Mn3O4包覆对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料界面电化学性能的提高

本文采用化学湿磨法，首次将金属氧化物Mn₃O₄包覆于LiNi_0.5Mn_1.5O₄颗粒表面，使得电极材料的电子电导率从1.53×10^-7 S/cm 提高到3.15×10^-5 S/cm. 电化学测试结果表明Mn₃O₄包覆大大提高LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料的倍率性能和高温循环稳定性. 最佳包覆样品为2.6wt% Mn₃O₄包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄，在10 C倍率下具有108 mAh/g的高放电容并且在55 °C下100次循环后仍有78%的容量保持率，远大于未包覆样品67%的容量保持率.     

纳米铜掺杂Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))O_2正极材料的制备和性能研究

通过Cu纳米颗粒掺杂制备了Li[(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_x]O_2三元正极材料,并通过调节Cu的掺杂量,讨论了Cu的掺入对Li[(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_x]O_2三元正极材料晶体结构、表面形貌、电化学性能和循环性能等一系列性能的影响,铜掺杂量为x=0.01时,在0.2C倍率下的首次放电比容量达到了219.1 mAh/g,经过50次充放电循环之后,剩余比容量为115.4 mAh/g。最终结果为Li[(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_x]O_2中Cu的掺入量为x=0.01时,所得正极材料的电化学性能和循环性能最为优异。     

Al~(3+)/Mo~(6+)双离子取代ZrV_2O_7中Zr~(4+)/V~(5+)实现近零膨胀

采用固相烧结法制备了Zri_(1-x)Al_(2-x)V_(2-x)Mo_xO_7(0≤x≤0.9),并通过调整Al~(3+)/Mo~(6+)对ZrV_2O_7中的Zr~(4+)/V~(5+)离子替代量来实现近零膨胀,对于较小的x值(x≤0.3),材料保持了与ZrV_2O_7相同的立方相结构.随着Al~(3+)/Mo~(6+)替代量的增加,(Al/Zr)~-和(Mo/V)~+之间的库仑相互作用逐渐加强,这种库仑相互作用导致材料中未发生畸变的立方相晶体结构逐渐减少.当x≥0.7时,材料中立方相晶体结构完全消失.在425-750 K温度区间内,Zr_(0.5)Al_(0.5)M_(0.6)O_7展示出近零膨胀性质(-0.39×l0~(-6)K~(-1)).Zr_(0.5)Al_(1.5)V_(1.5)Mo_(0.5)O_7的低热膨胀性能可能与Al~(3+)/Mo~(6+)对ZrV_2O_7中Zr~(4+)/V~(5+)部分替代引起部分晶体结构发生的畸变及其对未替代部分的晶格结构的影响有关.     

双层钙钛矿锰氧化物(La_(1-x)Eu_x)_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7(x=0.0,0.1,0.2)的磁性和电输运性质研究

采用固相反应法制备双层钙钛矿(La_(1-x)Eu_x)_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7(x=0.0,0.1,0.2)多晶样品,并研究其结构,磁性和电输运性质.XRD结果表明,三个样品均为良好的单相结构.样品(La_(1-x)Eu_x)_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7(x=0.0,0.1,0.2)在低温区的ZFC曲线和FC曲线出现明显分歧,表现出团簇自旋玻璃的特征.对电阻率-温度曲线的拟合结果表明,三个样品在高温区的导电机制不同.我们认为这是由于半径较小的Eu~(3+)离子替代La~(3+)离子使La位离子平均半径减小,引起晶格发生畸变,同时,Eu~(3+)离子倾向于占据钙钛矿层与岩盐层之间的R-位,使La~(3+),Sr~(3+),Eu~(3+)离子在掺Eu样品中的分布更加有序导致的.     

HoFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3单晶的自旋重取向相变和磁热效应研究

本文采用光学浮区法生长了HoFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3单晶样品,对其磁性和磁热效应进行了研究.研究表明,微量Mn的掺杂使HoFeO_3的自旋重取向温度由58K升高到102K.磁化强度随温度变化和自旋重取向相变过程中的热滞现象共同说明,自旋重取向由原来HoFeO_3中的Γ_4(G_x,F_z)→Γ_2(G_z,F_x)自旋重取向变为HoFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3中的Γ4(G_x,F_z)→Γ_1(C_z,A_x)的自旋重取向.磁熵计算表明,虽然在a轴方向得到了-16.7J/kg·K的磁熵变,HoFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3的磁熵变显示出明显的各向异性,但是微量Mn的掺杂并未对HoFeO_3的磁熵造成明显的影响.     

Tb掺杂双层锰氧化物La_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁熵变和电输运性质

研究了Tb掺杂对双层锰氧化物La_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7磁熵变和电输运性质的影响.样品采用传统固相反应法制备,两样品的名义组分可以表示为(La_(1-x)Tb_x)_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7(x=0,0.025),磁场为7 T时的最大磁熵变?S_M分别为-4.60 J/(kg·K)和-4.18 J/(kg·K).比较后发现,Tb元素的掺杂使得最大磁熵变值减小,但同时增大了相对制冷温区.电性测量结果表明,x=0.025的样品在高温区的导电机制可以用小极化子模型解释,与母体三维变程跳跃模型不同;当温度降低至三维长程铁磁有序温度(T_c~(3D))附近时,掺杂样品发生金属绝缘相变;掺杂后样品在T_c~(3D)附近,磁电阻取得极大值(约为56%),表明是本征磁电阻效应.     

Li_(1+x)Ge_(2-x)Al_xP_3O_(12)系统的相关系和电导

本文研究了Li_(1+x)Ge_(2-x)Al_xP_3O_(12)系统的相组成和电导的关系。发现用LiGe_2P_3O_(12)作为基体化合物,通过离子置换可以得到好的锂离子导体。用Al~(3+)置换LiGe_2P_3O_(12)中的Ge~(4+),在00.6时出现未知相,用少量Al~(3+)取代Ge~(4+)后电导率即突增,在固溶体范围内电导率随x值的增大而继续升高。x=0.5时达极大值。Li_(1.5)Ge_(1.5)Al_(0.5)P_3O_(12)在室温、300℃和450℃的电导率分别为3.5×10~(+5),1×10~(-2)和3.1×10~(-2)S cm~(-1),电导活化能为0.33eV,电子迁移数在10~(-5)数量级。     

氧化铟/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料的微结构及其热电性能研究

通过化学氧化合成的方法将纳米In_2O_3复合到聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)中得到In_2O_3/PEDOT复合材料.利用X射线衍射、红外光谱、电子显微镜及正电子湮没等方法对复合材料的微观结构进行了系统研究,同时对材料的热学和电学性能进行了表征.结果表明,当In_2O_3的含量在22 wt%以下时,In_2O_3能很好地分散到PEDOT基体中.热电性能测试则显示In_2O_3/PEDOT复合材料的导电率随In_2O_3含量增加明显增大.纯PEDOT的电导率仅为7.5 S/m,而含12.3 wt%In_2O_3的复合材料的电导率达到25.75 S/m.该复合材料相应的功率因子(68.8×10~(-4)μW/m·K~2)相对于纯的PEDOT(14.5×10~(-4)μW/m·K~2)提高了近4倍.另外,复合材料的热导率相对于纯PEDOT也有所降低.最终复合材料的热电优值由0.015×10~(-4)提高到了0.073×10~(-4).结果表明,In_2O_3/PEDOT复合材料的热电性能相对于纯PEDOT的热电性能得到了比较明显的提高.     

无锂助熔剂B_2O_3对Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3固体电解质离子电导率的影响

采用固相法制备锂离子电池用固体电解质磷酸钛锂铝Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LATP),研究了不同烧结温度以及助熔剂对LATP固体电解质离子电导率的影响.采用X射线衍射、能谱分析、扫描电镜和交流阻抗等方法,研究样品的结构特征、元素含量、形貌特征以及离子导电性能.结果表明,在900?C烧结可以获得结构致密、离子电导率较高的纯相LATP陶瓷固体电解质.与添加助熔剂Li BO2的样品进行对比实验发现,采用B_2O_3代替LiBO_2作为助熔剂也可以提高烧结样品的离子电导率,并且电解质的离子电导率随助熔剂添加量的增大,先增大后减小,其中添加质量百分比为2%的B_2O_3的样品具有最高的室温离子电导率,为1.61×10~(-3)S/cm.     

(1-x)Sr_3Sn_2O_7+xCa_3Mn_2O_7陶瓷合成及其光电性能

为了寻求新的非常规多铁性材料,采用固相合成方法制备具有Ruddlesden-Popper结构的(1-x)Sr_3Sn_2O_7+x Ca_3Mn_2O_7(SSO+CMO)(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)系列陶瓷.通过X射线衍射、紫外可见光谱和磁性测量,发现SSO+CMO陶瓷为单一正交相结构,空间群为A21am.随着掺杂量x的增加,样品的晶胞参数和体积相应地减小;在室温不同频率下,样品的介电常数和介电损耗随着频率增加而减小,且在x=0.1时有弱的铁磁性.     

LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2制备及表征

采用共沉淀法制备了LiNi0.5Mn0.5O2.XRD,Raman测试都表明材料是六方结构.XPS检测得出镍主要以正二价存在,锰元素主要以正四价存在.合成的LiNi0.5Mn0.5O2得到了50次的循环,但比容量较低.充放电循环性能比较研究表明,经过40次循环后,0.3,0.6,1.5 C的放电比容量分别是65.88,61.56,52.23 mA.h.g-1.     

低温相偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)晶体倍频系数的计算

本文从“离子基团理论”出发,并考虑A位离子晶格电场对(B_3O_6)~(3-)环的影响,采用CNDO/S近似计算了(B_3O_6)~(3-)基团的分子轨道,进而求得低温相偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)晶体的倍频系数。计算结果与实验值符合,由此进一步证实了这一论点:β-BaB_2O_4晶体的倍频系数主要来自(B_3O_6)~(3-)基团中共轭π轨道的贡献。计算结果还表明,CNDO/S型近似是一种计算晶体中共价键基团分子轨道的有效方法。     

高位K2(1Λg) 与基态原子的碰撞转移

在K原子密度约为0.5～5×1016cm-3的样品池中,脉冲激光710 nm线双光子激发K2基态到高位1Λg态,研究了K2(1Λg)+ K(4S)碰撞转移过程.K原子密度由测量KD2线蓝翼对白光的吸收得到.测量不同K密度下1Λg态发射的时间分辨荧光强度,它是一条指数衰减曲线,由此得到1Λg态的有效寿命,从描绘出的有效寿命倒数与K原子密度关系直线的斜率得到1Λg态总的碰撞猝灭截面为(2.1±0.2)×10-14cm2,从截距得到的辐射寿命为(22±2)ns.测量了K的6S →4P3/2和4D→4P3/2在不同K密度下的时间积分荧光强度,得到了K2(1Λg)+K→K2(11∑ +g)+K(6S,4D)碰撞转移截面为(1.5±0.3)×10-15cm2(对转移到6S)和(8.5±3.0)×10-15cm2(对转移到4D).     

热膨胀系数和磁性可调的Mn_(0.983)CoGe/环氧树脂复合材料

为解决环氧树脂(Epoxy)热膨胀系数较大、热导率较低的问题,我们通过固相反应法制备了巨负膨胀材料Mn_(0.983)CoGe,并将不同体积分数的Mn_(0.983)CoGe粉末(平均颗粒直径~10μm)均匀分散至Epoxy中,制备成Mn_(0.983)CoGe/Epoxy复合材料.研究结果表明仅需加入体积分数为22.5vol.%的Mn_(0.983)CoGe,复合材料即在267 K~320K的温度区间内呈现近零的热膨胀系数.并且,Mn_(0.983)CoGe/Epoxy复合材料的热导率也随着Mn_(0.983)CoGe填充量的增加而显著提升.例如当复合材料中Mn_(0.983)CoGe填充量为30vol.%时,其150K处的热导率提升近3倍.此外,我们还发现,在与Epoxy复合之后,由于受到Epoxy基体产生的应力的影响,Mn_(0.983)CoGe磁结构相变温区展宽,同时六角相到正交相的转化率也显著降低.     

K(4P_J)-N_2,He碰撞转移及猝灭截面的测量

利用770nm脉冲激光激发基态K原子到K(4P1/2)态,在样品池中,利用原子荧光光谱方法,测量了K(4PJ)和N2、He碰撞的精细结构转移截面和碰撞猝灭截面。在不同N2、He气体密度下,通过对4P1/2→4S1/2共振荧光与4P3/2→4S1/2转移荧光的时间积分荧光强度进行测量,得到其荧光强度比与N2、He密度成线性关系。从荧光强度比R与(Nv)-1线性关系图中的直线斜率可以得到4P1/2→4P3/2转移截面为(2.77±0.69)×10-15cm2和4P3/2→4P1/2的碰撞转移截面为(1.62±0.41)×10-15cm2,从直线的截距计算出K(4P3/2)与N2、He的碰撞猝灭截面为(0.40±0.12)×10-15cm2和(0.60±0.18)×10-16cm2。     

Mn_(3)Sn的高压物性研究

非共线三角晶格的反铁磁体Mn_(3)Sn,由于其动量空间中非零的贝里曲率而表现出反常霍尔效应.利用金刚石对顶砧研究压力对Mn_(3)Sn低温电输运性质和反常霍尔效应的影响.结果表明:Mn_(3)Sn在0~60GPa压力范围内保持金属导电行为;从非共线磁有序到螺旋磁有序的转变温度随压力增加先降低,在5.5GPa以上迅速升高,对应一个等结构电子拓扑转变;Mn_(3)Sn的反常霍尔效应在5.5GPa被完全抑制.     

Eu掺杂层状钙钛矿Nd_(1.2)Sr_(1.8)Mn_2O_7的类Griffiths相研究

采用传统固相反应法制备Nd_(1.2-x)Eu_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05,0.1)多晶样品,通过测量样品的磁化强度随温度变化曲线(M-T曲线)、磁化强度随外场的变化曲线(M-H曲线)并对样品的M-T曲线进行居里外斯拟合得到不同磁场下磁化率倒数与温度的变化曲线(X~(-1)-T曲线)和温度与磁化率的乘积随温度变化曲线(X·T-T曲线),以及类Griffiths相模型的拟合,研究了Nd_(1.2-x)Eu_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05,0.1)多晶样品的磁性及类Griffiths相(Griffiths-like phase)现象.研究结果表明,三个样品都体现出类Griffiths相现象,分别在126K—282K,117K—282K和101K—282K范围内观察到类Griffiths相,同时发现掺杂使得三个样品的居里外斯温度(T_C)、三维铁磁有序温度(T_c~(3D))和二维铁磁有序温度(T_c~(2D))降低,但对类Griffiths相温度(T_C≈282K)没有明显影响.     

磁性Pb(Ⅱ)表面印迹聚合物(Fe_3O_4/GO-IIP)的制备及谱学表征

吸附法处理含铅废水因其经济性备受关注。开发可回收的专一性Pb(Ⅱ)吸附材料是高效处理含铅废水和实现铅回收的关键。结合氧化石墨烯(GO)的强吸附性、Fe_3O_4的磁性和表面印迹技术,以氧化石墨烯负载四氧化三铁(Fe_3O_4/GO)为载体,硝酸铅为模板离子,甲基丙烯酸(MAA)及水杨醛肟(SALO)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂制备了磁性Pb(Ⅱ)表面印迹材料(Fe_3O_4/GO-IIP),并探讨其重复利用性和对Pb(Ⅱ)的专一性吸附性。结合XRD,SEM,FTIR等谱学方法,对Fe_3O_4/GO-IIP进行表征,并分析其对Pb(Ⅱ)的吸附机理。以Fe_3O_4/GO-IIP作为吸附剂选择性去除水溶液中的Pb(Ⅱ),结果表明,Fe_3O_4/GO-IIP对Pb(Ⅱ)具有很好的亲和性,反应在5min内,对初始浓度10mg·L-1的Pb(NO3)2的去除率达到70%,反应在20min左右达到吸附平衡。准二级吸附动力学和Langmuir吸附等温线能较好的表达其吸附过程。TEM和SEM图谱证明了Fe_3O_4均匀地分散在GO表面,粒径为10~20nm,Fe_3O_4/GO-IIP表面存在Pb(Ⅱ)印迹孔穴,增强其对Pb(Ⅱ)的选择吸附性;在竞争离子[Cd(Ⅱ),Zn(Ⅱ),Cu(Ⅱ)]存在条件下,Fe_3O_4/GO-IIP对目标污染物Pb(Ⅱ)的选择性系数比非印迹吸附材料(NIP)提高2~5倍;XRD和FTIR谱图分别从晶相结构和官能团证明了Fe_3O_4/GO-IIP的成功合成。对制备材料进行磁分离后洗脱再利用,结果表明Fe_3O_4/GO-IIP具有良好的重复利用性。该结果对于含铅废水处理和铅回收具有重要的意义。     

双层钙钛矿锰氧化物LaDy_(0.2)Sr_(1.8)Mn_2O_7的磁性和电性研究

双层钙钛矿锰氧化物LaDy_(0.2)Sr_(1.8)Mn_2O_7是采用传统固相反应法制备得到的多晶样品,通过测量样品的磁化强度与温度变化曲线(M-T)以及不同温度下磁化强度与外加磁场的变化曲线(M-H)对样品的磁性进行了研究.结果表明,在15K~375K的整个温度测量范围内,在类Griffiths相温度(T_G≈350K)以上,样品处于纯顺磁态;在奈尔温度(T_N≈200K)~T_G范围内,随温度的降低,样品的铁磁性逐渐增强;在T_N以下,随温度的降低,样品出现了团簇玻璃行为,反铁磁性增强,铁磁性减弱,系统处于反铁磁-铁磁共存态.另外,通过居里外斯拟合以及Griffiths相模型拟合,发现样品在T_G以下存在类Griffiths相.通过对样品LaDy_(0.2)Sr_(1.8)Mn_2O_7电性的分析发现,磁电阻会受到掺杂的影响而减小,由于掺杂量过大,使得金属-绝缘温度消失了,从而样品表现出了绝缘态的特性.     

层钙钛矿Nd_(1.05)Eu_(0.15)Sr_(1.8)Mn_2O_7的类Griffiths相研究

采用传统固相反应法制备了Nd_(1.05)Eu_(0.15)Sr_(1.8)Mn_2O_7多晶样品.通过测量样品磁化强度随温度(M-T)和外场(M-H)的变化曲线,得出样品在整个测量温区内随温度降低经历了多次磁转变:样品在类Griffiths相温度(TG≈261K)以上,处于纯顺磁态;在TG以下可能存在类Griffiths相;在三维铁磁有序温度T3D(≈87K)和TG之间,表现为铁磁-顺磁共存态;在奈尔温度TN(≈60K)与T3D温区内,样品铁磁性随温度降低而增强;当低于TN时,样品中铁磁性和反铁磁性相互作用竞争,表现出类团簇自旋玻璃的行为.