拉曼光谱表征石墨烯结构的研究进展

石墨烯是一种只有一个原子层的二维原子晶体,它是构成零维富勒烯、一维碳纳米管和三维石墨等其他碳同素异形体的基本结构单元,具有很多独特的电子及力学性能,因而吸引了化学、材料及其他领域众多科学家的高度关注。拉曼光谱作为一种灵敏便捷的表征方法,在石墨烯的研究中起到重要的作用。该综述总结了近年来拉曼光谱在石墨烯表征中的应用,在对单层石墨烯的典型特征峰作详细介绍的基础上,通过对拉曼谱图中D峰、G峰和2D峰的强度、位置和半峰宽变化情况的分析,可以快速而准确地表征出石墨烯的层数,并可以对石墨烯的堆垛方式、边缘手性和掺杂程度进行判定。同时,也系统地分析了在石墨烯制备与测试过程中基底、掺杂、温度和激光功率等因素对拉曼谱图中D峰、G峰和2D峰的强度、位置和半峰宽的影响。     

溶胶-凝胶法制备羟基磷灰石粉末的研究

对以硝酸钙和磷酸作为前驱体，采用溶胶－凝胶法制备羟基磷灰石粉体进行了研究。研究发现硝酸钙溶液的初始浓度、煅烧温度对所制得的粉体颗粒大小有较大的影响。通过XRD、FTIR及TG－DTA分析，最终探索出了较为容易操作的工艺条件。     

铅酸电池失效模式和机理分析研究进展

铅酸电池的失效导致电池使用寿命(容量)远低于预期年限,造成资源能源的巨大浪费和严重的安全问题。综述了铅酸电池失效模式和机理分析方面的研究进展,包括正极活性物质脱落,板栅腐蚀;负极不可逆硫酸盐化,高低温循环、高倍率部分荷电态(HRPSoC)对不可逆硫酸盐化的影响以及析氢等失效模式。     

基于智能变色的发射率可调型薄膜研究进展

介绍了基于电致变色和热致变色的可变发射率薄膜及器件的基本原理及目前的研究现状,重点总结了三氧化钨(WO3)、导电高分子(CPs)、钙钛矿型复合氧化物(A1-xBxMO3)、二氧化钒(VO2)等四类典型红外发射率可变材料。最后针对电致变色和热致变色分别提出了存在的具体问题,对我国智能变色发射率可调型薄膜及器件的发展进行了展望。     

铅炭电池正极失效行为研究

为研究铅炭电池(LCB)正极失效行为及高温环境的影响,对成品铅炭电池进行不同温度下的电化学循环测试以研究温度对其性能的影响。而后解剖失效前后的铅炭电池,并对其正极板进行X射线衍射、扫描电镜、电子能谱等表征分析来研究正极失效行为模式。实验结果显示:50、60℃下500次循环过后铅炭电池容量保持率60%,而40℃下容量保持率仍保持在90%;解剖分析结果表明未循环正极板中α-PbO_2质量分数为14.55%,失效正极板中α-PbO_2质量分数1%,失效前后正极板栅中氧重量百分比增加了10%。因此,α-PbO_2向β-PbO_2的转化及板栅腐蚀是正极失效的主要原因;且40℃的工作温度对正极失效无明显影响,50℃的高温环境会加速板栅的氧化腐蚀进而加剧正极失效。实际应用中加强对电池工作温度的监测、控制及对正极活性物质、板栅的改性,才能有效抑制正极失效行为的发生。     

TLCPa对PA 6/PA 66相容性及结晶行为的影响

采用溶液共混法制备了聚酰胺6(PA 6)／聚酰胺66(PA 66)/热致聚酰胺液晶(TLCPa)共混物,分析了TLCPa对PA 6／PA 66相容性及结晶行为的影响。差示扫描量热法分析表明,TLCPa的加入改善了PA 6和PA 66之间的相容性,PA 6／PA 66共混物结晶受到抑制;傅里叶变换红外光谱研究表明,TLCPa和PA 6、PA 66分子间形成了大量的分子间氢键,是TLCPa改善共混物相容性的主要原因;广角X射线衍射分析表明,TLCPa的加入没有影响共混物的晶型结构,当w(TLCPa)大于10％时,共混物的结晶度明显下降。     

PEG改性氧化钨薄膜的电致变色特性

为改善WO₃薄膜的电致变色性能, 采用溶胶-凝胶法制备了聚乙二醇(PEG)改性的WO₃电致变色薄膜, 并对其着色态与漂白态的光学特性以及循环伏安特性进行了研究。研究表明: PEG改性的WO₃薄膜具有良好的电致变色性能, 循环5000次伏安曲线无明显衰减, 对可见光的最大透过率调制幅度可达71%。PEG的加入改变了WO₃薄膜的微结构, 形成了平均直径为9 nm的介孔, 提高了离子在其中的扩散速率, 因此改善了WO₃薄膜的电致变色性能。由于循环稳定性对于电致变色材料的实际应用至关重要, 因此这种低成本的湿化学法有望用于制备高性能的WO₃基电致变色器件。     

WO3电致变色薄膜离子传输动力过程及其循环稳定性

电致变色WO₃的离子传输动力学过程对其变色性能和循环稳定性具有重要的影响。离子传输过程涉及到WO₃电极的结构变形、相转变等复杂过程,导致通过传统的电化学阻抗谱很难进行有效研究。计时电位法是通过施加电流,测量电极材料响应电位的一种电化学表征方法。与其它电化学表征方法(阻抗谱法和伏安法)相比,该技术能够直接探测溶液–电极系统中不同状态下的电压分布,并经常被用于研究电极系统中的物质传输动力学行为,例如电极表面附近的质子吸附和传输现象。本工作采用计时电位技术研究和调控WO₃薄膜中的离子传输行为,结果表明:大的Li⁺离子插入通量可拓宽WO₃/电解质界面处离子的传输通道,有助于离子传输动力和光响应速度的提升。然而,反复的离子插入/抽出行为会通过"离子球磨效应"减小WO₃/电解质界面处WO₃晶粒的尺寸,使得WO₃薄膜的致密性增强,阻碍离子传输和电解质渗透,导致插入的Li+及反应产生的Li_xWO_3...     

高温沉淀-水热法制备纳米氢氧化镁的性能

以氯化镁和氢氧化钠为原料,采用高温沉淀－水热法制备了高分散纳米片状氢氧化镁,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对其形貌和晶体结构进行了表征,并在EVA中进行了初步应用研究。结果显示,该氢氧化镁分散性高,过滤性能好,与EVA的相容性好,且随水热时间的增加而进一步改善。经3 h水热改性的氢氧化镁,其填充量为50％的EVA混合物的转矩流变性能和力学性能优良,平衡扭矩为15 N·m,拉伸强度为11 MPa,断裂伸长率达到430％。     

仿生智能纳米通道的设计构筑及其在浓差电池中的应用

生物体细胞膜上的纳米通道在环境刺激下智能打开和关闭,通过精准调控传输离子种类和离子流通方向,保证细胞内外物质平衡以维持正常生命活动.基于仿生理念,模仿生物纳米通道,构筑具有精确离子输运调控功能的人工智能纳米通道,在生物传感、纳米技术、医疗和能源等领域皆展现出了广阔的应用前景.综述了近年来本课题组在仿生智能纳米通道领域的研究成果,包括纳米通道结构和功能设计、外场响应性离子输运性能构筑及研究,以及其在水系浓差电池中的应用,并展望了仿生智能纳米通道在锂二次电池等重要储能器件中的应用前景,旨在为离子型储能器件的性能优化提供思路.