Al2O3-CeO2复合电解质的制备及其半导体离子燃料电池性能

通过共沉淀法制备了Al₂O₃-CeO₂复合材料,并将其作为电解质应用于半导体离子燃料电池（SIFC）。探究了Al₂O₃、CeO₂物质的量之比不同的Al₂O₃-CeO₂复合电解质对SIFC电化学性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对材料进行了表征。其中,Al₂O₃、CeO₂物质的量之比为1：0.5的Al₂O₃-CeO₂（1：0.5）电池获得了最佳性能,在550℃下,开路电压为1.099 V时最大功率密度为1 142 mW·cm^-2。得益于复合电解质在测试气氛下两相间的界面效应,Al₂O₃-CeO₂（1：0.5）电池在较低测试温度下取得了优异的混合离子传导和功率输出性能。     

CeO2表面修饰提高锂离子电池正极材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2的循环及存储性能

采用共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂。通过溶胶凝胶法对LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂材料进行表面修饰提高循环和存储性能,包覆后的材料经过600℃热处理4 h。测试结果显示,0.2C下,CeO₂包覆量为0.02%(物质的量比)时首次放电比容量为182.44 mAh·g^-1,与未包覆样品相比没有下降;同时包覆后拥有更优的容量保持率,在2.75~4.3 V,0.5C下,100次循环后容量保持达到85.96%。包覆CeO₂不仅可以阻止电极与电解液之间的副反应,而且高氧化性CeO₂包覆层可以提前与电解液反应,从而消耗电解液中痕量的水和HF,保护内部活性材料。     

Cd3Al2Ge3O12: Mn2+磷光体的发光和长余辉性能

采用传统的高温固相法合成了Cd₃Al₂Ge₃O₁₂: Mn²⁺长余辉发光材料, 利用X射线粉末衍射仪、荧光光谱仪、热释光谱计量仪等手段对粉末样品进行了表征。研究了以Zr⁴⁺离子作为辅助激活剂离子, 对发光材料Cd₃Al₂Ge₃O₁₂: Mn²⁺余辉性能的影响。分析结果表明, 样品位于500~700 nm的黄光宽带发射峰源于Mn²⁺的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S)跃迁发射结果。并且观察到了由Cd₃Al₂Ge₃O₁₂基质向激活剂离子Mn²⁺的能量传递。共掺杂Zr⁴⁺离子后样品发射峰位没有明显变化, 但是余辉亮度衰减曲线表明适量的Zr⁴⁺离子掺杂可延长Cd₃Al₂Ge₃O₁₂: Mn²⁺的余辉时间。通过对热释光谱的分析, 解释了双掺杂荧光粉余辉性能增强的原因, Zr⁴⁺的掺杂在材料中引入了深度更为合适的缺陷陷阱, 可有效存储光能, 增强余辉的时间和强度。     

Cd3Al2Ge3O12:Mn2+磷光体的发光和长余辉性能

采用传统的高温固相法合成了Cd₃Al₂Ge₃O₁₂:Mn²⁺长余辉发光材料,利用X射线粉末衍射仪、荧光光谱仪、热释光谱计量仪等手段对粉末样品进行了表征。研究了以Zr⁴⁺离子作为辅助激活剂离子,对发光材料Cd₃Al₂Ge₃O₁₂:Mn²⁺余辉性能的影响。分析结果表明,样品位于500~700 nm的黄光宽带发射峰源于Mn²⁺的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S)跃迁发射结果。并且观察到了由Cd₃Al₂Ge₃O₁₂基质向激活剂离子Mn²⁺的能量传递。共掺杂Zr⁴⁺离子后样品发射峰位没有明显变化,但是余辉亮度衰减曲线表明适量的Zr⁴⁺离子掺杂可延长Cd₃Al₂Ge₃O₁₂:Mn²⁺的余辉时间。通过对热释光谱的分析,解释了双掺杂荧光粉余辉性能增强的原因,Zr⁴⁺的掺杂在材料中引入了深度更为合适的缺陷陷阱,可有效存储光能,增强余辉的时间和强度。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.4Al0.1O2的合成与性能

采用高温固相法制备了锂离子电池正极材料LiNi_0.5Co_0.4Al_0.1O₂。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构及表观形貌进行分析。通过恒电流充放电以及循环伏安法进行了电化学性能测试。测试结果表明,充放电电压在3~4.5 V之间,在0.2C倍率下首次放电比容量达到159.9 mAh·g^-1,经50次循环充放电后放电容量为142.6 mAh·g^-1,表现出良好的电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.4Al0.1O2的合成与性能

采用高温固相法制备了锂离子电池正极材料LiNi_0.5Co_0.4Al_0.1O₂,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构及表观形貌进行分析。通过恒电流充放电以及循环伏安法进行了电化学性能测试。测试结果表明,充放电电压在3~4.5V之间,在0.2C倍率下首次放电比容量达到159.9mAh·g^-1,经50次循环充放电后放电容量为142.6mAh·g^-1,表现出良好的电化学性能。     

M/Al2O3-CeO2（M=Pt-Ru，Ru，Pt）催化剂在甲胺催化湿式氧化中的活性与选择性

采用浸渍法制备了M/Al₂O₃-CeO₂（M=Pt-Ru,Ru,Pt）催化剂,并将其用于甲胺的催化湿式氧化反应（CWAO）.结果表明,Pt-Ru/Al₂O₃-CeO₂具有最佳活性和选择性.运用程序升温还原、X射线光电子能谱、X射线衍射、透射电子显微镜、N₂吸附和CO化学吸附等技术对催化剂的物化性质进行了表征.Pt组分的引入可有效提高双金属催化剂活性组分的分散度,从而明显提高了其催化性能.升降温过程中总有机碳（TOC）转化率与N₂选择性迟滞效应表明,甲胺CWAO遵循化学吸附-脱附机理.     

在CeO2-ZrO2中加入La2O3对改善单Pd三效催化剂性能的作用

浸渍法制备了CeO₂-ZrO₂-La₂O₃复合氧化物，用XRD、热分析（TG-DTA，DSC）、BET表面积、H₂-TPR等对合成样品进行表征，研究了La₂O₃的加入对CeO₂-ZrO₂和单钯Pd/CeO₂-ZrO₂/γ-Al₂O₃/蜂窝陶瓷催化剂性能和热稳定性的影响。结果表明，在CeO₂-ZrO₂-La₂O₃中，La的存在能促进CeO₂-ZrO₂固溶体的还原，提高贮氧能力；在Pd/CeO₂-ZrO₂/γ-Al₂O₃中加入La有利于提高催化剂的耐热稳定性，阻止γ-Al₂O₃在高温下的晶相转变，进一步稳定Al₂O₃的结构，保持其高的表面积。在贵金属Pd的负载量为1 g·L^-1的条件下，测定了Pd/CeO₂-ZrO₂-La₂O₃/γ-Al₂O₃/蜂窝陶瓷催化剂对CO、C₃H₈和NOx的三效催化净化活性。结果表明，在Pd/CeO₂-ZrO₂/Al₂O₃/蜂窝陶瓷催化剂中加入La₂O₃后，能明显地改善催化剂的低温活性和三效催化性能，经1 000 ℃老化10 h后，CO、C₃H₈和NO_x净化的起燃温度（T₅₀）分别为330 ℃、350 ℃和380 ℃。     

ZIF-67/CeO2催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯

采用沉淀法将ZIF-67负载到CeO₂上,制备了具有多重活性位点的非均相催化剂ZIF-67/CeO₂,并研究其催化CO₂和甲醇直接反应生成碳酸二甲酯(DMC)的性能。采用 X 射线衍射、N2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱和 X 射线光电子能谱研究了ZIF-67/CeO₂的各种理化性质。结果表明,ZIF-67的引入使ZIF-67/CeO₂催化剂产生更多的氧空位。在考察的ZIF-67/CeO₂系列催化剂中,0.3-ZIF-67/CeO₂(0.3为Co、Ce物质的量之比)在具有高的比表面积的同时还能保持介孔结构,具有丰富的酸碱位点,并且具有较高的CO₂吸附容量,表现出最好的催化性能。在反应温度为140℃、压力为4.5 MPa的条件下反应4 h,DMC收率可达到3.79 mmol_DMC·gcat^-1。     

水热-微波法合成纳米晶长余辉发光材料Y2O2S∶Eu3+，Mg，Ti

采用新型水热-微波法合成了纳米晶长余辉发光材料Y₂O₂S∶Eu³⁺,Mg,Ti。通过XRD、TEM、荧光光谱对其进行表征。X射线衍射测试表明所制备的Y₂O₂S∶Eu³⁺,Mg,Ti纳米发光材料为单相,六方晶。透射电子显微镜(TEM)测试表明所制备的Y₂O₂S∶Eu³⁺,Mg,Ti纳米发光材料粒径小,分布集中。激发和发射光谱测试表明Eu³⁺离子能有效地掺入硫氧化钇基质中,并具有良好的发光性能。余辉光谱测试表明其余辉颜色为红色,具有良好的余辉效果。     

Synthesis and characterization of hybrid materials based on 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ionic liquid and Dawson-type tungstophosphate K7[H4PW18O62]·18H2O and K6[P2W18O62]·13H2O

In this study, we synthesized hybrid materials using well-Dawson polyoxometalates (POMs), K₇[H₄PW₁₈O₆₂]·18H₂O or K₆[P₂W₁₈O₆₂]·13H₂O and a room temperature ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([BMIM][BF₄]). K, W, P and CHN elemental analysis showed that one mole of [H₄PW₁₈O₆₂]⁷⁻ reacts with 6 moles of BMIM⁺ and one mole of [P₂W₁₈O₆₂]⁶⁻ reacts with 4 moles of BMIM⁺ to form, respectively, K[BMIM]₆H₄PW₁₈O₆₂ and K₂[BMIM]₄P₂W₁₈O₆₂. X-ray diffraction illustrated amorphous structure of the hybrid materials. FT-IR spectra showed the presence of both 1-butyl-3-methylimidazolium cation and the Dawson anion. TG analysis displayed a relative thermal stability of the hybrid materials compared to the parents Dawson POMs. Cyclic voltammetry showed that the reduction peak potentials of the Dawson anion in the hybrid materials shift towards negative values and the shift is more pronounced for K[BMIM]₆H₄PW₁₈O₆₂ compared to K₂[BMIM]₄P₂W₁₈O₆₂. This was attributed to a decrease in the acidity of the Dawson POM anion in the hybrid material.     

P(VAc-MMA)为基体的聚合物电解质研究

以醋酸乙烯酯(VAc)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体, 采用半连续种子乳液聚合法制备了无规共聚物聚(醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸甲酯)[P(VAc-MMA)], 并以此聚合物为基体制备了聚合物电解质. 用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)、扫描电镜(SEM)、差热/热重分析(DSC/TG)、X射线衍射(XRD)、机械性能测试和电化学交流阻抗等方法对聚合物和聚合物电解质的性质进行了研究. 测试结果表明: VAc和MMA聚合生成P(VAc-MMA); 聚合物膜含有大量微孔结构, 利于离子传输; 聚合物电解质膜具有优良的热稳定性和机械强度; 25 ℃下, 最高的离子电导率达到了1.27× 10^－3 S•cm^－1; 离子电导率随着温度的升高而迅速增加, 电导率-温度曲线符合Arrhenius方程.     

[Me3NC2H4OH]Zn2Cl5水溶液的激光光解研究

利用时间分辨激光光解技术研究了季铵盐型离子液体[Me₃NC₂H₄OH]Zn₂Cl₅(简写R-Zn₂Cl₅)的光解行为, 研究发现离子液体能被266 nm激光单光子电离, 生成阳离子自由基、[Zn₂Cl₅]^•中性自由基和水合电子, 观察到胆碱激发三线态的存在, 并测定了离子液体光电离的量子产额为0.04. 利用266 nm激光对离子液体、胆碱、氯化锌、氯化钠的光解行为比较, 发现胆碱阳离子的贡献很小, [Zn₂Cl₅]^－阴离子起主要作用. 采用氧化性自由基SO₄^•－引发离子自由基, 揭示其光电离机理, 测定离子液体的动力学反应速率常数, SO₄^•－ 460 nm的衰减速率常数为1.3×10⁹ L•mol^－1•s^－1, 320 nm离子自由基瞬态产物的生成速率常数为1.5×10⁹ L•mol^－1•s^－1, 两者很接近, 说明SO₄^•－自由基的衰减与瞬态自由基的生成是同步的.     

Ionic Mobility, Phase Transitions, and Superionic Conduction in Solid Solutions (100 ? x)PbF2-xZrF4 and Crystals K2ZrF6, (NH4)2ZrF6, KSnZrF7, and M(NH4)6Zr4F23 (M = Li, Na)

Methods of (¹⁹F, ¹H) NMR and impedance spectroscopy are used to investigate the internal mobility and ionic conduction in solid solutions arising in the system PbF₂-ZrF₄ and polycrystals KSnZrF₇, Li(Na)(NH₄)₆Zr₄F₂₃, and M₂ZrF₆ (M = K, NH₄). Factors responsible for the form of ionic motions and their energetics at 170–550 K are considered. It is established that the phase transitions in these compounds are connected with the crystal transition to a superionic state and that the high ionic (superionic) conductivity of beta phases is due to the diffusion of fluoride ions, ammonium cations, and possibly alkali metal cations. The obtained data testify to a substantial role of chainlike aggregation of anionic groupings and a variableness of structural mechanisms of formation of such chains in fluorozirconates for the development of translational diffusion in these compounds.__________Translated from Elektrokhimiya, Vol. 41, No. 5, 2005, pp. 573–582.Original Russian Text Copyright © 2005 by Kavun, Uvarov, Slobodyuk, Goncharuk, Kotenkov, Tkachenko, Gerasimenko, Sergienko.     

离子液体/H_2O_2体系脱硫实验研究

选取四种不同种类离子液体(ILs),1-丁基-3-甲基咪唑溴化物([Bmim]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF_4)、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO_4)、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([Bmim]H_2PO_4)与30%H_2O_2溶液在温和条件下对两种高硫脱灰煤样(LS、QX)进行脱硫实验研究。用化学法测定脱硫前后煤样形态硫含量,并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及热重(TG)对脱硫前后的煤样进行表征。结果表明,离子液体的加入使H_2O_2氧化脱硫能力增强,煤中硫铁矿硫和有机硫化物硫被显著脱除;经ILs/H_2O_2体系作用后的煤样中小粒径的颗粒减少,颗粒间的缝隙增大,煤表面的凹坑明显,热重实验结果表明,ILs/H_2O_2体系作用后的煤样相对于原煤热失重增大,部分挥发性物质释放峰温提前。     

离子液体Zn[CO(NH2)2]3Cl2介质中二肽催化醛的不对称α-氯代反应

以二肽Pro-Trp为催化剂,2,3,4,5,6,6-六氯-2,4-环己二烯-1-酮为氯化剂,离子液体Zn[CO(NH₂)₂]₃Cl₂为溶剂,在N-甲基吗啉(NMM)存在下,各种醛能够高收率、较高立体选择性地完成羰基α-卤代反应,目标产物的产率可达到95%,对映选择性可达92%ee。 该方法具有操作简便、离子液体和催化剂可重复使用的优点。     

双酸位SO42-/ZrO2-SiO2固载离子液体催化剂的构筑及性能

采用一步共缩合-水热法合成酸性载体SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂,化学法接枝酸性离子液体磺酸功能化咪唑硫酸氢盐（[Ps-im]HSO₄）,构筑拥有Brönsted与Lewis双酸位的离子液体固载型催化剂SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂-IL。采用X射线衍射、傅里叶红外、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱、热重以及透射电镜对催化剂的结构进行表征,结果表明：锆原子和酸性结构SO₄^2-被成功引入纯硅材料,所合成的载体具有一定酸性;离子液体成功固载于酸性介孔材料SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂,且固载后的催化剂保持其介孔结构。以大豆油和甲醇的酯交换反应为探针,考察了SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂-IL催化剂的催化性能。在反应温度为150℃、反应时间为4 h、催化剂量5%（w/w）、醇油物质的量之比为24：1的反应条件下,生物柴油的收率超过92%,且回收利用5次后,生物柴油的收率仍达86%。     

Na1－xZr2－xNbxP3O12系列化合物的水热晶化研究

采用水热晶化反应，制备出传统需要高大相反合成的掺杂，ＮＡＳＩＣＯＮ化合物Ｎａ１－ｘＺｒ２－ｘＮｂｘＰ３Ｏ１２（０＜Ｘ＜１），并应用ＸＲＤ，ＩＲ方法对产物的晶体结构进行了研究。表明水热晶化产物是纯的物相并具有与ＮａＺｒ２Ｐ３Ｏ１２相同的结构，固体＾３１ＰＮＭＲ研究证实Ｎｂ＾５＋部分取代了Ｚｒ＾４＋所在位置，参与骨架的组成，并统计分布于结构中，水热晶化产物与固相反应产物具有相同的离子电导性能。     

低温和低压下水热合成Na4Zr2(SiO4)3

以ZrOCl_2·8H_2O,Na_2SiO_3·9H_2O和NaOH为原料,在250℃约100bar的条件下,水热晶化合成出Na_4Zr_2(SiO_4)_3,并生长相应的单晶。讨论了水热反应及其条件.产物借助于XRD,Raman,~(29)Si MAS NMR以及阻抗谱技术进行了研究.结果表明产物具有与其他方法制备的Na_4Zr_2(SiO_4)_3相同的性质.