锂离子电池硅基负极及其相关材料

锂离子电池是目前电脑、通讯、消费电子品以及未来电动车动力系统的主要能源。硅基负极材料因其具有较高理论比容量(4200 mAh·g^-1,为石墨10倍以上),被视为最理想的下一代锂离子电池负极材料。然而硅负极在充放电过程中巨大的体积膨胀造成极片材料的粉化脱落、SEI膜的持续增长、正极锂离子的不断消耗,以及现有商业化粘结剂与硅表面较弱的相互作用等诸多缺陷,造成电池容量快速的衰减,阻碍了硅基材料在锂离子电池中的商业化应用。本文对硅基负极材料及其相关电池材料,如硅材料结构、粘结剂、电解液及添加剂等,进行了系统全面的总结。最后对硅基材料目前研究进展和未来发展方向做出总结与评述,以期为下一代硅基电池体系发展提供参考。     

离子液体修饰电极上氧氟沙星的电化学行为及测定

制备了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BM IMPF6)室温离子液体修饰电极,用循环伏安法研究氧氟沙星在该修饰电极上的电化学行为,结果表明该电极过程受吸附控制。计算了电极过程的部分动力学参数:转移电子数n=2,电极有效面积A=0.0502 cm2。用方波溶出伏安法优化了测定参数,测定了浓度与峰电流ipa的线性关系,发现ipa与氧氟沙星浓度在5.0×10-7～6.0×10-5mol/L范围内呈线性关系,检出限为2.8×10-7mol/L,样品回收率为93.2%～108.2%,可直接用于实际样品中氧氟沙星含量的测定。     

Ni(110)-p2mg(2×1)-CO表面的几何结构和电子态

利用密度泛函理论(DFT)总能计算研究了Ni(110)-p2mg(2×1)-CO表面的原子结构和电子态. 计算结果表明: CO分子吸附于该表面的短桥位附近, 分子吸附能为1.753 eV, CO分子的键长dC—O为0.117 nm, 分子与表面竖直方向的夹角为20.0°, 碳原子和短桥位中点的连线与竖直方向的夹角为20.9°; 吸附的CO分子内原子间的伸缩振动频率为1876和1803 cm-1. 态密度研究结果表明吸附作用主要来自CO分子π、σ轨道与衬底d轨道间的杂化作用. CO分子σ轨道和衬底表面镍原子dxz轨道杂化形成的表面电子态主要位于费米能以下-10.4 至-8.8 eV和-7.4至-5.1 eV 范围内. σ和dxz轨道间的杂化作用可能是形成p2mg表面对称性的重要因素之一.     

Pt/Cu(001)-p(2×2)-O表面吸附结构的总能计算

采用密度泛函理论(DFT)研究了氧吸附后Pt/Cu(001)表面合金的原子结构和表面性质.计算结果表明,在Pt/Cu(001)-p(2×2)-O表面最稳定结构中,衬底表面原子层不发生再构,氧原子吸附于4重对称的Pt原子谷位,每个氧原子吸附能约为2.303 eV.吸附结构的Cu-O和Pt-O键键长分别为0.202和0.298 nm,氧原子的吸附高度Zcu-O约为0.092 nm.吸附前后Pt/Cu(001)-1ML(monolayer)表面合金的表面功函数分别为4.678和5.355 ev.吸附表面氧原子和衬底的结合主要来自氧原子2p轨道和衬底金属原子d轨道的杂化作用,氧原子吸附形成的表面电子态主要位于费米能级以下约-2.7 eV处.     

高T_c氧化物超导体的元素替代效应（Ⅲ）

本文是同题系列文章的第三部分。主要总结了几种特殊元素替代效应的有关最新结果,包括如ＹＢＣＯ单晶体ＣｕＯ＿２平面和Ｃｕ－Ｏ链Ｃｕ位的３ｄ过渡族元素替代,（Ｙ,Ｐｒ）Ｂａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿（７－δ）的问题,阳离子替代和氧的化学计量比的改变而引起的各向异性物性的改变,氧化物超导体超晶格和电子型超导体（Ｎｄ,Ｃｅ）＿２ＣｕＯ＿４系列的元素替代效应及其与空穴型超导体的比较。最后详细讨论了费密液体图像失效的Ｌｕｔｔｉｎｇｅｒ液体理论和有关高温超导体元素替代效应的一些推论。     

层合圆柱壳的振动与横向应力

应用分层壳理论并在壳厚方向彩二次插值函数推导出正交层合圆醉壳的动力学方程,并得出了简支层合圆柱壳自由振动方程的解,所给出的振动频率与三维分析的结果吻合良好,计算了前四阶模态对应的壳中应力,与第三、四阶模态对应的横向正应力与面内应力的比值远高于第一、二阶模态的应力比,计算结果说明,很高的横向正应力是高频动力响应中导致分层壳脱层破坏的一个主要因素。     

一个特征值问题的迹公式

本文利用逼近理论的方法,分别提出了一个特征值问题在周期条件下以及在无穷衰减条件下的迹公式。     

SrRuO_3的电子结构与磁性研究

用自洽的全势能线性丸盒轨道能带方法计算了氧化物体系SrRuO3(SRO)的电子结构和磁性 .对于理想的立方钙钛矿结构的计算得出的电子结构明显改善了已有的计算结果 :每个元胞的磁矩为 1 2 9μB ,按原子球划分为 0 84μB Ru原子和 0 11μB O原子 ;Sr原子上的自旋磁矩几乎为零 ;费米能级处的态密度N(EF)为 4 3 5 (states Ryd f.u .) .关于实际的正交结构SRO ,计算得出磁矩为 1 0 8μB f.u .的铁磁性基态 ,费米能级处的态密度N(EF)为 61 0(states Ryd f.u .) ,电子线性比热系数γ为 10 60mJ mol·K2 .结果说明SRO是一宽能带的巡游铁磁性体系 .     

锂离子电池石墨烯-LiMPO4（M=Fe,V和Mn）复合正极材料的研究进展

锂离子电池具有工作电压高、比能量大、循环寿命长和安全性能好等优点,在电动车动力电池领域具有重要发展前景.开发高性能的正极材料又是动力电池研究的热点.与已商业化的正极材料钴酸锂相比,橄榄石结构Li MPO4(M=Fe,V和Mn)材料具有理论容量高、成本低、安全性能好和循环性能稳定等优点,非常适宜发展为电动汽车用锂离子电池正极材料,但是Li MPO4材料较低的电子及离子传导性成为其产业化必须克服的难题.石墨烯是一种只有一个碳原子厚度的二维材料,其碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格结构.由于其具有高比表面积、优异的导电性能和化学稳定性,用于Li MPO4复合材料时可以很好地控制Li MPO4粒径,提高材料导电性能和机械性能.本文综述石墨烯-Li MPO4(M=Fe,V和Mn)复合材料在国内外最新研究进展,重点针对石墨烯-Li MPO4(M=Fe,V和Mn)复合材料合成方法、形貌控制及电化学性能进行总结和探讨.     

含铀化合物UAl3和USn3电子结构的密度泛函研究

用第一性原理的全势能LMTO密度泛函能带计算方法研究了具有简单立方Cu3Au结构的含U化合物UX3(X=Al,Sn)的电子结构.对于重原子U的相对论效应,除了用标量相对论加以修正外,还加入了自旋-轨道耦合的修正.研究结果定性地说明了由于不同的交换关联电子势场的作用,在这两种结构相同的含U合金中,U的5f电子态具有完全不同的性质,即在UAl3和USn3中U的5f态分别表现为巡游扩展态和局域态行为,通过Stuttgart-fatband分析,定量地对上述结论予以佐证.同时,还解决了现存的有关理论研究之间的分歧,得出了与实验结果更为相符的上述两种含U合金体系电子结构的计算结果.