LiNiO2及掺杂化合物的结构与稳定性的第一性原理研究

应用第一原理局域密度泛函对LiNiO2及其掺杂化合物的晶体结构、能带结构和态密度进行了研究.结果表明:锂镍氧系正极材料是电子的良导体,在充放电过程中具有良好的稳定性,适合做锂离子电池的正极材料;在LiNiO2晶体中主要是O和Ni之间成键,镍离子和氧离子的相互作用比较强,Li在嵌入层状结构材料后部分失去电子,以离子状态存在.     

采用第一原理方法研究Al3+掺杂LiMn2O4的电子结构

为了从理论方面研究掺杂Al3 对锂离子电池正极材料LiMn2O4结构及电化学性能的影响,对LiMn2O4中掺杂Al3 的电子结构进行了基于密度泛函理论的第一原理研究,得到了相应的晶格常数、费米能、能带图、态密度图及分态密度图.结果表明,掺杂Al3 后,晶格常数变小,材料结构更加稳定,循环性能更好,有效地抑制了Mn3 发生的Jahn-Teller畸变,掺入Al3 的缺点是使材料的电导率降低.     

降低Ni(OH)2中SO42-含量的实验研究

以NiSO4和NaOH为原料,采用控制溶液结晶法制备球形β-Ni(OH)2的过程中,通过加入添加剂降低了Ni(OH)2中SO4-2含量.考察了pH值、Ni2 浓度、NiSO4溶液流速、碱浓度、搅拌强度等因素对Ni(OH)2中SO42-含量的影响.     

氢氧化镁分解动力学的研究

以硼泥为原料与硫酸反应制备出七水硫酸镁,以氢氧化钠为沉淀剂制备出符合标准HG/T 3607-2000的氢氧化镁.利用XRD,SEM和TEM对氢氧化镁进行了表征,DTA-TG对氢氧化镁的热分解动力学进行了研究.XRD结果表明:制备粉体为单一Mg(OH)2.SEM和TEM结果表明:样品为片状或针状纤维,片直径大小不一,在20～50 nm之间,针状纤维形状不规则,大小不一致,长度在20～100 nm之间.利用Kissinger法和Ozawa法计算出的氢氧化镁热分解反应活化能分别为135.14和141.61 kJ·mol-1.利用Coats-Redfern法和Dolye法判断氢氧化镁热分解反应机理函数为A1.5.     

硫酸铵焙烧法从低品位菱镁矿提取镁及其反应动力学研究

将低品位菱镁矿经900 ℃煅烧3 h,产物轻烧镁粉按比例与硫酸铵均匀混合后焙烧,MgO转化为MgSO4,产生的氨气用水吸收得到氨水.焙烧产物经过水溶、过滤,得到硫酸镁溶液.采用TG-DTA和XRD技术分析了轻烧镁粉与硫酸铵的反应历程,计算了反应过程的动力学,采用正交实验确定了反应的最佳工艺条件.研究表明:轻烧镁粉与硫酸铵的焙烧反应分3个阶段完成,第1阶段MgO转化为(NH4)2Mg2(SO4)3;第2阶段 (NH4)2Mg2(SO4)3与MgO反应生成MgSO4;第3阶段 (NH4)2Mg2(SO4)3分解生成MgSO4;3个阶段反应的表观活化能分别为(99.10±1.50),(97.51±1.85)和(133.65±0.46) kJ*mol-1,反应速率常数为2.21,1.07和1.56,并得到每个阶段反应的速率方程.当焙烧温度为475 ℃,焙烧时间为4 h,硫酸铵与氧化镁的物质的量比为1.1∶1时,镁的转化率可达91.4%.