钽离子掺杂对LiFePO4 / C物理和电化学性能的影响

采用PAM(聚丙烯酰胺)模板-溶胶凝胶法在惰性气氛下合成钽掺杂的LiFePO₄/C复合正极材料，考察了钽对目标化合物的物理和电化学性能的影响。研究结果表明，0.33C的电流下充放电时，掺杂前后第2个循环的放电容量分别为138.6 mAh·g^-1和155.5 mAh·g^-1，循环20次后容量为141 mAh·g^-1和156 mAh·g^-1。电化学交流阻抗表明，掺杂后的材料阻抗R_ct从180 Ω减小到120 Ω。振实密度比掺杂前提高0.312 g·cm^-3。     

球磨辅助高温固相法制备Li1.0Na0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料及其性能

以乙酸盐(乙酸锂、乙酸钠、乙酸钴、乙酸镍、乙酸锰等)为原材料,采用球磨辅助高温固相法制备Li_1.0Na_0.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂正极材料。借助XRD、SEM等表征材料的结构和形貌,利用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究材料的电化学性能。结果表明,钠的掺杂导致颗粒表面光滑度降低,形成Na_0.77MnO_2.05新相。0.05C活化过程中,掺钠样品和未掺钠样品首次放电比容量分别为258.4 mAh·g^-1和215.8 mAh·g^-1,库伦效率分别为75.2%和72.8%;2C放电比容量分别为116.3 mAh·g^-1和106.2 mAh·g^-1。研究发现,掺钠可减小首次充放电过程的不可逆容量,提高容量保持率;改善倍率性能与容量恢复特性;降低SEI膜阻抗和电荷转移阻抗;掺钠后样品首次循环就可以基本完成Li₂MnO₃组分向稳定结构的转化,而未掺杂的样品需要两次循环才能逐步完成该过程;XPS结果表明,掺钠样品中Ni²⁺、Co³⁺、Mn⁴⁺所占比例明显提高,改善了样品的稳定性和电化学性能;循环200次后的XRD结果表明掺钠与未掺钠材料在脱嵌锂反应中的相变化过程基本一致,良好有序的层状结构遭到破坏是循环过程中容量衰减的主要原因。     

锂离子蓄电池正极材料LiMn2-x-y-zTlxAlyMzO4(M=Co、Cr、Ni)的合成及电化学性能研究

采用同时掺杂Tl、Al和M(M=Co、Cr和Ni)三种金属原子和改进固相反应的方法合成了复合尖晶石正极材料 LiMn_2-x-y-zTl_xAl_yM_zO₄，并采用XRD、SEM、TEM、循环伏安和电化学测试考察了它的物理性质和电化学性能。结果表明，所合成的正极材料具有与母体LiMn₂O₄尖晶石同样完整的尖晶石结构，规则的形貌和均匀的粒径分布。当M为Co和Cr时，目标材料的平均粒径约800nm，且具有良好的电化学性能，其首次充电容量分别为123.70mAh·g^-1和121.30mAh·g^-1，首次放电容量分别为117.30mAh·g^-1和115.70mAh·g^-1。当M为Ni时，材料的电化学性能相对较差。循环伏安和充放电曲线表明该正极材料的充放电分别为两步脱锂和插锂机理。当Li掺杂量较小时，目标材料在充放电过程中均各有两个平台。随着Li掺杂量的增加，充放电平台有由两个逐渐转变为一个的趋势。当M为Co或Cr时，该正极材料不仅拥有较高的比容量和常温循环稳定性能，而且还具有较优良的高温循环稳定性能，这可能主要归因于三种金属的协同作用使目标材料的结构更加稳定，这也使该材料有可能成为电动车电池的较佳正极材料。     

掺碳的钠离子电池正极材料NaVPO4F的电化学性能

添加适量的葡萄糖并用高温固相法合成钠离子电池正极材料NaVPO₄F。用X射线衍射仪、扫描电镜等对NaVPO₄F进行结构表征，采用循环伏安、交流阻抗技术等对其进行电化学性能测试，探讨了不同掺碳量对NaVPO₄F结构和电化学性能的影响。恒流充放电测试结果显示，掺碳10wt%的NaVPO₄F在0.1C倍率下首次充、放电容量分别达到151.5 mAh·g^-1和113 mAh·g^-1，充、放电平台分别为3.8 V和3.6 V，经过20次循环，放电比容量的保持率为初始的91.6%。循环伏安曲线出现明显的氧化还原峰，并分别与充、放电电位平台相对应。交流阻抗图谱显示，掺碳10wt%的NaVPO₄F样品充放电阻抗较小，可逆性较好。     

掺钛尖晶石锂锰氧化物的合成、结构及电化学性能研究

以掺钛电解二氧化锰为锰源合成了一系列掺钛尖晶石锂锰氧化物样品.实验结果表明,无论是在新制样品40次循环的充放电实验中,还是在经过40次循环充放电并在放电状态下贮藏3个月的再次充放电实验中,掺钛样品均具有极好的电化学性能.600℃掺钛样品在第一循环中的放电容量达到206mA·h/g.在放电态贮藏3个月后,再次充放电实验中,第一循环的放电容量达到144mA·h/g.XRD分析表明,掺钛样品仍然具有立方结构.还用红外和拉曼光谱技术研究了钛对尖晶石锂锰氧化物的电化学性能的改善作用.     

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。     

球形尖晶石LiMn2O4掺杂钇的性能研究

利用控制结晶方法, 在前驱体碳酸锰中共沉淀掺杂适量的钇, 得到球形掺杂钇的碳酸锰, 在540 ℃预烧后, 与锂盐一起焙烧, 可以得到高活性的掺钇球形尖晶石LiMn₂O₄. XRD分析表明, 产物中无杂相产生. 研究表明, 掺杂钇与掺杂其它金属离子的特性不一样, 钇具有催化特性, 掺杂钇可以提高尖晶石LiMn₂O₄中锰的活性. 掺钇使得更多的Mn^3＋参加电化学反应, 增加容量; 但同时也使更多的锰与电解液反应, 造成锰的溶解, 容量损失. 掺钇量越多, 锰的溶解量越大. 因此, 合适的掺杂量对于保证产品良好的电化学性能至关重要. 实验证明, 掺钇0.5%的产品Li(Y_0.005Mn_0.995)₂O₄具有较好的电化学性能. 其常温初始比容量为130 mAh•g^－1, 大于纯相的锰酸锂的125 mAh•g^－1, 100次循环后比容量为120 mAh•g^－1, 容量保持率为92.3%.     

金属氧化物掺杂改善LiFePO4电化学性能

采用氧化物前驱体对磷酸铁锂(LiFePO₄)进行少量金属离子掺杂，并用XRD，SEM和恒电流充放电对掺杂的LiFePO₄进行了研究。结果表明，少量的掺杂离子在很大程度上提高了LiFePO₄的电化学性能，特别是大电流放电性能。1.0 mol%的Nb⁵⁺掺杂LiFePO₄的0.1 C放电容量约150 mAh·g^-1；即使在3 C倍率下放电，也有117 mAh·g^-1的容量。掺杂的效果与掺杂离子的半径、价态密切相关，半径小、价态高的离子对提高LiFePO₄的电化学性能有利。在掺杂量较小时(<2.0 mol%)，掺杂效果与掺杂离子的浓度关系不大。     

室温固相反应助力制备氮硫共掺杂碳限域的FeCoS2复合物用于高性能钠离子电池负极

利用室温固相自组装反应制备Co (Ⅱ)和Fe (Ⅱ)双席夫碱配合物,随后在硫粉存在下中温热处理,使该配合物同时发生热解碳化和固相硫化反应,从而获得N、S共掺杂碳限域的FeCoS₂纳米复合物(记为FeCoS₂⊂NSC)。通过粉末X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱和热重分析技术分别对纳米复合物的物相、形貌结构、组分和含量等进行物理表征,并通过循环伏安、恒电流充放电技术测试其电化学储钠性能。研究结果表明,最优化条件下制备的复合物(FeCoS₂⊂NSC-7001)中FeCoS₂粒子的平均尺寸约为3.4 nm,且被均匀限域在N、S共掺杂的碳基体中;该复合物作为钠离子电池负极时,在0.1 A·g^-1的电流密度下经过300次充放电循环,其可逆充电比容量仍高达310.4 mAh·g^-1;即使在5 A·g^-1的大电流密度下,其充电比容量也高达146.0 mAh·g^-1,呈现优异的电化学储钠性能。     

微乳液法合成LiFePO4 / C正极材料及其电化学性能

本文采用微乳液方法合成了纳米LiFePO₄ / C正极材料。制备样品分别用XRD和SEM进行表征，充放电测试其电化学性能。600 ℃制备样品为单一物相，平均粒径90 nm，在室温2.0～4.0 V (vs Li) 放电电压范围和15 mA·g^-1放电速率下，首次放电容量达到159 mAh·g^-1。制备样品同样展现良好的循环性能。在15 mA·g^-1速率下40次循环后，制备样品放电容量仍保持首次放电容量的98.9%。优异的电化学性能得益于样品颗粒的纳米尺寸、均匀分布以及表面碳层包覆提高了活性材料的电子电导率。     

Er^3＋掺杂硼硅酸盐玻璃的近红外发射特性研究

利用高温熔融法合成了掺Er^3 硼硅酸盐玻璃。测量了样品的吸收光谱，由J-0理论得到了强度参数Ωλ(λ＝2，4，6)及一些相关参数；用970nm光激发测量了10-300K之间的近红外发射光谱。利用McCumber理论拟合得到了1．53μm发射的受激发射截面，并与测量得到的发射光谱线形符合较好。由受激发射截面和发射光谱得到的半高全宽分别为59和56nm。利用能级简化模型讨论了样品的红外变温发射光谱，提出了增大1．53μm发射带宽的途径。     

Cr掺杂对K2La2Ti3O10光催化活性的影响

通过溶胶-凝胶法制备了层状钙钛矿结构的K₂La₂Ti₃O₁₀及Cr掺杂的K₂La₂Ti₃O₁₀，采用X-射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等对K₂La₂Ti₃O₁₀及Cr掺杂K₂La₂Ti₃O₁₀进行了表征。以I^-为电子给体、分别在紫外和可见光辐射下研究了K₂La₂Ti₃O₁₀及Cr掺杂K₂La₂Ti₃O₁₀光催化分解水的产氢活性。采用第一性原理，计算了Cr掺杂对K₂La₂Ti₃O₁₀半导体能带结构和态密度的影响，从电子结构的变化揭示了掺杂引起光催化活性差异的原因。结果表明，Cr的掺入能够改善和提高K₂La₂Ti₃O₁₀的光解水的产氢活性；Cr改善和提高K₂La₂Ti₃O₁₀的光解水的产氢活性存在一个最佳的掺杂浓度；当Cr与Ti的物质量的比为0.02∶1时，紫外光催化分解水产氢速率为1 500 μmol·L^-1·h^-1，可见光催化分解水产氢速率为83.6 μmol·L^-1·h^-1，分别为K₂La₂Ti₃O₁₀掺杂改性前产氢速率的26和5倍。     

Ce3+掺杂La2O3的17O固体核磁共振研究

本文用水热共沉淀法制备Ce³⁺掺杂La₂O₃的前驱体,随后在H₂/N₂气氛下用高温煅烧法合成了不同Ce³⁺浓度的掺杂La₂O₃。由于Ce³⁺的掺杂,¹⁷O固体核磁共振谱图中在698、650和558处出现了新的共振峰;随着Ce³⁺掺杂浓度的增加,这些峰的强度也随之增强。根据谱峰位置和强度,对谱图进行了归属:698、650处的共振峰应源自与Ce³⁺相连的四配位O(OCeLa₃),558处的信号则来自于与Ce³⁺相连的六配位O(OCeLa₅)。通过¹⁷O固体核磁共振能够直接观测与Ce³⁺直接相连的O显示该方法将可能用于研究稀土掺杂氧化物功能材料。     

Eu^3＋掺杂铌硅玻璃的微观局域环境特性

研究了Eu^3 掺杂铌硅玻璃的^5Do发射光谱，其激发谱中^7Fo-^5D2声子边带，荧光窄化谱及^5D0能级寿命。并由此计算了强度参数与晶场参数。结果显示^5D0-^7F2／^5D0-^7F1发光强度之比与强度参数Ω2随着Nb2O5浓度的增加而增大．表明材料对称性降低．Eu-O键强增加，共价性增强。晶场参数B20随着Nb2O5的浓度增加而减小，同样表明Eu-O键的距离减小，键强增加。随着Nb2O5的浓度增加。电-声子耦合增强，^5D0能级的无辐射过程加快，寿命变短。     

Sm3+掺杂CaO-SiO2-B2O3发光玻璃的制备、表征及性质

用高温固相法合制备了以CaO-SiO₂-B₂O₃为基质，Sm³⁺为激活离子的发光玻璃。对Sm³⁺的淬灭浓度、基质中的硼硅比例、其他稀土离子的敏化作用以及基质组成等因素对玻璃发光特性的影响进行了探讨，并用红外和X-衍射分析对样品的结构进行了表征。结果表明：当Sm^3＋掺杂的物质的量分数为1.2%,激发波长λ ＝ 404 nm时,玻璃体60CaO-20SiO₂-20B₂O₃∶1.2Sm^3＋的发光强度为4 838 A.U.( λ ＝ 606 nm );这种发光玻璃具有将紫外及近紫外光转换为橙红色光的特点。少量的Eu^3＋的掺入，对玻璃体的发光起敏化作用；玻璃体中的组分CaO可被ZnO替代。     

硼族元素掺杂对K2La2Ti3O10光催化产氢性能的影响

通过溶胶.凝胶法制备了层状钙钛矿结构的K2La2Ti3O10及硼族元素掺杂的K2La2Ti3O10,采用X-射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(DRS)等对K2La2Ti3O10及硼族元素掺杂K2La2Ti3O10进行表征.以I-为电子给体、分别在紫外和可见光辐射下研究了K2La2Ti3O10及硼族元素掺杂K2La2Ti3O10光催化分解水的产氢活性;采用第一性原理,计算了硼族元素掺杂对K2La2Ti3O10半导体能带结构和态密度的影响.从电子结构的变化揭示了掺杂引起光催化活性差异的原因.研究结果表明,硼族元素的掺入能够改善和提高K2La2Ti3O10的光解水产氢活性;在B,Al,Ga,In与Ti的物质的量的比为0.01:1的情况下,K2La2Ti3O10紫外光催化分解水产氢速率分别为151.7、119.6、155和119.2 umol·L-1·h-1,比K2La2Ti3O10掺杂改性前产氢速率分别提高了166%、110%、172%和109%,可见光分解水的产氢速率为67.0、60.5、55.0和50.0umol·L-1·h-1,分别为K2La2Ti3O10掺杂改性前产氢速率的4、3.7、3.3和3倍.     

稀土掺杂Lu3Al5O12荧光粉的发光特性及能量传递

采用高温固相法制备了Ce、Sm共掺Lu_3Al_5O_(12)荧光粉。通过X射线衍射分析、荧光光谱分析研究了样品的结构、发光特性,并通过理论计算研究了能量传递效率、能量传递的临界距离以及能量传递方式。X射线衍射分析表明所制备的荧光粉具有单一的石榴石结构;荧光光谱分析表明,在464 nm蓝光激发下,Sm~(3+)的引入可增加Lu_3Al_5O_(12)∶Ce,Sm发射光谱中红光成分,并且随着Sm~(3+)浓度的增加,Ce~(3+)发光强度逐渐减弱。计算出Ce~(3+)、Sm~(3+)之间的能量传递效率高达77.42%,确定了Ce~(3+)、Sm~(3+)之间的能量传递机制为偶极-偶极相互作用。     

K/Cl掺杂g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化性能研究北大核心CSCD

采用湿化学方法制备了K/Cl掺杂石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米材料.以三聚氰胺、KCl作为前驱体,经过溶解、沉淀和焙烧过程,使K/Cl元素在g-C_(3)N_(4)结构上均匀分布.K/Cl掺杂的引入并不影响g-C_(3)N_(4)物相的形成,而是使样品的比表面积增加至18.36 m^(2)·g^(-1),是纯g-C_(3)N_(4)的1.7倍.利用光催化降解气态污染物来表征材料的光催化性能,结果表明,全光谱光照下CN-K/Cl-0.07的性能是纯g-C_(3)N_(4)的2.0倍.光催化性能的提升归因于K/Cl双原子掺杂,不但提升了材料的光吸收能力,而且有利于光生电子-空穴的分离.4次循环试验后,CN-K/Cl-0.07光催化降解异丙醇的性能没有明显降低,证明其具有良好的稳定性.K/Cl掺杂g-C_(3)N_(4)光催化活性高且使用性能好,将会在气体污染物降解领域产生广泛的应用.     

Electron Paramagnetic Resonance Spectra of PrIons Doped in Sr2SnO4and Ba2SnO4

The isotropic electron paramagnetic resonance (EPR) spectra of powders with Pr⁴⁺doped inM₂SnO₄(M=Sr, Ba) with K₂NiF₄-type structure were measured at 4.2 K. A very large hyperfine interaction with the¹⁴¹Pr nucleus was observed. The results were analyzed based on the weak field approximation, andgvalues and hyperfine coupling constantsAwere obtained. The measuredgvalues are much smaller than ∣−10/7∣, showing that the crystal field effect on the behavior of a 4felectron is large. The value of ∣g∣ decreases from 0.646 (Pr⁴⁺/Ba₂SnO₄) to 0.615 (Pr⁴⁺/Sr₂SnO₄), which is caused by the increase of the crystal field due to the shrinking of the lattice. In contrast, the hyperfine coupling constants are almost constant:A=0.0605 cm⁻¹.