煤基活性炭超级电容器的原料优化及工艺探讨

为制备煤基活性炭超级电容器,选褐煤、焦煤、无烟煤三种典型煤种为原料,以盐(KCl)、碱(KHCO3)、酸(H3PO4)为活化剂,探索煤种和活化剂的优化组合.通过电性能测试结果表明:KHCO3制备活性炭超级电容器性能最好;在KHCO3作为活化剂,褐煤、焦煤、无烟煤作原料条件下,褐煤制备的活性炭超级电容器性能最优,随活化温度的升高其比表面积先增大后减小,550 ℃时活性炭制备超级电容器性能最佳,比表面积最高达360 m2/g,比电容量和充放电效率最高分别为73 F/g和62.3%,经过10次循环后,容量保持率最高为70%.     

滴加速率对TiO2/RGO复合材料结构和储钠性能的影响

以钛酸丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法和热处理法制备了钠离子电池TiO_2/还原氧化石墨烯复合负极材料(TiO_2/RGO),研究了溶胶-凝胶法过程中反应物钛酸丁酯滴加速率对TiO_2/RGO复合材料形貌结构及储钠性能的影响。结果表明,TiO_2/RGO复合材料由锐钛矿相TiO_2和还原氧化石墨烯组成,TiO_2富集在RGO片层边缘。电化学测试结果表明,随着滴加速率的增大,首次放电比容量和库伦效率呈现先增大后减小的趋势;当滴加速率为1.0mL/min时,TiO_2/RGO复合材料具有良好的储钠性能,在1C(1C=20mA·g~(-1))倍率下首次放电比容量和库伦效率分别为140.14mAh·g~(-1)和27.92%,具有良好的循环和倍率性能。     

Na在XC3(X=B,N,P)掺杂石墨烯表面吸附与扩散行为的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Na在本征石墨烯(PG)和掺杂单层石墨烯(BC_3、NC_3、PC_3)表面的吸附结构、电子性质和扩散行为进行了详细的理论计算。结果表明,由于磷掺杂体系(PC_3)P-C键剧烈变化,PG中原有的平面结构消失;而硼、氮掺杂(BC_3和NC_3)对PG结构的影响很小,B-C键和N-C键变化不显著,BC_3和NC_3仍然能维持PG的平面结构,并且没有正反面之分。电子结构计算表明,PG、BC_3和NC_3体系分别呈现半金属、p型掺杂和n型掺杂特征,而PC_3表现出金属性;然而,在Na吸附后所有的材料都表现出金属性。进一步的吸附能计算发现磷、硼掺杂(PC_3和BC_3)能够有效改善石墨烯的储Na容量,从扩散机制的研究发现,Na在PC_3掺杂体系表面的扩散能垒较小,仅为0.081 5 eV,有利于Na在PC_3掺杂石墨烯表面的传输和扩散,是一种潜在的钠离子电池负极材料。     

石墨烯及其聚合物复合材料在锂离子电池中的应用研究进展

石墨烯的出现为设计和构建新型功能复合材料提供了广阔的空间,文中详细综述了石墨烯及其聚合物复合材料在锂离子电池中的研究进展。石墨烯是一种极有发展潜力的负极材料,储锂性能受到结构特征、含氧官能团和杂质原子等多种因素影响,导致储锂行为和机理较为复杂。将具有储锂活性的聚合物与石墨烯复合作为正极材料,储锂性能受到聚合物氧化还原的可逆性和复合结构等因素影响。聚合物还作为晶格匹配剂和交联剂,有利于提高石墨烯与氧化物复合的结构稳定性。最后指出,聚合物种类和制备方法的选择是以改善储锂性能为原则,有针对性和预见性地设计和制备高性能锂离子电池电极材料。     

热还原氧化石墨的可逆储钠性能

采用改进的Hummers方法制备氧化石墨(GO),然后通过热处理方法制备还原氧化石墨(RGO),并分析测试了其结构及储钠性能。结果表明:随着热处理温度升高,与GO相比,RGO的体积膨胀,X射线衍射峰强度降低、层间距减小,结构无序度增加;RGO的首次可逆容量呈现先增大后减小的趋势,在400℃出现最大值为181.6mAh/g。     

环氧树脂基合金修补材料研究进展

以树脂增韧改性技术、固化体系及刚性金属增强相为主综述了环氧树脂基高分子合金修补材料及其相关技术的研究进展,并指出高韧性、高强度、耐高温、低温固化是未来合金修补剂的发展方向。     

一种高耐磨铁基堆焊合金的优化设计

采用L9(34)正交表设计,以铬、钨、钒、稀土四个因素为变量,通过对合金成分的调整,最优化计算,得到优化的铁基耐磨合金。对最佳方案堆焊层组织和性能进行研究,结果表明:最佳配方为A2B3C2D3,成分(质量分数,%)为:10Cr,15W,10V,0.6Re。此合金粉块具有良好的焊接工艺性能,成型性好,其硬度为65 HRC。堆焊层与母材有很好的冶金结合,在不预热的情况下,堆焊层未产生裂纹。堆焊层以铁素体和马氏体为主,其上弥散分布着大量碳化物,有良好的韧性、抗裂性和耐磨性。     

MnO_x/rGO复合材料的水热合成及电容性能

以氧化石墨(GO)为载体,KMnO_4为Mn源,水合肼为还原剂,采用水热法一步合成MnO_x/rGO复合材料,探索KMnO_4与GO质量配比(w)对复合材料结构和电容性能的影响。实验结果表明,w对MnO_x/rGO复合材料的组成和形貌影响显著,当w为1∶3时复合材料主要由大量的Mn_3O_4和rGO(还原氧化石墨)组成,同时含有少量Mn OOH杂相,当w增大至1∶1时新出现少量MnCO_3杂相。随着w增大,rGO表面的MnO_x负载量逐渐增多,颗粒也逐渐长大变粗。MnO_x与rGO两者复合兼具了良好的导电性和高的电容量,当w为1∶1时,MnO_x/rGO复合材料在电流密度为0.05 m A/cm~2条件下的电容量为257 F/g,经过500次循环后容量保持达90.7%。     

渗硼对Q235钢耐铝液腐蚀性能影响研究

为研究渗硼对钢耐铝液的腐蚀性能的影响,通过固体渗硼的方法在Q235表面获得渗硼层,并在750℃对未渗硼试样和渗硼试样在纯铝液中分别腐蚀1h、2h、3h、4h和5h,测量试样的腐蚀失重、观察界面的腐蚀形貌并测定其物相,分析并研究渗硼层耐铝液腐蚀的机理。研究发现：渗硼层组织与基体结合紧密,750℃腐蚀5小时后,仍有渗硼层存在,对基体有良好的保护作用。渗硼层隔绝了Al液接触Fe基体,减缓Fe₂Al₅的生长,降低剥落腐蚀概率,减缓Fe基溶解腐蚀速率,提高基体的耐铝液腐蚀性能。     

钠离子电池正极材料的研究进展

钠离子电池与锂离子电池相比,具有钠资源储量丰富、价格低廉等优点,被认为是发展新能源、实现规模化储能极具潜力的二次电池。近年来钠离子电池成为人们研究的热点,相关报道也在逐年增加。综述了钠离子电池正极材料发展中典型化合物,如过渡金属氧化物、聚阴离子化合物等的研究进展,以及目前人们主要采用的纳米化、包覆、掺杂等几种有效的改性手段,并对正极材料未来的研究方向以及发展前景提出了展望。