氧化程度对微细鳞片可膨胀石墨结构及膨胀性的影响

以平均粒径为19.71μm的天然微细鳞片石墨为原料,通过化学氧化法制备了具有不同氧化程度的可膨胀石墨,采用XRD、FTIR、Raman、SEM等对可膨胀石墨的结构与膨胀性进行了表征。结果表明：当氧化程度较低时制得的微细鳞片可膨胀石墨由石墨、石墨层间化合物和氧化石墨三相组成;随着氧化程度的增加,氧化石墨相含量与可膨胀石墨结构无序程度逐渐增高,石墨层间化合物相含量先增加后减少,石墨相含量则逐渐降低;氧化促使HSO₄^-或SO₄^2-插入石墨层间,插入层间的HSO₄^-或SO₄^2-量是决定可膨胀石墨膨胀容积的关键因素,制备的微细鳞片膨胀石墨的膨胀容积可达65.9mL·g^-1。     

AlF3包覆天然石墨负极材料的制备及其电化学性能

以天然石墨为原料,通过机械高速分散设备将天然石墨和AlF₃在液相介质中充分混合,混合液喷雾干燥后获得颗粒形态均匀分散的AlF₃包覆天然石墨（NG）复合负极材料（AF/NG）。一方面AlF₃包覆层有助于在天然石墨表面形成稳定的SEI膜,提升材料的循环稳定性;另一方面AlF₃的引入改善了锂离子在天然石墨内外的迁移与扩散,提升复合材料的倍率性能,0.5C倍率下放电比容量达到278 mAh·g^-1,同等倍率下比未包覆AlF₃样品提高了78 mAh·g^-1。合成工艺简单易管控,适合规模化商业生产。     

二维层状Ti3C2Tx-MXene@VS2用于高性能锂离子电池负极

为探索一种高性能的锂离子电池负极材料,采用酸刻蚀法制备了高导电性、高稳定性的二维层状Ti₃C₂T_x,通过溶剂热法制备了具有高理论比容量的花瓣状VS₂纳米片,再经过简单的液相混合得到了二维层状Ti₃C₂T_x-MXene@VS₂复合物。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射和能谱分析对复合材料的形貌和结构进行了表征,采用循环伏安、恒流充放电、长循环和交流阻抗谱对复合材料的电化学性能进行了研究。结果表明：VS₂纳米片均匀地分布在Ti₃C₂T_x的层间及表面,该复合物具有高的可逆容量(电流密度为0.1A·g^-1时,比容量为610.5mAh·g^-1)、良好的倍率性能(电流密度为2A·g^-1时,比容量为197.1mAh·g^-1)和良好的循环稳定性(电流密度为0.2 A·g^-1时,循环600圈后比容量为874.9 mAh·g^-1;电流密度为2 A·g^-1时,循环1 500圈后比容量为115.9mAh·g^-1)。     

层状LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料的合成及电化学性能研究

采用液相法在800 ℃空气中烧结20 h合成出层状LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂正极材料。通过XRD、IR、SEM、XPS和电化学性能测试考察了产物的组成、结构、形貌及电化学性能。结果表明，所合成的LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂为六方单相，层状结构发育完善；产物呈球形且粒度小，分布窄，平均粒径为0.3 μm。以1 mA·cm^-2的电流密度，在2.7～4.3 V区间进行充放电测试，前4周的充放电比容量分别为168/160 mAh·g^-1、169/162 mAh·g^-1、165/160 mAh·g^-1、163/158 mAh·g^-1，循环性能优良。循环伏安实验表明，该材料在3.9 V附近出现了一对对称性好的氧化还原峰。     

高温固相法合成LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2及其性能研究

采用高温固相法合成出层状锂离子电池正极材料LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂。通过XRD、ICP、SEM和电化学测试手段对产物的结构、组成、形貌及电化学性能进行了研究。XRD结果表明此方法合成的LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂具有标准的α-NaFeO₂型层状结构，SEM照片显示颗粒粒径大约在500 nm左右，粒径分布较窄。以20 mA·g^-1电流密度放电，充放电电压在2.8～4.4 V之间，其首次放电比容量为170 mAh·g^-1，40次循环容量保持率为85.3%。进一步加入石墨导电剂后，同样条件下首次放电比容量变为179 mAh·g^-1，50次循环容量保持率为89.6%。容量衰减主要发生在前10次循环。XRD和SEM测试表明循环初期容量衰减的原因是由材料本体结构变化和界面反应共同作用的结果。     

Au@g-C3N4支架的制备及其光催化性能

以三聚氰胺、甲醛、尿素等原料合成具有可塑性的三聚氰胺树脂,通过发泡法构建前驱体支架,并通过磁控溅射法在支架表面沉积金,550℃下热聚合后,成功制备得到负载Au的石墨相氮化碳(Au@g-C₃N₄)支架,其比表面积可达1 480 m²·g^-1。负载6%Au后,Au@g-C₃N₄支架的紫外吸收光谱在550nm处出现了新的吸收峰,吸收带边红移至507nm,禁带宽度缩小至2.45eV,Au@g-C₃N₄支架荧光强度和阻抗显著降低,光电流从0.28μA·cm^-2提升至0.62μA·cm^-2。负载Au既拓宽了Au@g-C₃N₄支架可见光吸收性能,又抑制了电子-空穴对的复合,光催化性能稳定,光催化降解罗丹明B的降解率提高近1倍。此外,Au@g-C₃N₄支架强度适中,具有一定韧性,在光催化领域应用中便于回收和再利用。     

双层SiO2包覆Fe3O4复合材料的制备及其染料吸附性能

采用改进的Stober法合成了多孔结构的双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料,利用TEM、XRD、VSM和氮吸附-脱附实验对其结构与性能进行分析,进而研究其对染料的吸附性能。研究结果表明,双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料的比表面积和磁饱和强度分别为308 m²·g^-1和45.5 emu·g^-1;当罗丹明B的初始浓度从25 mg·L^-1提高到250 mg·L^-1时,复合材料对其饱和吸附量从24.0 mg·g^-1增大到112.4 mg·g^-1,而亚甲基蓝的初始浓度从25 mg·L^-1提高到500 mg·L^-1时,对其饱和吸附量从22.0 mg·g^-1增大到235.1 mg·g^-1;随着溶液pH值增大,复合材料对罗丹明B的饱和吸附量增加,而对亚甲基蓝的饱和吸附量变化不明显;温度在20~40 ℃范围内复合材料的吸附量较大。     

双层SiO2包覆Fe3O4复合材料的制备及其染料吸附性能

采用改进的Stober法合成了多孔结构的双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料,利用TEM、XRD、VSM和氮吸附-脱附实验对其结构与性能进行分析,进而研究其对染料的吸附性能。研究结果表明,双层SiO₂包覆Fe₃O₄复合材料的比表面积和磁饱和强度分别为308 m²·g^-1和45.5 emu·g^-1;当罗丹明B的初始浓度从25 mg·L^-1提高到250 mg·L^-1时,复合材料对其饱和吸附量从24.0 mg·g^-1增大到112.4 mg·g^-1,而亚甲基蓝的初始浓度从25 mg·L^-1提高到500 mg·L^-1时,对其饱和吸附量从22.0 mg·g^-1增大到235.1 mg·g^-1;随着溶液pH值增大,复合材料对罗丹明B的饱和吸附量增加,而对亚甲基蓝的饱和吸附量变化不明显;温度在20~40 ℃范围内复合材料的吸附量较大。     

Fe2O3/Al2O3二元气凝胶合成高质量单壁纳米碳管

通过溶胶和超临界干燥方法制得了Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶，其比表面积和孔隙体积分别为246 m²·g^-1和1.89 cm³·g^-1，并具有较宽的孔径分布。以Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶作催化剂，通过甲烷催化裂解成功地合成了高质量的单壁纳米碳管。利用FESEM、TEM和HRTEM、Raman光谱等分析手段研究了反应温度对单壁纳米碳管生长的影响。结果表明在900 ℃时合成单壁纳米碳管的质量较高，并且合成的炭产物为毡状，该炭产物主要为高质量的单壁纳米碳管。     

Li3V2(PO4)3的溶胶-凝胶合成及其性能研究

以LiOH·H₂O(LiF、Li₂CO₃、LiCH₃COO·2H₂O)、NH₄VO₃、H₃PO₄和柠檬酸为原料,采用Sol-gel法合成锂离子电池正极材料Li₃V₂(PO₄)₃。优化了锂源、溶胶的pH值、预烧条件、煅烧温度等合成条件,并采用XRD、SEM、恒电流充放电及循环伏安试验等方法,研究了所合成的Li₃V₂(PO₄)₃的结构形貌和电化学性能。结果表明,以LiOH·H₂O为锂源,溶胶的pH值等于3,于氩气氢气(体积比9∶1)混合气中300 ℃预烧 4 h,并在氩气氢气(体积比9∶1)混合气中600 ℃煅烧8 h合成的Li₃V₂(PO₄)₃正极材料为标准的单斜结构,具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性,0.1C和1C倍率下首次放电比容量分别为130 mAh·g^-1和129 mAh·g^-1;1C倍率下循环40次后,容量仍为127 mAh·g^-1,容量保持率为98.4%;随后又进行10C倍率放电,10次循环后容量为105 mAh·g^-1,容量保有率达98.1%。循环伏安测试表明,该正极材料具有较好的电化学可逆性。     

石墨－AlCl3的熔盐电解合成及电化学性能

自六十年代以来,随着石里扬人化合物(GIC)材料在超导体、催化剂、高能量密度电池和有机反应试剂中的出现，人们对石墨层间化合物制备^[1-3]、性质和结构^[4-7]进行了详细研究.     

Structure model and synthesis of NdCl3-FeCl3-graphite intercalation compounds

The distribution of the elements and microstructure of NdCI₃-FeCI₃-graphite intercalation compounds (GlCs) were shown by scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The results show that Nd element intercalates into graphite, forming NdCI₃-FeCI₃-GICs, and the distribution of Nd and Fe is nearly even. On the basis of the data, a structure model for RECI₃-GICs was founded, and the characteristic layer distance and the index of interval energy were calculated. The calculated results agree with experimental ones, and the relative errors are ±2%. Thus it can be seen that the (111) face is optimal direction for intercalation reaction of TbCI₃—LuCI₃, and the (001) face is that for LaCI₃—GdCI₃, because of the lowest interval energy.     

硫酸溶液中电化学改性石墨电极对Fe3+/Fe2+的电催化性能与准电容特性

通过循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)等测试方法,研究了电化学改性石墨电极对硫酸溶液中Fe3+/Fe2+的电催化性能与准电容特性.结果表明:由于电化学改性石墨电极表面存在大量的含氧活性官能团,使其对Fe3+/Fe2+的氧化还原反应具有极高的电催化性能,并具有可逆反应过程特征.在含有0.5mo·lL-1Fe3++0.5mo·lL-1Fe2+的2.0mo·lL-1H2SO4溶液中,其表观面积比电容是不含铁离子硫酸溶液的1.808倍,达到2.157F·cm-2;同时,铁离子浓度的增大也能够进一步提高其电容量.Fe3+/Fe2+电对的加入增加了充放电时间,有效提高了电化学电容器(EC)的电容存储容量和高功率特性.电化学阻抗谱测试同样证实体系具有明显的电容特性.因此,可以利用电化学改性石墨电极表面的含氧活性官能团和溶液中Fe3+/Fe2+的氧化还原特性来共同储存和释放能量.     

AlF3包覆天然石墨负极材料的制备及其电化学性能

以天然石墨为原料,通过机械高速分散设备将天然石墨和Al F3在液相介质中充分混合,混合液喷雾干燥后获得颗粒形态均匀分散的Al F3包覆天然石墨(NG)复合负极材料(AF/NG)。一方面Al F3包覆层有助于在天然石墨表面形成稳定的SEI膜,提升材料的循环稳定性;另一方面Al F3的引入改善了锂离子在天然石墨内外的迁移与扩散,提升复合材料的倍率性能,0.5C倍率下放电比容量达到278 m Ah·g-1,同等倍率下比未包覆Al F3样品提高了78 m Ah·g-1。合成工艺简单易管控,适合规模化商业生产。     

The Crystal Structures of Zr3Al3C5, ScAl3C3, and UAl3C3and Their Relation to the Structures of U2Al3C4and Al4C3

Single crystals of Zr₃Al₃C₅—a carbide previously reported with the formula ZrAlC_2−x—were isolated from a sample prepared by reaction of ZrC with an excess of aluminum. The carbides ScAl₃C₃and UAl₃C₃were synthesized from the elemental components by arc-melting. The crystal structures of these three compounds were redetermined from four-circle X-ray diffractomter data. In the original structure determination of ZrAlC_2−x, the metal positions were found to form close-packed layers in the space groupP6₃/mmc, while the carbon atoms were assumed to occupy 5/6 of the octahedral voids at random. The present structure determination in the space groupP6₃/mc(R=0.024 for 519 structure factors and 23 variable parameters) shows that all carbon positions are fully occupied and one has a trigonal bipyramidal aluminum coordination. The structures of ScAl₃C₃and UAl₃C₃also have originally been determined in the space groupP6₃/mmc. The present structure refinements in the space groupP6₃mc(ScAl₃C₃:R=0.031 for 282Fvalues and 16 variables; UAl₃C₃:R=0.029 for 217Fvalues and 16 variables) essentially confirms the structures with the exception of one aluminum site. In all of these structures the metal atoms are arranged in close-packed layers and together with the previously reported structure of U₂Al₃C₄they form a homologous series with the general formulaT_1+nAl₃C_3+n, wheren=0, 1, 2 for ScAl₃C₃, U₂Al₃C₄, and Zr₃Al₃C₅, respectively. The packing of the metal atoms is represented by the Zhdanov symbols (4)₂, (5)₂, and (6)₂. The arrangement of the aluminum atoms is very similar to that of the binary carbide Al₄C₃, while the other metal atoms form a cubic stacking sequence, as it is found in the binary carbidesTC with NaCl type structure.     

双相碳改性硅酸铁锂正极材料研究

以活化的天然石墨为碳源,采用固相辅助回流法成功合成了双相碳改性的Li₂FeSiO₄复合材料。采用XRD、SEM、HRTEM和Raman光谱分析了Li₂FeSiO₄/(C+G)复合材料的物相、形貌及其微观结构;并研究了活化石墨用量对Li₂FeSiO₄/(C+G)复合材料的电化学性能的影响。结果表明：活化石墨以石墨微晶和无定形碳的形态共存于Li₂FeSiO₄/(C+G)材料中,活化石墨用量为5%时所得样品的首次放电容量较高(170.3mAh·g^-1),循环50次后其容量保持率为88.7%,表现出了良好的电化学性能。     

双相碳改性硅酸铁锂正极材料研究

以活化的天然石墨为碳源,采用固相辅助回流法成功合成了双相碳改性的Li2FeSiO4复合材料。采用XRD、SEM、HRTEM和Raman光谱分析了Li2FeSiO4/(C+G)复合材料的物相、形貌及其微观结构;并研究了活化石墨用量对Li2FeSiO4/(C+G)复合材料的电化学性能的影响。结果表明:活化石墨以石墨微晶和无定形碳的形态共存于Li2FeSiO4/(C+G)材料中,活化石墨用量为5%时所得样品的首次放电容量较高(170.3 mAh·g-1),循环50次后其容量保持率为88.7%,表现出了良好的电化学性能。     

Phase diagram of the In3As2Se6-In3As2S3Se3 system

The In₃As₂Se₆-In₃As₂S₃Se₃ system has been investigated by methods of physicochemical analysis (DTA, X-ray powder diffraction, MSA) and by microhardness and density measurements. The phase diagram of the system, which is the quasi-binary section of the As-In-S-Se quaternary system, has been constructed. The region of the In₃As₂Se₆-based solid solutions is extended to 7 mol %, and the In ₃As₂S₃Se₃-based region to 15 mol %. A new quaternary compound In₆As₄S₃Se₉ is found in the system. Original Russian Text ? I.I. Aliev, R.S. Magammedragimova, A.A. Farzaliev, Dzh. Veliev, 2009, published in Zhurnal Neorganicheskoi Khimii, 2009, Vol. 54, No. 4, pp. 691–694.     

Y2O3包覆LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过在硝酸钇水溶液浸渍并焙烧的简单工艺, 在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料表面包覆了一层Y2O3. 采用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(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了测试分析. 结果表明, Y2O3包覆并没有改变LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的晶体结构, 只存在于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的表面; 与未包覆的材料相比, Y2O3包覆后的材料在高电位下具有更好的容量保持率和放电容量. CV测试表明, 包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应.