碳球/Fe3O4“海胆”状复合材料的制备及应用研究

以水热法合成的单分散碳球和三价铁盐为原料,通过水解反应和热还原得到碳球/Fe3O4“海胆”状复合材料.复合材料的结构和形貌特征通过SEM、EDS和XRD等进行表征,并通过充放电测试研究了复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能.由于Fe3O4和球状碳材料各自独特的结构和优异的性能,二者之间的相互协同作用为复合材料提供了更多的储锂位点,提高了材料的电化学性能.用制得的复合物做为负极材料装配的扣式锂离子电池在电流密度为0.1A·g-1时的首次可逆放电比容量可达986 mAh·g-1,显示出优良的容量特性,但材料的倍率性能仍有待提高.     

石墨烯/Fe2O3纳米复合材料的制备及其储锂性能研究

采用软化学方法控制氧化石墨表面含氧官能团的数量,一步完成了石墨烯/Fe2O3纳米复合材料的控制合成.采用XRD和Raman光谱分析及TEM表征复合材料的组成、结构和微观形貌特征,并对石墨烯/Fe2O3复合负极的电化学储锂性能进行了研究.结果表明,石墨烯/Fe2O3复合材料作为锂离子电池负极材料具有较高的储锂容量和倍率性能,充放电循环性能稳定.在100 mA/g的电流密度下循环100次,可逆容量为606 mAh/g,放电效率保持在91;;在2 A/g下放电容量是其在250 mA/g下放电容量的58.2;.     

碳气凝胶修饰SnSb复合负极材料的制备及性能研究

采用超临界干燥法制备了碳气凝胶( Carbon Aerogels,CA),然后通过简单的化学还原法制备CA/SnSb复合负极材料。采用XRD和SEM等手段对材料的结构及形貌进行了表征,利用恒电流充放电测试了材料的循环性能。研究结果表明,碳气凝胶表现出纳米多孔三维网络结构,当对SnSb合金采用碳气凝胶修饰后,纳米SnSb颗粒包含在碳气凝胶的网络骨架中,呈现出碳气凝胶和纳米SnSb合金颗粒相互交错分布的结构,极大改善了复合材料的团聚性。 CA/SnSb复合负极材料首次放电容量高达1120.2 mAh·g-1,循环50次后放电容量仍达到557.3 mAh· g-1,远高于未经碳气凝胶修饰的SnSb合金。循环性能的改善主要归因于碳气凝胶的引入,不仅极大的改善了复合材料的团聚现象,而且可以缓冲SnSb合金在充放电过程中体积变化。     

溶剂热合成Co(OH)2/活性炭复合电极材料及其电化学性能研究

以Co(NO3)2·6H2O,CO(NH2)2和活性炭(AC)为原料,利用溶剂热法合成了Co(OH) 2/AC复合电极材料.X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和热重分析显示,产物是约为2 μm无定形的Co(OH)2薄片状粒子与AC颗粒复合.电化学测试表明,在6 mol/L KOH电解液中电流密度为1A·g-1时,电极材料的比电容达301F·g-1,倍率特性良好(164 F·g-1,20 A·g-1);比电容值比AC和Co(OH)2分别提高了89;和35;.复合材料电化学性能提升源自于高导电性活性炭和高赝电容比容量Co(OH)2间的协同作用.     

聚乙烯吡咯烷酮分子量对LiFePO4/C形貌及电化学性能的影响

以价廉、低毒的无机盐为原料、去离子水为溶剂,通过简易可行的络合溶胶-凝胶法合成了LiFePO4/C复合正极材料.利用XRD、SEM、EIS及恒流充放电测试考察了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子量对试样的形貌及电化学性能的影响.结果表明,以PVP-k30为表面活性剂所合成的试样颗粒均匀细小、形貌较规则且单分散性良好;该试样具有优良的电化学性能,0.1C的放电比容量为155.7 mAh/g,3C倍率下放电比容量依然能保持112.4 mAh/g,明显优于其它分子量PVP所制备的试样.     

不同结构Al/Fe2O3纳米复合物的对比研究

采用三种工艺合成出不同结构的Al/Fe2O3纳米复合物.运用扫描电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪等对产物进行对比表征,结果表明采用溶胶-凝胶法制备的纳米Al/Fe2O3颗粒粒径均在100 nm以内,而传统混合或简单复合工艺制备的Al/Fe2O3颗粒尺度在微米或亚微米级;XRD证实合成产物纯度高;热分析数据显示纳米Al/Fe2O3初始分解峰温较低,而放热焓值偏高,说明材料纳米化在改善安全性的同时显著提高了能量释放速率.     

新型锂离子电池复合负极材料3Li4Ti5O12·NiO的制备及性能研究

采用喷雾干燥法合成了3Li4Ti5O12·NiO复合负极材料.XRD结果表明,复合NiO没有改变Li4Ti5On的晶体结构.SEM结果表明,样品为直径0.5～3 μm的球形颗粒.电化学测试结果表明,3Li4Ti5O12·NiO较Li4Ti5O12倍率性能和循环性能得到极大地提高.该复合材料在0.1C、1C和20 C倍率下的放电比容量分别为372.8 mAh·g-1、252.6 mAh·g-1和204.8 mAh·g-1,在20C倍率下循环300次后的容量保持率为98.7;.     

可磁分离TiO2/BiOI复合纤维的制备及光催化性能

本工作合成了一种可磁分离TiO2/BiOI复合纳米纤维(TiO2/Fe3O4/BiOI),并研究了其可见光催化性能.通过静电纺丝技术获得TiO2纳米纤维,采用溶剂热法在TiO2纳米纤维表面生长Fe3 O4纳米颗粒,最后,在磁场辅助下,通过连续离子吸附反应(SILAR)法在TiO2/Fe3O4表面生长了BiOI纳米片.结果表明,Fe3O4纳米颗粒直径均一,均匀分布在TiO2纳米纤维表面.BiOI纳米片呈交错状垂直沉积在TiO2纳米纤维表面,BiOI纳米片的负载量可以通过SILAR的循环次数控制.光催化测试表明,由于BiOI对可见光吸收的增加,以及与TiO2间形成的半导体异质结,TiO2/Fe3 O4/BiOI复合纳米纤维的光催化效率均高于TiO2/Fe3 O4纳米纤维.此外,TiO2/Fe3 O4/BiOI对外磁场有强的响应,易于进行磁分离回收.     

以过期废药氨茶碱为碳源的氮掺杂碳负极的电化学储锂性能

通过高温热解碳化将过期废药氨茶碱以氮掺杂碳的形式进行回收;利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散光谱仪(EDX)及X射线光电子能谱(XPS)研究了其微观形貌与组成,并进一步利用恒流充/放电、循环伏安法(CV)及交流阻抗法(AC)测试其电化学储锂性能.令人满意的是,伴随着过期药品氨茶碱的碳化,其中的氮元素以原位掺杂的形式保留在碳材料中,所制备的碳电极在25 mA·g-1循环200圈时的可逆比容量仍能达到520.9 mAh·g-1;尤其是在大电流密度1 A·g-1循环200圈和2 A·g-1循环500圈时的可逆比容量仍分别稳定在203.5 mAh·g-1与84.8 mAh·g-1,表现出了良好的可逆电化学储锂性能.     

离子液体辅助超声制备Cds/Fe2O3及光催化性能研究

以水和离子液体溶液为溶剂采用超声技术制备了CdS/Fe2O3复合光催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面分析(BET)、紫外-可见吸收光谱对CdS/Fe2O3进行了表征.结果表明,在离子液体合成的CdS/Fe2O3具有较大的比表面积,相比于水中合成的CdS/Fe2O3复合物其吸收带边发生红移.光催化实验表明,离子液体中合成的CdS/Fe2O3 (IL)具有较好的光催化活性.这可能是由于离子液体与超声协同对催化剂的形貌、粒径和比表面积起到调控作用.     

磁性Fe3O4/膨胀石墨对亚甲基蓝的吸附性能研究

以膨胀石墨(EG)为载体,采用简单的水热法,制备出磁性Fe3O4/膨胀石墨(MEG).采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对MEG的组成结构和形貌进行表征.以亚甲基蓝为目标污染物,探讨了溶液pH值、吸附时间、盐离子浓度和亚甲基蓝初始浓度对吸附性能的影响,并对吸附动力学和吸附等温线进行研究.结果表明:当亚甲基蓝初始浓度为50 mg·L-1,pH值为7,吸附时间为60 min时,对亚甲基蓝的去除率和吸附量分别为97.03;和48.52 mg·g-1,随着溶液中盐离子Na+和Ca2浓度的增加,MEG对亚甲基蓝的吸附性能降低;MEG对亚甲基蓝的吸附行为符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型.MEG可以使用磁铁进行分离回收,回收率达95.71;.5次吸附-再生后,吸附量仍较高为41.72 mg·g-1,说明MEG吸附剂具有较稳定的重复使用能力.     

不同表面活性剂对合成介孔氧化镁晶体性质的影响

采用液相法,以Mg(NO3)2·6H2O为镁源,NH3·H2O为沉淀剂,研究了不同表面活性剂对介孔MgO晶体性质的影响.采用XRD、FT-IR、SEM、BET和CO2-TPD等手段对介孔MgO晶相组成、骨架结构、微观形貌、孔结构及表面化学性质进行了分析表征.研究结果表明,不同表面活性剂对介孔MgO晶体物化性质影响较大.以非离子型PEG-2000为表面活性剂制得产品表面碱强度和碱总量均大于以阴离子型SDS、阳离子型CTAB制得的产品.以非离子型PEG-2000为表面活性剂制备得到的介孔MgO同时具有弱碱、中强碱特征,碱总量为0.192 mmol·g-1,比表面积、孔容和平均孔径分别为145.42 m2·g-1、0.67 cm3·g-1和18.56 nm.     

SAPO-34/CZA复合晶体相结构性质及催化CO2加氢反应研究

采用共沉淀包覆法制备了SAPO-34/CZA双功能复合催化剂,研究了复合相比例对催化剂晶体结构性质和CO2加氢制低碳烯烃催化性能的影响.采用XRD、FT-IR、SEM、BET、NH3-TPD和CO2-TPD等手段对不同催化剂的晶相组成、骨架结构、微观形貌、孔结构及表面酸碱性进行了分析表征.研究结果表明,复合相比例对SAPO-34/CZA双功能复合催化剂的结构性质和催化性能影响较大.质量比为1∶1时,制得复合催化剂具有明显微孔和介孔特征(微孔比表面积53.15 m2·g-1、介孔比表面积59.84 m2·g-1、总比表面积为113.00 m2·g-1、总孔容0.41 cm3·g-1、平均孔径14.57 nm),具有特殊包覆结构及存在复合相界面,构造了特殊反应路径,微介孔层级结构强化耦合反应,表现出较高催化性能.在还原温度285 ℃、反应温度325 ℃、压力3.0 MPa、V(H2)/V(CO2)=3.0、空速(SV)3500 mL·g-1·h-1的条件下,CO2转化率为64.80;,低碳烯烃选择性为49.68;.与物理共混催化剂SAPO-34/CZA-M相比,CO2转化率和低碳烯烃选择性分别提高了31.98;和2.43;.     

不同表面活性剂对La2Ce2O7纳米晶体生长活化能的影响

以La2O3和Ce(NO3)3·6H2O为原材料,以SDBS和CTAB为表面活性剂,采用水热合成法制备了La2Ce2O7纳米晶体.通过XRD、Raman、SEM和TEM对粉体的物化性能进行了分析,讨论了不同表面活性剂对晶体生长活化能的影响.结果表明:添加两种表面活性剂的样品均为萤石结构,以CTAB为表面活性剂的样品晶粒尺寸为11.4 nm,比表面积为187.53 m2·g-1,其晶体生长活化能(16.33±0.02 kJ·mol-1)要大于添加阴离子表面活性剂(SDBS)的样品(13.47±0.03 kJ·mol-1).     

花状NiCo-LDH/CB复合材料的制备及其电化学性能研究

以乙醇为溶剂,采用溶剂热法制备了三维花状层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDH)与炭黑(Carbon Black, CB)复合的复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌进行表征,并通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电研究了材料的电化学性能。结果表明,作为超级电容器电极材料,所制备的NiCo-LDH/CB和NiCo-LDH/CB-D电极在1 A·g^-1电流密度下的比电容分别为1 520 F·g^-1和2 127 F·g^-1,即使在7 A·g^-1高电流密度下,其比电容仍可达1 438 F·g^-1和2 011 F·g^-1,容量保持率为94.6%和94.5%。与单纯的花状NiCo-LDH相比,CB的引入明显提升了材料的电化学性能。     

Co掺杂改性CaTi2O4(OH)2纳米片的溶剂热制备及电化学性能

利用无水氯化钙-钛酸四正丁酯-无水乙醇体系,通过掺杂Co元素,用溶剂热法制备了CaTi2O4(OH)2片状结构.利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的显微结构进行检测分析,并利用CHI660E电化学工作站测试掺杂样品电化学性能,研究掺入Co元素对CaTi2O4 (OH)2样品的物相结构、微观形貌以及其电化学性能的影响.实验结果表明:随着钴离子掺入量增加样品的比电容先增加后减小,当Co掺杂量为2;样品的电化学性能最优,且在10 mA/cm2的工作电流密度下,其比电容为496.3 F·g-1.     

氧化还原法制备氧化锰超级电容器电极材料

以高锰酸钾(KMnO4)和聚乙烯吡络烷酮(PVP)为原料,采用氧化还原法制备介孔氧化锰.研究发现,产物的晶型和微观结构受KMnO4溶液浓度的影响.当KMnO4溶液浓度从0.1 mol·L-1增加到0.3 mol·L-1,产物从比表面积13.6 m2·g-1的晶态Mn3O4转变成比表面积约60 m2·g-1的非晶态MnO2.电化学测试表明:非晶MnO2具有最佳电化学性能,在2 mol·L-1 KOH溶液中,1 A·g-1的电流密度下的比电容可达442 F·g-1,5 A·g-1的电流密度下循环1100次后比电容保有率为72.6;.     

CoO/NiO/CoNi复合材料的制备及其储锂性能的研究

将Al72 Ni13.4 Co14.6十次准晶作为前驱体合金,通过去合金化法制备了CoO/NiO/CoNi微纳复合材料作为锂离子电池负极材料。采用X射线衍射( XRD)、扫描电镜( SEM)等材料结构分析方法对产物进行表征。通过恒电流充放电技术研究该电极材料的电化学性能,结果表明,在200 mA·g-1电流密度下,首次充放电容量为417 mAh·g-1和617 mAh·g-1,库伦效率为67.6;,经过500圈循环后放电容量仍保持为585 mAh·g-1,表现出良好的循环性能。     

锂离子电池正极材料FePO3

通过控制溶液的pH值用FeCl3和Na3PO4溶液共沉淀法制备出了无定型FePO4·1.3H2O,通过成分析,热分析,X射线衍射和扫描电镜分析对材料进行了表征.该材料在0.2 mA·cm-2的电流密度下起始容量达到130mA·h·g-1同时具有良好的循环性能,表现出一个良好的锂离子电池候选材料.球磨可以提高材料的电化学性质,可能是因为其中活性成份含量提高的原因.当其加热到700℃成为晶态的FePO4时则容量变低,这种高温下容量的损失的机理可能是与高温下形成非活性相有关.