杂LiFe0.95Ni0.05PO4/C的颗粒尺寸在100nm以下。电化学测试结果表明：LiFePO4/C和LiFe0.95PO4／C的0．1C首次充放电可逆容量分别达到154mAh·g^-1和149mAh·g^-1，但掺镍的LiFe0.95Ni0．05PO4／C具有更优异的大电流充放电循环特性，0．5C和1C充放电100次后的放电容量分别达到147mAb·g^-1和134mAh·g^-1。     

采用PITT与EIS技术测定锂离子电池正极材料LiFePO4中锂离子扩散系数

采用恒电位间歇滴定法（PITT）和电化学阻抗谱技术（EIS）测定锂离子电池正极材料LiFePO4中Li^＋扩散系数。结果表明：随着嵌锂量的变化,锂离子的扩散系数（D Li＋）先出现一个极大值,然后出现一个极小值,随后随嵌锂量的增加而增大;扩散系数在10^-13 cm^2/s-10^-16 cm^2/s数量级范围内变化;2种方法计算得到的扩散系数在数量级上相符合。     

均匀沉淀法制备LiFePO4/C及其电化学性能

以FeSO4·7H2O、H3PO4、H2O2和尿素为原料,采用均匀沉淀法制备LiFePO4的前驱体FePO4·xH2O,研究表面活性剂PEG对前驱体FePO4·xH2O形貌的影响。并将获得的FePO4·xH2O与Li2CO3及葡萄糖混合后合成LiFePO4/C。利用XRD、SEM、循环伏安测试、电化学性能测试、交流阻抗测试等手段对LiFePO4/C进行表征。结果表明:当不添加表面活性剂PEG时,FePO4·xH2O颗粒呈球形,但团聚现象严重;添加PEG后,颗粒较分散,形貌为多面体,合成的LiFePO4/C在0.1C时的首次放电比容量为151.0 mA·h/g,倍率性能好,振实密度达1.44 g/cm3。     

LiFePO4／C复合正极材料的制备及其电化学性能研究

采用高温固相碳热还原法（CTR，Carbothermal Reduction）合成了LiFePO4／C复合正极材料。采用XRD，SEM以及BET等方法对产物进行表征。结果表明，所得LiFeP04／C材料有着单一的橄榄石型晶体结构。750℃下制备产物的BET比表面积为39．7002m^2／g。利用恒流充放电，循环伏安法（CV），电化学阻抗谱（EIS）等电化学手段研究了LiFePO4／C材料的电化学性质。结果表明：750℃下制备的LiFePO4／C复合材料在25℃工作温度下，有着优异的循环稳定性和大倍率充放电性能，使用850ma／g（5C）的电流密度对电池充放电90次后，电池放电比容量仍能保持11lmAh／g。在55℃工作温度下1C充放电倍率时，首次和第90次循环的放电比容量分别为14513mAh／g和142．9mAh／g。