还原氧化石墨烯/碳纳米管/Co_3O_4三元复合材料的制备与电化学性能

将低温水热反应和低温热处理相结合,制备了含还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)和Co3O4的三元纳米复合材料RGO-CNTs-Co3O4;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析了合成产物的相组成和微观结构,分析了其形成过程;并利用电化学测试装置测定了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,在合成反应过程中,氧化石墨烯被还原剂肼还原为石墨烯,同时在石墨烯和CNTs表面生成氢氧化钴;再经低温热处理得到RGO-CNTs-Co3O4三元复合材料.Co3O4纳米颗粒均匀分散在由RGO片层和CNTs组成的三维网络结构中;这种三维网络结构既有利于电子和离子的传输,又能够有效抑制Co3O4在脱嵌锂过程中因体积变化引起的结构破坏.总体而言,合成的新型三元复合材料具有高的比容量以及良好的循环性能与倍率性能.     

锂离子电池负极复合材料Al-Co_3O_4的合成及其电化学性能(英文)

采用流变相反应与热处理相结合的方法合成了锂离子电池用Al-Co3O4负极复合材料;利用充放电循环试验测定了复合材料的电化学性能;利用X射线衍射仪、扫描电镜及粒度分布仪分析了复合材料的微结构,考察了Co3O4含量、热处理温度及循环电压范围对复合材料电化学性能的影响;同时探讨了Co3O4纳米微粒在复合材料充放电过程中的作用机理.结果表明,在Al-Co3O4复合材料中,铝基体表面被Co3O4纳米颗粒所包覆;不同组成的复合材料电极的充放电循环性能均优于纯铝电极.     

有机化学接枝-电化学沉积聚合制备CNTs/PANI纳米复合材料

通过有机化学合成法先在碳纳米管表面接枝上苯胺单体,然后在不锈钢电极表面在硫酸溶液中采用循环伏安法电化学沉积聚合制得碳纳米管/聚苯胺(CNTs/PANI)纳米复合材料.扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱表征所得材料的微观结构和基团,循环伏安和恒流充放电测试用于考察所得CNTs/PANI纳米复合材料的电化学性能.所得结果与...     

有限域聚合法制备碳纳米管-聚苯胺复合材料及其电化学性能

通过有限域聚合法将聚苯胺(PANI)均匀地生长在碳纳米管(CNTs)表面, 得到CNTs-PANI纳米复合材料. 通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外(FTIR)光谱对样品的形貌及成分进行表征. 将得到的复合材料组装成电化学超级电容器, 进行电化学的循环伏安和恒流充放电测试. 结果显示, 运用此有限域聚合法所制备的复合材料中PANI 可以非常均匀地包裹在CNTs表面, 复合材料的比容量可以达到117.7 F·g-1(有机电解液), 远远高于所用纯碳纳米管(25.0 F·g-1)和纯聚苯胺(65.0 F·g-1)的比容量, 从而表明有限域聚合法是一良好的纳米复合材料的制备方法.     

MoO3基纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

以MoO3为基体,分别用超声分散法与碳纳米管(CNTs),化学原位聚合法与聚吡咯(PPy)复合,制备了MoO3/CNTs,MoO3/PPy和MoO3/CNTs/PPy纳米复合材料。利用XRD、SEM、TEM对复合材料进行物性表征,在1 mol·dm-3的HCl溶液中对MoO3,MoO3/CNTs,MoO3/PPy和MoO3/CNTs/PPy四个样品进行电化学测试。结果表明,复合材料的比容量均高于MoO3,其中,由于MoO3/PPy特殊的一维核壳结构使其具有较高的比表面积,相比较其他复合材料而言,有更好的电化学活性。该材料的最大比电容为450.8F·g-1。     

基于静电吸附作用制备PPy/CNTs复合材料

通过添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS), 在碳纳米管(CNTs)表面引入具有静电吸附作用的基团, 使吡咯单体附着于CNTs表面, 然后发生化学原位聚合, 得到了由片状聚吡咯(PPy)包覆CNTs所构成的PPy/CNTs复合材料, 开辟了一条易于工业化生产制备PPy/CNTs复合材料的途径. 所得材料和CNTs借助傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等设备进行了成分和形貌的表征; 并将所得材料组装成电化学超级电容器, 进行了电化学性能测试. 研究结果表明, 加入SDBS后, 吡咯单体能很好地吸附于CNTs表面; CNTs的应用细化了PPy的颗粒, 改善了PPy的导电性能和机械性能, 使PPy/CNTs复合材料呈现出多孔状; 其电化学容量达到101.1 F·g-1(有机电解液), 是同样制备条件下所得纯PPy电化学容量(19.0 F·g-1)的5倍多, 约是所用纯CNTs电化学容量(25.0 F·g-1)的4倍.     

孔状Co_3O_4纳米片和纳米棒的选择性合成和表征(英文)

利用两步实验选择性合成孔状Co3O4纳米片和纳米棒:首先,以Co(NO3)2·6H2O,NaOH和不同量的NH4F为原料在120℃水热6h的条件下合成了Co(OH)2-Co3O4纳米片(S1)和Co(OH)F-Co3O4纳米棒(S2);然后将所得纳米片和纳米棒在400℃时加热2h即得到多孔的Co3O4纳米片和纳米棒。所得产物用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射电子显微镜(TEM)进行了表征。此外电化学测试表明Co3O4纳米棒的电容量比Co3O4纳米片的更大。     

氮掺杂有序介孔碳-Ni纳米复合材料的制备及电化学性能

以F127为模板剂,Ni Cl2为镍源,尿素为氮源,间苯二酚甲醛原位聚合树脂为碳源,分别采用均相法和两相法制备Ni-NOMC-1,Ni-N-OMC-2纳米复合材料。X射线衍射(XRD)、激光拉曼以及透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,复合材料具有有序介孔结构,Ni以金属微粒形式嵌于碳骨架中,提高了有序介孔碳的石墨化程度。X射线光电子能谱测试(XPS)表明尿素热解后以4种形式存在:sp3杂化与C结合的N原子,吡啶N原子,sp2杂化与C结合的N原子以及quaternary-N原子。Ni-N的共改性改变了碳载体的理化性质,有利于Pt纳米粒子的负载与分散。均相法制备的Ni-N-OMC-1复合材料微波负载Pt后,氧还原极限电流密度为5.32 m A·cm-2,氢氧化电化学活性面积高达138.53 m2·g-1,电化学催化活性优于商业20%Pt/C材料(4.49 m A·cm-2,96.98 m2·g-1)。     

纳米Ag/CNTs复合材料的制备、表征及对环三亚甲基三硝胺热分解的影响

采用银镜法和水热法制备了两种纳米Ag/CNTs(碳纳米管)复合材料, 利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜及能量散射光谱仪(SEM-EDS)对复合物的物相、组成、形貌和结构进行分析表征, 并运用差示扫描量热法(DSC)研究了纳米Ag/CNTs 复合材料对环三亚甲基三硝胺(RDX)热分解特性的影响. 结果表明: 纳米Ag 以10-80 nm的不规则球形“粘附”于纳米CNTs 表面,分散较均匀, 水热法制得的复合物表面纳米Ag较大、且负载的Ag粒子较多; 纳米Ag/CNTs 复合材料的加入改变了RDX的热分解过程, 使原有占主导的液相分解变为二次的气相反应加剧, RDX主分解峰形发生了明显的改变; 纳米Ag/CNTs 复合材料对RDX热分解的催化主要表现为分解温度的降低.     

钒-氮共掺杂碳基介孔纳米材料的制备及氮还原电催化性能

电化学固氮技术由于可在温和条件下进行,为肥料低成本生产提供了新策略,但高稳定性和高活性电催化剂的选择是其关键技术。 本文采用溶胶凝胶法合成了钒掺杂ZIF-8,以此为前驱体进一步高温碳化,合成了纳米介孔钒-氮共掺杂碳基电化学还原氮(NRR)催化剂。 利用透射电子显微镜、X射线衍射、X光电子能谱和Raman光谱等对催化剂进行了表征分析。 所得催化剂呈现出高度无序的三维多孔碳结构。 催化剂中存在适量的V⁵⁺、碳化氮和吡啶氮对NRR起到明显促进作用。 当前驱体中钒锌比为0.125,在N₂气气氛保护下1100 ℃热处理获得催化剂具有最佳NRR性能,在0.1 mol/L KOH电解质溶液中,当外加电压为-0.4 V时,氨的生产速率可达7.092 μmol/(cm²·h),法拉第效率为23.88%,且催化剂具有良好的稳定性。     

富表面氧空位Fe2O3/ZnO催化剂在光催化合成氨中的应用

光催化合成氨是一种绿色节能的合成氨技术,设计制造丰富的表面氧空位和异质结构是促进氮分子活化和抑制电子-空穴复合的重要方法。我们以乙二醇作为还原剂,采用溶剂热法制备合成了Fe2O3/ZnO光催化剂,利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、电子顺磁共振(EPR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)及光电流(PC)对Fe2O3/ZnO催化剂进行表征,并考察了Fe2O3/ZnO催化剂在常温、常压下的光催化合成氨的性能。4%Fe2O3/ZnO催化剂在无牺牲剂下用于光催化合成氨,有较好的光催化效率和稳定性,其合成氨效率达到2059μmol·L-1·g-1·h-1。其高催化效率归因于:可见光区域吸收的提高、氮分子在表面氧空位与Fe3+活性中心上的协同活化及光生电子与空穴的高分离效率。     

CoBx/Co3O4电催化剂的制备及其氧析出性能

采用NaBH4溶液处理经水热、热处理步骤制得Co3O4纳米棒,得到表面富含氧空位以及无定型CoBx的Co3O4(CoBx/Co3O4)氧析出(OER)电催化剂。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等技术表征了催化剂的物相、微观形貌、元素组成以及表面化学键结构等。通过电化学工作站测试了电极材料的OER活性、稳定性、电化学阻抗等。结果表明,经NaBH4处理后,Co3O4表面高价态Co被还原至低价态Co,最终其表面有无定型CoBx的生成,并含有大量氧空位,有效提升了OER性能。在1.0 mol·L^-1 KOH电解质溶液中,达到10 mA·cm^-2的电流密度时,CoBx/Co3O4所需的过电位由Co3O4的346 mV降至298 mV。     

3-羟基-1-金刚烷甲酸钴邻菲略啉配合物的合成和晶体结构

以硫酸钻、邻菲咯啉（phen）和3-羟基-1-金刚烷甲酸（HOC10H14COOH）为原料,合成了配合物[Co（HOG10H14COO）2（H2O）（phen）]·H2O;利用元素分析、红外光谱、热重分析对产物进行了表征,采用单晶X射线衍射方法测定了其晶体结构．结果表明,所合成的配合物C34H42N2O8Co属于单斜晶系,空间群C2／c,a=2．69798（7）nm,b=1．14319（3）nm,c=2．29092（6）nm,β=120．498（1）°,V665．63,F（000）=2808,Dc=1．452g·cm^-3,μ（Mo-Kα）=0．765mm^-1;R1=0.0805,wR2=0.2209,其通过氢键和π-π堆积作用相结合,形成稳定的二维超分子结构．     

高镍系正极材料LiNi0.88Co0.07Al0.05O2的制备及性能表征

以镍钴氢氧化物为原料,采用异丙醇铝水解法合成Ni0.88Co0.07Al0.05(OH)2,将前驱体与锂源充分混合,通过3种烧结条件制备出球形LiNi0.88Co0.07Al0.05O2正极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学测试等表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了较系统的研究。研究表明,在500℃下保温3 h、700℃下保温14 h的条件下合成的LiNi0.88Co0.07Al0.05O2具有良好的综合电化学性能,0.2C放电比容量达192.2 mAh·g^-1,首次充放电效率为81.6%,1C放电比容量为190.7 mAh·g^-1,100周后放电比容量为141.1 mAh·g^-1,容量保持率达到73.4%。     

有序介孔氮掺杂碳负载三氧化二铁的制备及其催化氧还原性能

制备了有序介孔氮掺杂碳负载三氧化铁,有效降低了氧还原的过电势。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附测试、粉末X射线衍射、X射线光电子能谱、拉曼光谱等技术表征了所制备的催化剂的物理化学性质。此外,用旋转圆盘电极测试了其在碱性条件下对氧还原反应的催化活性和选择性。实验结果表明:氮气热解后铁以三氧化二铁的形式负载于有序介孔氮掺杂碳中,其比表面积达到755 cm^2·g^-1。拉曼和X射线光电子能谱结果表明,加入铁前驱体后所制备的催化剂石墨化程度有所提升、阻抗降低、导电性增加。在碱性条件下,Fe2O3@NC催化剂呈现出4电子氧还原反应,其起始电位(-0.01 V vs Ag/AgCl)和半波电位(-0.13 V vs Ag/AgCl)与商用20%Pt/C相当。此外,该催化剂具有较好的抗甲醇性能且其恒电压稳定性优于商用Pt/C。Fe2O3@NC催化剂用于锌-空电池放电测试,其放电功率可以达到88 mW·cm^-2,是商用Pt/C的1.29倍。     

零维到三维结构中三核铜自旋阻挫簇单元的磁构关系和反对称交换

量子自旋液体是最近几年刚被人们证实除铁磁体、反铁磁体之外的第三种磁性类型,因其有望解释高温超导的运行机制、改变计算机硬盘信息存储方式而在物理、材料等领域备受关注。自旋阻挫作为量子自旋液体的最小单元可能是解开量子自旋液体诸多问题的钥匙,所以在磁学、电学研究领域再一次成为人们研究的热点。基于文献报道的三核铜配合物[Cu3(μ3-OH)(μ-OPz)3(NO3)2(H2O)2]·CH3OH(1),我们合成了三维金属有机框架配合物{[Ag(HOPz)Cu3(μ3-OH)(NO3)3(OPz)2Ag(NO3)]·6H2O}n(2)(HOPz=甲基(2-吡嗪基)酮肟),并从自旋阻挫的角度对二者磁性质进行对比和详细分析。磁化率数据表明自旋间有很强的反铁磁相互作用和反对称交换。通过包含各向同性和反对称交换的哈密顿算符对两者磁学数据进行拟合并研究其磁构关系,所获最佳拟合参数为:配合物1:Jav=-426 cm^-1,g⊥=1.83,g∥=2.00;配合物2:Jav=-401 cm^-1,g⊥=1.85,g∥=2.00。     

低温固相反应合成Li3V2(PO4)3正极材料及其性能

利用V₂O₅·nH₂O湿凝胶，LiOH·H₂O，NH₄H₂PO₄和C等作原料，通过低温固相还原反应在550 ℃焙烧12 h制备出Li₃V₂(PO₄)₃正极材料。采用XRD，SEM和电化学测试对Li₃V₂(PO₄)₃样品性能进行研究。XRD研究表明本法所合成的Li₃V₂(PO₄)₃同传统的高温固相反应法所合成的Li₃V₂(PO₄)₃一样同属于单斜晶系结构。SEM测试表明所合成的样品平均粒径大小约为0.5 μm且粒径分布较窄。电化学测试表明以0.2 C的倍率放电时，样品的首次放电容量为130 mAh·g^-1，室温下循环30次后其比容量为124 mAh·g^-1。     

4[CuCl(C5H5N)4]·[W10O32]·2(C5H5N)·3H2O的合成及晶体结构

标题化合物是通过(NH_4)_2WS_4, CuCl_2·2H_2O在吡咤溶液中反应制得。晶体呈蓝色, 属三斜晶系, 空间群P1, 晶胞参数为:a=1.3555(7), b=1.3666(5), c=1.7860(13) nm, α=69.08(4)°, β=87.39(5)°, γ=70.72(4)。V=2.907(3) nm, Z=1, D_m=2.56 g cm~(-3)。结构由Patterson法和Fourier法测出。对5692个收集到的独立衍射数据进行计算, 最后R=0.046。结构测定表明, 晶体由W_(10)O_(32)~(4-), [CuCl(C_5H_5N)_4]~+, C_5H_5N和H_2O所组成。W_(10)O_(32)~(4-)的结构见图1, W原子处在O原子的八面体配位中, 彼此共边和共顶点相连。[CuCl(C_5H_5N)_4]~+的结构见图2, Cu原子由1个Cl和4个N原子配位, 呈略有变形的四方锥形, 这种离子是首次报导。C_5H_5N和H_2O填入正负离子堆积的空隙中。     

Ag-Co3O4@MWCNTs纳米复合材料的合成及其在多巴胺检测中的应用

本文使用水热法制备了Ag-Co₃O₄@MWCNTs纳米复合材料,使用扫描电镜和能谱仪对材料进行了表征。将Ag-Co₃O₄@MWCNTs纳米复合材料与壳聚糖超声混合均匀,并修饰到玻碳电极(GCE)表面,得到Ag-Co₃O₄@MWCNTs/GCE电化学传感器。电化学测定结果表明,该修饰电极对多巴胺的电化学反应具有显著的催化作用。峰电流与多巴胺浓度在0.5~377.5μmol·L^-1范围内具有良好的线性关系,检出限为0.16μmol·L^-1(S/N=3)。该传感器具有线性范围宽、检出限低、灵敏度高等优点,可用于人体血清样品中多巴胺的含量分析。     

Eu3+掺杂的LaBO3荧光粉制备及发光性能

采用水热法合成前驱体,后经热处理方式制备不同晶相的LaBO3∶Eu^3+荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、红外光谱和荧光光谱对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究。并研究了硼酸用量、热处理温度及初始溶液pH等对晶相结构和发光性能的影响。XRD研究结果表明:合成样品具有单斜结构、正交结构及单斜和正交两相混合结构。适当的硼酸用量、较高的热处理温度及较高的初始溶液pH值易于获得正交结构的荧光粉。红外光谱显示:pH值和硼酸用量影响前驱体成分,热处理温度影响晶相的转变。SEM结果显示:LaBO3∶Eu^3+荧光粉的晶粒尺寸随着pH值的增加逐渐减小,与XRD计算结果相一致。荧光光谱结果表明:正交结构的LaBO3∶Eu^3+发光粉具有较高的紫外吸收和较为纯正的红色发射强度。