锂-二氧化锰电池正极制备工艺的研究

在锂-二氧化锰电池中,电极的制备工艺对提高电极的电性能有着重要影响。采用涂布法,正极活性物质要求粒度D50<20μm,获得的电极成型性好,电极厚度可减小到200μm以下。采用涂布法制备的电极比压膜法制备的电极在电性能上最大输出功率提高1倍以上,电极活性物质在较大电流放电情况下利用率提高约30%。     

橡胶木纤维素纳米纤丝/二氧化锰/碳纳米管柔性电极材料的制备及表征

以橡胶木为原料,通过化学处理得到橡胶木纯化纤维素(PCF),在此基础上通过高速剪切结合超声波处理制备得到纤维素纳米纤丝(CNF)。通过单相合成法制备二氧化锰(MnO₂)纳米片。以CNF为结构支撑体,MnO₂纳米片和碳纳米管(CNTs)作为活性电极物质,通过真空抽滤的方式制备CNF/MnO₂/CNTs柔性电极材料。采用多种手段对CNF、MnO₂以及电极材料的结构性能进行表征,并测试了电极材料的电化学性能。结构性能表征结果表明：CNF的直径为3~10 nm,具有大的长径比,是很好的结构支撑体,CNF为纤维素Ⅰ型结构;MnO₂纳米片为片层花瓣状结构,晶型为δ型。电化学性能测试结果表明：在扫描速率为50 mV/s时电极材料的比电容值为78.45 F/g,在电流密度为0.1 A/g时的电极材料比电容值为97.02 F/g,在低频区时,交流阻抗(EIS)曲线的直线部分斜率较大,表明电极材料具有良好的电容特性,在200次充放电循环测试过程中,电极材料的电容保留率始终维持在99%左右,表明该电极材料具有良好的电化学性能并且具有一定的柔性变形能力,可用作超级电容器的电极材料。     

水热合成MnO2及其染料吸附性能的构效关系

以MnSO₄和(NH₄)₂S₂O₈为反应原料,采用水热法制备廉价低毒的MnO₂吸附剂。借助X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和静态吸附实验,探究材料的结构、形貌、吸附性能以及构效关系。结果表明,通过改变水热温度、反应时间,可以得到毛刺球状α、β、γ三种晶型MnO₂以及类球状和针状β-MnO₂。其中水热温度80℃、反应12h时得到的毛刺球状γ-MnO₂吸附亚甲基蓝（MB）效果最好,达到19.33mg/g。当水热温度在50～110℃反应12h以及水热温度为80℃反应4h、8h、24h,所得到的产品的形貌均为毛刺球状。晶型和形貌对MnO₂吸附MB能力均有影响。不同晶型的MnO₂毛刺球对MB吸附性能的影响为β＜α＜γ;不同形貌的β-MnO₂却对吸附效果影响较大,为针状＜类球状＜毛刺球形。随着MB溶液的pH从10.00减少到1.00时,毛刺球状γ-MnO₂对MB的吸附量呈上升趋势,吸附过程还伴随着化学反应,且吸附的过程符合Langmuir等温模型。本文将为MnO₂吸附染料的机制和构效关系研究提供依据。     

无汞碱性锌-二氧化锰电池用锌粉中Cd测定结果不确定度评定

目的:测量结果受仪器校正、设备稳定、环境变化及人员等因素影响,因此有必要对测量结果进行不确定度评估,以让客户了解测量结果是否符合特定需求,确认测量数据之可信赖及真实的程度。测定结果:ω(Ag)=(0.0081±0.0001)%。结论:用原子吸收光谱法测定无汞碱性锌-二氧化锰电池用锌粉中Cd时,影响Cd含量测量不确定度的主要来源是重复性测定、标准曲线拟合及标准溶液的配制,试样质量m及定容体积V对不确定度的影响可以忽略不计。     

原料粒度对固相合成锰酸锂正极电化学性能研究

近年来锂离子电池飞速发展已被广泛应用于便携式电子设备、新能源汽车和储能等领域。具有三维通道的尖晶石LiMn_2O_4材料由于其丰富的资源、低廉的价格和环境友好性,被认为是锂离子电池理想的正极材料。材料的形貌和尺寸决定了其物理化学性能,文中研究了不同粒度MnO_2原材料固相合成LiMn_2O_4材料及其电化学性能。研究结果表明原料粒径最小合成的LiMn_2O_4正极具有最佳的电化学性能,在0.2 C倍率下,首次放电比容量达到141 mAh/g,在1 C倍率下,循环100次,容量保持率为80.9%。     

碳布负载的PI-MWCNTs柔性电极材料的合成及其电容性能

以超级电容器的电极材料制备、性质研究及对组装非对称超级电容器的性能研究为核心内容,提高超级电容器电化学性能为主要目的,采用原位聚合法制备羧基化多壁碳纳米管(PI-MWCNTs)接枝的聚酰亚胺溶液,将其作为氮掺杂碳的前驱体,实现复合物在碳布表面的生长,并作为电极材料.以二氧化锰-碳布(MnO2-CC)为正极,多壁碳纳米管接枝的聚酰亚胺-碳布为负极(PI-MWCNTs-CC),构建非对称超级电容器.采用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射、比表面积及孔径测试、循环伏安、恒电流充放电及电化学阻抗谱对电极材料的结构和电化学性能进行表征.结果表明:当扫描速率为20 mV/s时,非对称电容器的电势窗口可增至1.3 V,其体积比容量为1.80 F/cm3;当功率密度为14.08 mW/cm3时,能量密度可达到0.423 mWh/cm3.     

不同晶型二氧化锰的制备、表征及甲醛降解性能研究

目的:通过制备四种不同晶型的二氧化锰,对其结构进行了详尽表征,并对其低浓度甲醛降解性能进行探索。方法:采用KMnO_4、NH_4Cl、MnSO_4·H_2O、(NH_4)_2S_2O_8为原料合成了四种不同晶型的二氧化锰,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱、氮气吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等对材料进行表征。将四种催化剂应用于低浓度甲醛降解测试。结果:制备得四种晶型的二氧化锰,XRD结果表明分别为α-MnO_2、β-MnO_2、γ-MnO_2和δ-MnO_2;氮气吸脱附结果表明δ-MnO_2的比表面积最大,β-MnO_2的比表面积最小;XPS结果δ-MnO_2的表面氧与氧缺陷占比最高、Mn的平均价态最高;TEM结果表明α-、δ-MnO_2具有明显的层状结构,其余晶型为棒状。结论:制备得四种晶型的二氧化锰,对甲醛降解最高的是δ-MnO_2,6 h后可达80%,说明δ-MnO_2具有较好的催化降解效果。     

纳米MnO2/羧甲基纤维素复合膜制备及光催化降解罗丹明B性能研究

采用溶胶-凝胶法结合流延包覆方法制备纳米二氧化锰(MnO_2)/羧甲基纤维素(CMC)复合膜(纳米MnO_2/CMC复合膜),并对样品进行测试,复合膜催化剂呈MnO_2颗粒状自然堆积,颗粒间无团聚,表面光滑,纳米直径20nm±5nm,是高量子活性纳米MnO_2,MnO_2的含量为28.6%(wt,质量分数)。纳米MnO_2/CMC复合膜具有聚合物CMC的强溶胀吸附性和纳米MnO_2光催化活性,对催化降解罗丹明B印染废水效果明显。研究结果表明,在温度为20℃,pH=4.0,罗丹明B溶液浓度为100mg/L,复合膜用量为0.75g/L条件下,罗丹明B溶液的降解率达86.6%,吸附容量为8.09mg/g,处理后废水中的罗丹明B含量低于0.1mg/L,达到染料废水排入城镇下水道水质标准。