锂离子电池正极材料LiV3-xMnxO8的水热合成与性能

采用水热法制备了Mn掺杂改性的锂二次电池钒基层状正极材料LiV3-xMnxO8(x=0.00, 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10). 用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的晶体结构和形貌进行表征, 并以50 mA·g-1的电流对材料进行恒流充放电测试. 研究了Mn掺杂对材料晶体结构和电化学性能的影响. 结果表明, Mn掺杂能够明显改善材料的电化学性能. 在掺杂改性的LiV3-xMnxO8材料中, LiV2.94Mn0.06O8的初始容量最高, 达到295 mAh·g-1. 当掺杂量控制在0.01≤x≤0.08范围内时, LiV3-xMnxO8材料均具有较好的循环性能和充放电可逆性, 经20次循环后放电比容量都保持在120 mAh·g-1以上, 40次循环后都保持在100 mAh·g-1以上, 且材料的充放电效率始终维持在93%以上.     

NaVPO5晶体的水热合成与结构研究

通过在水热合成体系中加入还原剂,利用五价钒化合物成功地合成出纯相NaVPO₅晶体,并用电子顺磁共振和四圆衍射对其进行了表征.     

单斜层状LiMn0.97Al0.03O2-x(PO4)x材料的合成及其电化学性能

以Na₂CO₃, (CH₃CO₂)₂Mn·4H₂O, Al₂O₃, Na₃PO₄·12H₂O和CH₃COOLi·2H₂O为原料, 通过2次高温固相法和一步水热离子交换法得到一系列铝和磷掺杂的LiMn_0.97Al_0.03O₂, LiMnO_1.99(PO₄)_0.01和LiMn_0.97Al_0.03O_2-x(PO₄)_x(x=0.01, 0.03, 0.05)化合物. 用X射线衍射(XRD)表征了前驱体及交换产物的晶体结构, 用扫描电镜(SEM) 测定了晶体的形貌. 通过X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱及恒电流充放电测试, 研究了掺杂离子对合成材料结构及电化学性能的影响. 研究结果表明, Al-PO₄复合掺杂综合了Al³⁺掺杂提高材料的电化学反应活性和减低材料的电化学反应阻抗以及PO₄^3-掺杂增大材料的晶胞体积的特点, 提高材料中Li⁺的扩散能力, 有效地抑制了材料由于Jahn-Teller效应引起的结构畸变, 改性后的LiMnO₂正极材料既保持了较高的容量又获得了良好的电化学循环性能.     

水热合成法在分子筛中组装功能材料

采用水热合成法将ZnS、MoO₃和邻苯二甲酸铕组装到ZSM-5分子筛孔道之中,制得了具有纳米尺寸的功能材料,通过XRD、IR、发射光谱和探针分子吸附等手段进行了表征.     

5V锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的低温燃烧法合成及性能研究

以IANO_3、Ni(NO_3)_2·6H_2O、Mn(NO_3)_2和CO(NH_2)_2为原料,采用低温燃烧法成功合成了5V锂离子电池正极材料LINi_(0.5)Mn_(15)O_4.通过XRD、SEM、循环伏安和恒电流充放电实验对合成样品进行了表征.结果表明,在850℃合成的正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4具有立方尖晶石结构,规则的八面体晶形,粒度适中,比较均匀.合成产物具有良好的电化学性能,其充放电电压平稳,放电平台高达4.7V,4V放电平台几乎消失;放电容量达到124.92mAh/g,50次循环后放电容量仍可达到120.84mAh/g.     

NixCo1-xS2的水热法制备及热电池放电性能

以氯化镍、 硫酸钴、 硫代硫酸钠为反应物, 通过水热法合成系列Ni_xCo_1-xS₂(x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.0)粉体材料; 采用X射线衍射光谱仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 激光粒度分布仪和差热分析仪(DTA)等对材料进行表征; 采用粉末压片工艺将材料与锂硅合金和LiCl-KCl(MgO)熔盐电解质装配成单体电池, 考察了Ni_xCo_1-xS₂正极材料中镍、 钴的含量对其放电性能的影响. 结果表明, 当x=0.3时, Ni_xCo_1-xS₂正极材料在100 mA/cm²恒流放电时, 单体电池放电电压可以达到1.899 V, 截止电压为1.5 V时比容量为276.5 mA·h/g, 放电过程中单体电池内阻较低, 放电性能最好.     

二维层状水合酸式硫酸铈H3O[Ce(SO4)2·(H2O)3]·H2O的水热合成与结构表征

镧系金属硫酸盐由于在稀土分离等方面具有重要的应用而受到广泛关注。但是，因其适于结构测定的单晶相对难以得到，迄今，关于稀土硫酸盐的结构报道仍然较少，且主要局限于水合硫酸盐和三元硫酸盐．近几年中，基于硫酸根与磷酸根在结构上的相似性，借鉴在水热／溶剂热体系中采用有机胺作模板剂大量合成具有空旷骨架结构的微孔磷酸盐的成功经验，以有机胺为模板剂合成具有空旷骨架结构的镧系金属硫酸盐的工作也已见诸报道．在这些化合物中，由于硫酸根配位方式的多样性和稀土元素配位数和配位构型的可调变性，展现出了一些有趣的结构特征．     

钠离子电池正极材料研究进展

近年来,钠离子电池由于资源丰富、价格低廉等特点,逐渐成为储能领域的研究热点。然而,钠离子具有较大的离子半径和较慢的动力学速率,成为制约储钠材料发展的主要因素,而发展高性能的嵌钠正极材料是提高钠离子电池比能量和推进其应用的关键。本文详细综述了目前钠离子电池研究的正极材料体系,包括过渡金属氧化物、聚阴离子类材料、普鲁士蓝类化合物、有机分子和聚合物、非晶材料等,并结合这几年我们课题组在正极方面的研究工作,探讨了材料的结构和电化学性能的关系,分析了提高正极材料可逆容量、电压、结构稳定性的可能途径,为钠离子电池电极材料的发展提供参考。     

新型二维有机膦酸镍化合物的合成、晶体结构与气体吸附性能

在水热条件下,以对苯二甲基二膦酸为有机配体,以4,4'-联吡啶为辅助配体,合成了具有二维层状结构的有机膦酸镍化合物.晶体属于单斜晶系,C2/c空间群.该化合物每个金属中心与4个氧原子和2个氮原子配位,金属中心Nil通过4,4'-联吡啶配体相连,形成一维链状结构,再由有机膦酸连接形成了二维层状结构.通过灼烧可以除去化合物...     

Chiral Iodotriptycenes: Synthesis and Catalytic Applications

New iodotriptycenes, including some chiral derivatives, have been synthesised, and their catalytic potential towards oxidative transformations has been investigated. The enantioselectivities observed in the products using chiral iodotriptycene catalysts are low, probably owing to the large distances between the coordinating groups and the iodine moieties in these compounds.     

甘氨酸-硝酸盐法制备中温SOFC电解质及电极材料

采用一种新的燃烧合成陶瓷粉末的方法--甘氨酸-硝酸盐法合成中温SOFC所有元件的初始粉体,电池的电解质材料是(CeO₂)x(SmO_1.5)_{1-x(x=0.9,0.85,0.8),阳极材料是掺(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2(SDC)的NiO,阴极材料是SDC与La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3的复合材料.其中以(CeO2)0.9(SmO1.5)0.1为电解质的单电池性能最好,在750℃时短路电流密度为0.5A/cm²,最大功率密度达0.104W/cm².通过SEM结果分析,掺杂摩尔分数20%SmO1.5的电解质晶界非常明显,而掺杂10%的电解质晶界有很强的融合消失的趋势.}     

Constant Rate Thermal Analysis (CRTA) as a Tool for the Synthesis of Materials with Controlled Texture and Structure

Some examples of the use of the CRTA method for the synthesis of materials with controlled texture and structure are given. BaTiO₃ has been obtained from the thermal decomposition of Barium Titanyl Oxalate (BTO) and Barium Titanyl Citrate (BTC) by controlling the reaction temperature in such a way that the partial pressure of the gases generated in the reaction was maintained constant at a value close to 10^-2 mbar. It has been shown that this method allows getting BaTiO₃ with crystal sizes considerably lower than those obtained by decomposing the same precursors by conventional methods. This small crystal sizes lead to the stabilisation of the metastable cubic phase with regards to the tetragonal phase. It has been also shown that the control of the CO generated in the carbothermal reduction of silica allows tailoring the phase composition of the silicon nitride obtained as final product. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Na2ZnSiO4的中温水热合成和离子导电性质研究

Ｎａ_２ＺｎＳｉＯ_４的中温水热合成和离子导电性质研究崔得良，傅戈妍，庞广生，徐秀廷，冯守华，徐如人（吉林大学无机水热合成开放研究实验室，长春，１３００２３）关键词水热合成，硅酸锌钠，离子导体在硅酸盐中，人们已得到了如特种玻璃［１］、微孔晶体［２］“及...     

One-step mild hydrothermal method to prepare low valent sodium vanadium(III) monohydrogenphosphate: NaV(HPO4)2

Green colored single crystals of a reduced sodium vanadium(III) monohydrogenphosphate, NaV(HPO₄)₂, were grown using a one-step mild hydrothermal method. The in situ reduction of V⁵⁺ to V³⁺ was performed using copper acetate as the reducing agent. The title compound crystalizes in the monoclinic space group Cc and exhibits a three-dimensional crystal structure that consists of distorted VO₆ octahedra connected to PO₃(OH) tetrahedra that are further connected via Na cations. The compound exhibits simple paramagnetic behavior at high temperatures and a discontinuity near 5 K is likely due to the onset of magnetic coupling. The compound was also characterized by TGA, IR and UV–vis spectroscopies.     

One-step Synthesis and Gas Sensing Properties of Hierarchical SnO2 Materials

Hierarchical tin oxide(SnO₂) architectures were synthesized with a facile hydrothermal method. In the hydrothermal synthesis, sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS) surfactant plays an important role as structure-directing reagent. The synthesized samples were characterized by powder X-ray diffraction(XRD), field emission scanning electron microscopy(FESEM), transmission electron microscopy(TEM) and high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM). The results clearly reveal that the hierarchical architectures of SnO₂ were composed of aggregated nanosheets with a thickness of about 100 nm. A possible mechanism for the formation of the SnO₂ hierarchical architectures was proposed. In addition, the gas sensing properties of the as-prepared products were investigated and it was found that the sensor based on the special SnO₂ hierarchical architectures exhibited a high response and good selectivity to NO₂ at the optimal working temperature of 160 ℃.     

Hydrothermal Synthesis and Crystal Structure of CaIn2(PO4)2(HPO4): An octahedral-tetrahedral framework ternary calcium indium(III) phosphate

The new ternary calcium indium(III) phosphate CaIn₂(PO₄)₂(HPO₄) with mixed octahedral-tetrahedral framework was synthesized through hydrothermal reaction of stoichiometric amounts of CaO and InCl₃ with excess of H₃PO₄ and H₂O at pH = 1. Single crystal x-ray diffraction studies show the compound to crystallize in monoclinic symmetry, space group P2₁/n (#14) with a = 657.08(6), b = 2023.7(2), c = 665.72(7) pm, β = 91.20(1)°, Z = 4 and R = 0.043. The framework is built up of dimers of edge-sharing InO₆ octahedra forming In₂O₁₀ units sharing all their OXO ligands with PO₄ tetrahedra, and HPO₄ groups.     

微米橄榄石型LiFePO4的水热合成优化

为深入研究大颗粒磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池正极材料的性能衰退机理并据此改善其体积能量密度和功率密度, 进而切实推进该材料在电动汽车、混合动力汽车和电站储能等领域的高效广泛应用, 本文通过优化水热合成条件制备了粒径为2 μm的均匀微米LiFePO₄颗粒粉末. 在未经任何改性(包覆或掺杂)的情况下,该材料表现出本征大颗粒LiFePO₄典型的充放电和循环性能, 可作为后续研究的代表样品进一步考察大颗粒材料相对纳米材料性能衰退的机制和根本原因, 最终通过有的放矢地改性手段获得高密度、高能量和高功率的LiFePO₄ 正极材料. 实验结果表明, 增加反应物浓度、水热温度和保温时间以及降低溶液pH 值均有利于LiFePO₄颗粒的长大. 通过比较不同粒径的LiFePO₄的电化学性能确证了其随颗粒尺寸的增大而衰退. 当颗粒大小由0.7 μm增加到16.5 μm时, LiFePO₄在0.1C倍率下的放电比容量由152 mAh·g^-1下降至80 mAh·g^-1.同时, 1C倍率下的循环测试结果表明, 颗粒尺寸越大, LiFePO₄的容量衰减愈严重.     

水热-溶胶-凝胶法合成多壁碳纳米管-Na3V2（PO4）3复合物及其作为锂离子电池正极材料的性能

采用水热和溶胶-凝胶相结合的方法,制备了具有良好电化学性能的新型多壁碳纳米管-Na₃V₂（PO₄）₃（MWCNT-NVP）复合材料（MWCNT的质量分数为8.74%）. 通过场发射扫描电子显微镜表征可知,MWCNT分散在NVP纳米颗粒之间,并起到“电子导电线”的作用. 与纯Na₃V₂（PO₄）₃相比,MWCNT-NVP具有更高的比容量和更优异的循环性能. 在0.2C（35.2 mA·g^-1）的电流密度下,3.0-4.5 V的电压范围内,MWCNT-NVP的初始比容量为82.2 mAh·g^-1. 循环100次以后,比容量为72.3 mAh·g^-1. 在1.0-3.0 V充放电时,MWCNT-NVP的初始容量为100.6 mAh·g^-1. 100次循环以后,其容量保持率高达90%. 同时,交流阻抗测试表明,由于MWCNT的存在,MWCNT-NVP的导电性有了显著的提高. 以上结果表明,MWCNT-NVP是一种良好的锂离子电池电极材料.     

钠离子电池电极材料的设计策略——固态离子学视角

钠离子电池是目前最有前景及可行性的新兴储能候选体系。对于钠离子电池而言,如何实现其电极材料的理性设计及构筑,是重要的科学问题。本文立足于钠离子/电子输运这一核心问题,从固态离子学视角探讨钠离子电池电极材料的设计策略。首先,对于体相电极材料,输运特性的明晰、调控以及缺陷化学模型的建立,是传统电极材料开发的关键。其次,对于纳米电极材料,随着尺寸的减小,电极材料的热力学性质、动力学特性以及钠离子微观储输机制都会发生相应变化,因此从纳米离子学视角,以尺寸效应调控电极材料具有重要的科学价值及现实意义。最后,无论对于体相材料还是纳米材料,从材料的本征输运特性出发,通过电化学电路的设计和构筑来优化电极动力学,可以为钠电电极材料的理性设计及可控制备提供理论指导。我们相信,通过本文系统地对钠离子电池电极材料设计策略的梳理,必将对钠离子电池的开发,提供有意义的指导,并为最终的产业化打下良好的基础。     

LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的络合法合成及其电化学性能研究

采用络合法制备了锂离子电池的活性正极材料LiNi0.8Co0.2O2粉体,该合成材料结晶良好,层状结构发育完善.电池充放电测试表明,作为锂离子电池正极,其电化学性能与LiNi0.8Co0.2O2粉体的合成温度有关,其中以900℃下合成得到的材料性能最优:第1次放电比容量高达142mAh/g,循环30次后可逆比容量仍高达122mAh/g,容量损失为14.5%.文中对容量退化的原因进行了分析.