三维交联石墨烯纳米纤维的合成及储锂性能

以氧化石墨烯为原料, 高温下自组装得到高结晶的三维交联石墨烯纳米纤维. 扫描电子显微镜和透射电子显微镜观测结果表明, 三维石墨烯纳米纤维为实心结构, 直径小于100 nm, 石墨烯片层有序排列卷曲, 具有较高的结晶度. 电化学性能研究结果表明, 该纳米纤维作为锂离子电池负极材料时, 展现出较高的首次库仑效率(72.4%)与储锂容量(0.1C倍率下容量为692.7 mA·h/g)、 良好的倍率性能(20C倍率下容量为373.3 mA·h/g)及优异的循环稳定性(1000次循环后容量保持率为84.1%).     

SiO_2/C复合负极材料的制备及其性能

采用在纳米SiO2表面包覆聚苯胺,并经过热处理后,制备了SiO2/C纳米复合材料.通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料的晶体结构和表观形貌进行了表征.同时也对材料的电化学性能进行了测试,结果表明,50 mA/g电流密度下,SiO2/C纳米复合材料首次放电比容量达到830.5 mAh/g,100次循环后,放电比容量仍然保持在510 mA/g以上.电化学交流阻抗测试表明,SiO2表面包覆的碳层能显著减小电极的界面阻抗,提高电池的电化学性能.     

纳米Al2O3包覆富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的性能研究

采用纳米三氧化二铝(Al₂O₃)对富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂进行表面均匀包覆, 并考察了最优纳米Al₂O₃包覆量下材料的电化学性能. 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)显示了纳米Al₂O₃对富锂锰基正极材料表面均匀包覆, X射线衍射分析(XRD)结果表明包覆后富锂材料依然具有良好的层状结构. 恒流充/放电循环测试发现, 包覆后的Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂材料的首次放电比容量为249.7 mA·h/g, 循环100次后的容量保持率为89.5%, 与未包覆的Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂材料相比, 容量保持率提升约13%. 循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试结果表明, 纳米Al₂O₃包覆可有效抑制材料极化, 降低界面阻抗和电荷转移阻抗, 进而提升富锂锰基正极材料的电化学性能.     

中空铂镍/三维石墨烯催化剂的制备及电化学性能

采用超声辅助化学法和凝胶化反应相结合的工艺制备了中空铂镍/三维石墨烯电催化剂(PtNi/GCM). 利用X射线粉末衍射仪(XRD)、 X射线光电子能谱仪(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征了催化剂的结构、 组成及微观形貌. 采用电化学工作站和旋转圆盘电极测试了催化剂对氧还原反应的电催化活性和稳定性. 结果表明, 铂和镍前驱体的不同摩尔比对催化剂的多孔结构、 粒子形貌和分散状态影响较大, 当摩尔比为1∶1时, 所得三维石墨烯中纳米粒子尺寸均一、 分散均匀. 该PtNi/GCM催化剂对氧还原具有优异的催化活性, 在半波电势(0.494 V)处, 质量比活性和面积比活性分别为1.09 A/mgPt和1.02 mA/cm², 是商业Pt/C的5.4倍和3.5倍(0.20 A/mg_Pt, 0.29 mA/cm²). 同时, 该催化剂还具有很好的稳定性, 循环30000周后, 半波电势降低值是商业铂炭的43.6%.     

Ni3S2@碳纳米管复合材料的制备及其储钠性能

采用一步固相煅烧工艺制备了碳纳米管原位封装Ni₃S₂纳米颗粒（Ni₃S₂@CNT）,并研究了其作为钠离子电池（SIBs）负极材料的电化学性能. 通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、循环伏安测试、恒流充放电以及交流阻抗等研究了Ni₃S₂@CNT的物相结构、形貌特征以及电化学性能. 电化学测试表明,材料在100 mA·g ^-1电流密度下,放电容量可以达到541.6 mAh·g ^-1,甚至在2000 mA·g ^-1的大电流密度下其放电比容量也可以维持在274.5 mAh·g ^-1. 另外,材料在100 mA·g ^-1电流密度下,经过120周充放电循环后其放电和充电比容量仍然可以保持在374.5 mAh·g ^-1和359.3 mAh·g ^-1,说明其具有良好倍率性能和循环稳定性能. 良好的电化学性能归因于这种独特的碳纳米管原位封装Ni₃S₂纳米颗粒结构. 碳纳米管不但可以提高复合材料的导电性,也可以缓冲Ni₃S₂纳米颗粒在反复充放电过程中产生的体积膨胀效应,明显改善了Ni₃S₂@CNT负极复合材料的电化学性能.     

高容量锂离子电池核壳型硅/碳复合电极材料的制备与性能

通过自组装方式采用一步法制备了锂离子电池硅碳复合电极材料.使用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等对样品结构进行表征.结果表明,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包覆的纳米硅颗粒(Si@PVP)均匀嵌入到具有三维网络纳米孔结构的导电石墨化炭黑(GCB)骨架中,形成核壳复合型(Si@PVP-GCB)纳米颗粒,既提高了该复合电极材料的导电性能,又改善了材料的机械强度.在纳米级GCB颗粒内部存在的中空石墨环结构和包覆在纳米Si颗粒外面的PVP包覆层都有效缓冲了纳米Si颗粒在充放电过程中较大的体积变化,从而使纳米Si颗粒更加稳定.电化学测试结果表明,Si@PVP-GCB电极材料在电流密度为50 m A/g时,经过100次循环后其可逆容量仍达到545 m A·h/g时,远高于商品化的石墨微球(GMs)电极材料的容量(理论容量为372 m A·h/g).     

具有三维导电网络结构的锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料的储镁性能研究（英文）

镁二次电池具有安全性高、价格低廉等优点,是一种具有潜在应用前景的高能量密度电池体系.目前,镁二次电池的研究重点之一是寻找合适的电极材料.最近,我们通过水热和热处理相结合的方法成功制备了具有三维导电网络结构的锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料.研究发现,在石墨烯的三维导电网络片层上,均匀分布了粒径小于100 nm的锡纳米颗粒.将锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合材料作为镁二次电池电极材料,当电流密度为15 mA·g~(-1)和300 mA·g~(-1)时,首次放电容量分别达到了545.4 mAh·g~(-1)和238.8 mAh·g~(-1),经过150圈后,容量保持率达到了93%,库伦效率为99%,表现出了较高的电化学活性.研究还发现,镁离子嵌入复合材料中形成镁锡合金,当镁离子脱出后,再次形成锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料,镁离子的脱出和嵌入具有很高的可逆性.这对未来研究设计高性能镁离子电极材料具有十分重要的意义.     

Ag/ZnO纳米纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术及煅烧法制备了氧化锌纳米纤维, 然后采用水热法将银纳米颗粒负载到了氧化锌纳米纤维表面. 利用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 能量色散X射线光谱(EDX)、 扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等技术对合成的Ag/ZnO纳米纤维的结构和组成进行了表征. SEM结果表明, 直径在5~100 nm之间的银纳米颗粒附着在直径在80~330 nm之间的氧化锌纤维表面形成了异质结构. 以常见的有机污染物甲基橙、 亚甲基蓝和罗丹明B等为降解底物, 对Ag/ZnO纳米纤维的光催化性能进行了表征. 结果表明, 负载银纳米颗粒后, 复合催化剂的光催化性能明显提高.     

锂离子电池用α-Fe2O3-Ag复合纳米棒负极材料的制备及储锂性能

采用FeOOH纳米棒为前驱体,通过层层自组装法及随后的热处理过程制备出α-Fe2O3-Ag复合纳米棒.采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电化学性能测试对样品的形貌、结构及电化学性能进行了表征.结果表明,Ag纳米颗粒均匀地分布在α-Fe2O3纳米棒的表面.作为锂离子电池负极材料,α-Fe2O3-Ag复合纳米棒表现出了较好的循环性能和较高的比容量.180个循环后,其比容量高达549.8 mA.h/g.     

Ag/ZnO纳米纤维的制备及光催化性能（英文）

采用静电纺丝技术及煅烧法制备了氧化锌纳米纤维,然后采用水热法将银纳米颗粒负载到了氧化锌纳米纤维表面.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、能量色散X射线光谱(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等技术对合成的Ag/ZnO纳米纤维的结构和组成进行了表征.SEM结果表明,直径在5~100 nm之间的银纳米颗粒附着在直径在80~330 nm之间的氧化锌纤维表面形成了异质结构.以常见的有机污染物甲基橙、亚甲基蓝和罗丹明B等为降解底物,对Ag/ZnO纳米纤维的光催化性能进行了表征.结果表明,负载银纳米颗粒后,复合催化剂的光催化性能明显提高.     

分级微纳结构TiO2空心球的制备及其在DSSC中的应用

以钛酸四丁酯为钛源,无水乙醇为溶剂,通过碳球模板法制备出直径为200nm、壳厚20～25nm的TiO2空心球（HS）.通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和N2吸附脱附等对产物的形貌、晶相组成、孔结构和紫外-可见光谱性质进行了表征,结果显示所制备的锐钛矿相TiO2空心微球是由初级结构纳米级TiO2晶粒构成的.将这种TiO2空心球应用于染料敏化太阳电池（DSSC）领域可以提高光阳极对光的散射.通过制备P25/HS-TiO2双层膜电极,相比单纯的P25纳米晶电极（Jsc=13.5mAcm？2,Voc=0.653V,FF=0.53,η=4.95%）可以得到更高的光电转化效率（Jsc=15.79mAcm？2,Voc=0.653V,FF=0.55,η=6.66%）.     

V2O3空心球的制备及在锂硫电池中的应用

在NH₃辅助下将制备的V₂O₅空心球高温还原为V₂O₃空心球, 并利用透射电子显微镜、 扫描电子显微镜、 X射线衍射和X射线光电子能谱等手段对材料的形貌与结构进行表征. 将V₂O₃空心球与硫机械混合后, 不经过熔融复合直接作为锂硫电池的正极材料. 电化学测试结果显示, 在0.2C倍率下, 电池首次放电比容量达到1375 mA·h/g, 循环100次后放电比容量可以维持在815 mA·h/g; 在1C高倍率下, 电池首次放电比容量为710 mA·h/g, 经过500次循环后, 放电比容量仍能达到530 mA·h/g, 表明V₂O₃空心球的加入能够有效提高锂硫电池的循环性能.     

固相烧结法制备锂离子电池正极材料Li2FeP2O7及其电化学性能研究

介绍了一种先冷冻干燥后固相烧结制备正极材料Li₂FeP₂O₇的方法. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对材料的组成和形态进行表征, 并通过循环伏安曲线(CV)和电化学阻抗谱(EIS)研究了Li₂FeP₂O₇材料的电化学性能. 研究发现, 合成Li₂FeP₂O₇的最佳温度为590 ℃, 此温度下反应较完全且产物杂质较少, 1.6C倍率下的放电比容量达到55 mA·h·g^?1, 明显高于其它温度下合成样品的放电比容量. 该温度下合成的Li₂FeP₂O₇还具有低阻抗和较大的交换电流密度, 说明这种合成方式有利于提高锂离子在Li₂FeP₂O₇中的扩散.     

中空多壳层CoFe2O4的制备及锂离子电池性能研究

以二元金属氧化物CoFe₂O₄为研究对象,通过次序模板法制备了CoFe₂O₄中空多壳层结构(HoMS)材料;对其形貌、结构进行了表征;考察了壳层结构与电化学性能之间的关系.电化学测试结果表明,双壳层-核CoFe₂O₄中空球具有最高的放电比容量(1354.4 mA·h/g)、优异的倍率性能和循环稳定性,其独特的结构优势和最优的空腔体积占有率使其在多次循环过程中能始终保持结构和电化学性质的稳定.     

MoS2 nanosheet arrays supported on hierarchical porous carbon with enhanced lithium storage properties

MoS₂ nanosheet arrays supported on hierarchical nitrogen-doped porous carbon(MoS₂@C)have been synthesized by a facile hydrothermal approach combined with high-temperature calcination.The hierarchical nitrogen-doped porous carbon can serve as three-dimensional conductive frameworks to improve the electronic transport of semiconducting MoS₂.When evaluated as anode material for lithium-ion batteries,the MoS₂@C exhibit enhanced electrochemical performances compared with pure MoS₂ nanosheets,including high capacity(1305.5 mA h g^-1 at 100 mA g^-1),excellent rate capability (438.4 mA h g^-1 at 1000 mA g^-1).The reasons for the improved electrochemical performances are explored in terms of the high electronic conductivity and the facilitation of lithium ion transport arising from the hierarchical structures of MoS₂@C.     

二氧化锡/石墨烯柔性电极的制备及其在锂离子电池中的应用

采用简便的抽滤装置制备了三明治结构的不同粒径大小的二氧化锡(SnO_2)/石墨烯柔性薄膜电极,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、比表面积(BET)和电化学等测试技术手段对样品结构、形貌和电化学性能进行表征,研究了二氧化锡颗粒大小对复合电极电化学性能的影响。结果表明,当SnO_2纳米颗粒的粒径为6 nm时柔性复合电极表现出最优的电化学性能,在100 m A/g的电流密度下经过100次循环后,可逆比容量保持在555 m A·h/g,远高于纯SnO_2和粒径过大或过小的SnO_2/石墨烯复合电极。     

不同碳源催化化学气相沉积制备自支撑C/Ni-Fiber复合电极材料的电容脱盐性能

以甲烷、乙烯、乙醇和正丁醇为碳源,通过催化化学气相沉积在具有三维开放网络结构的烧结8μm-Ni金属纤维上沉积碳的方法,制备了以金属Ni纤维网络为集流极、沉积碳为离子存储库的薄层大面积自支撑C/Ni-fiber复合电极材料.用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）、N₂-吸脱附等温线和循环伏安与电化学阻抗谱对电极材料进行了表征,并考察了其作为电极的电容脱盐性能.乙烯、甲烷、正丁醇和乙醇为碳源的沉积碳形态分别为鱼骨状碳纳米管（CNTs）、石墨烯面取向与轴平行的CNTs、棒状和蠕虫状碳纳米纤维（CNFs）.C/Ni-fiber复合电极材料对NaCl的电吸附容量顺序为:乙烯>正丁醇>甲烷>乙醇,这与复合电极的电化学特性、孔结构和碳的纳米结构相关.在1.2 V的工作电压下,以乙烯为碳源制备的C/Ni-fiber复合电极材料对水溶液中NaCl(100 mg·L^-1)的电吸附容量达159μmol·g^-1.     

Ce掺杂Mn3O4及其电化学电容行为

用溶胶-凝胶方法合成了Mn₃O₄和Ce掺杂Mn₃O₄. 采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征. 采用循环伏安、电化学交流阻抗和恒流充放电技术对其电化学性能进行了测试. 研究结果表明, Ce掺杂对Mn₃O₄的形貌和电化学性能均有显著影响. 当Ce离子占金属离子总量的3%时, 掺杂Mn₃O₄的单电极比电容高达477 F·g^-1, 比未掺杂的提高了43.7%, 并且表现出更好的循环稳定性.     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的合成及性能研究

本文通过乙酸锂与二氧化钛反应,采用一步高温固相法在不同反应温度（750 °C/800 °C/850 °C）和反应气氛（氮气/空气）下合成Li₄Ti₅O₁₂材料. 通过热重分析、X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安曲线和充放电曲线分析了Li₄Ti₅O₁₂的晶体结构,观察其微观形貌,并测试其电化学性能. 结果表明,800 °C氮气烧结得到的Li₄Ti₅O₁₂（L-800N）材料粒径较小,该材料在1.0C倍率下的首周期放电比容量达到170.7 mAh·g^-1,100周期循环后的容量保持率高达94.6%,即使是10C高倍率其首周期放电容量依然有143.0 mAh·g^-1,表现出了良好的倍率和循环寿命性能.     

Cu,Ni, Co掺杂对Fe碳纳米管的结构及电催化性能的影响

在制备含铁碳纳米管(Fe@NCNTs)的过程中分别加入铜(Cu)、 镍(Ni)和钴(Co)盐, 得到3种双金属碳纳米管材料(CuFe@NCNTs, NiFe@NCNTs和CoFe@NCNTs). 通过扫描电子显微镜(SEM)、 N₂气吸附-脱附曲线测试、 X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)对3种双金属碳纳米管的结构和组成进行了 表征, 证明3种双金属均可得到碳纳米管结构. 3种材料均表现出双功能电催化活性[氧还原反应(ORR)和氧 析出反应(OER)]; 锌-空气电池(ZABs)性能测试结果表明, CuFe@NCNTs基ZABs具有最大的峰值功率密度 (53 mW/cm²), NiFe@NCNTs和CoFe@NCNTs基ZABs具有更好的倍率性能, 3种双金属碳纳米管ZABs的循环稳定性均优于Pt/C-IrO₂ ZABs.