掺杂元素离子半径对LiMxMn2-xO4(M=Li,Na,T1)电化学性能的影响

以尿素为络合剂,氢氧化锂、醋酸锰等为原料通过水热反应获得颗粒均匀的尖晶石LiMxMn2-xO4(M=Li,Na,T1)前驱物,然后将前驱物在600℃～700℃间煅烧4h后获得最终产物.实验主要考察了掺杂元素的离子半径和M-O键离解能对产物LiMxMn2-xO4充放电过程中稳定性的影响,以及煅烧温度对材料形貌与结构的影响.结果表明掺杂元素的离子半径与被取代元素的离子半径越接近则掺杂后的材料越稳定,而M-O键离解能的影响则很小.实验发现LiNa0.02 Mn1.98O4的综合性能最佳,该样品在室温0.2C倍率的首次放电容量可以达到107 mAh·g-1,且不可逆容量衰减小,电池循环20次后容量只衰减了约2.8％.     

掺杂对LiMn2O4正极材料的结构和性能的影响

采用溶胶凝胶法合成了尖晶石型LiMn2O4正极材料，选取钴、铈和镁作为掺杂元素，考察了钴、铈和镁的掺杂对LiMn2O4正极材料的结构和电化学性能的影响．并运用XRD、IR、BET等方法对所合成的材料进行了表征．实验结果表明，掺杂一定量钴、铈和镁后的LiMn2O4正极材料循环寿命优于未经掺杂的LiMn2O4正极材料，循环50次后，3种掺杂后所得的电池材料的容量保持率均达95％以上．其中以掺杂钴的LiCo0.2 Mn1.8O4正极材料循环性能最好，首次充放电容量达到105．6mAh／g，50次循环后，其充放电容量仍保持在100．8mAh／g．     

氧化镍/乙炔黑复合电极材料的制备及电化学性能

采用醇-水法制备氧化镍/乙炔黑(NiO/AB)复合物前驱体,经煅烧得到NiO/AB复合物,采用X射线衍射光谱(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对复合物进行结构分析,研究了煅烧温度对复合物性能的影响.结果表明,乙炔黑的引入有利于生成晶粒尺寸小(4.5nm)的NiO粒子,同时能够提高NiO材料的导电性能.在300至400℃的煅烧温度区间内,升高煅烧温度使NiO晶型结构趋于稳定,电容特性得到改善,但比容量会迅速衰减;NiO/AB复合物前驱体的最佳煅烧温度为350℃.     

氧化亚锡基贮锂材料的合成、性质及结晶化原因分析

用流变相反应和前驱物热分解法合成了氧化亚锡基贮锂材料，通过X射线衍射和电化学测试对材料进行了表征，并分析了产物结晶化的原因．结果表明，在不同温度下制备的氧化亚锡基硼磷铝酸盐贮锂材料（TABP）均有较好的贮锂性能，其中在500℃下热解前驱物制备的样品其初始可逆容量为551mAh／g，经过20周循环后，仍然保持67．7％的可逆容量，表现出最佳循环性能．在惰性气氛中，SnO在较高温度下发生歧化反应，导致样品产生晶体．     

介孔铜钴复合催化剂的制备与表征

以硝酸铜、硝酸钴和尿素等为基本原料，采用特殊的水热合成法制备出前驱体．前驱体经高温煅烧后得到介孔铜钴复合氧化物粉体．通过TG-DSC、FT—IR、XRD、SEM等检测手段对前驱体及产物的物性和结构进行分析表征，揭示其内在的物化特性．结果表明：在此实验条件下钴元素能够掺入到CuO的晶格之中，形成介孔铜钴复合氧化物．产物符合高性能催化剂的活性位结构要求．     

纳米级掺锶钴氧化物的溶胶-水热合成及其表征

采用硝酸钴、硝酸锶及尿素为原料,通过溶胶-水热合成方法制备出掺锶钴氧化物前驱体.前驱体在氮气保护下以650 ℃恒温煅烧3 h,获得纳米级粉末状黑色氧化物.利用DSC-TG、XRD、SEM、PPMS、FT-IR等对产品的物性和结构进行了表征.结果表明:Sr2+进入钴氧化物晶格,最终获得纳米级的掺锶钴氧化物,产物具有顺磁性.     

钐掺杂镍铁氧体纳米粉体的制备和结构分析

用流变相-前驱物热分解反应法制备了钐掺杂镍铁氧体纳米粉体SmxNiFe2-xO4（x=0，0．33，0．67）。用TG（热重）、XRD（粉末X-射线衍射）和LPSA（激光粒度仪）对粉末样品的组成、结构、粒度分布和粒子的团聚进行了表征。结果表明SmxNiFe2-xO4的晶胞结构可用（Ni0.37Fe0.63）[Ni0.63SmxFe4.37-x]O4表示，属于立方晶系的球形粒子，平均粒径分别约为12．5，20．1，27．6nm，在水溶剂中团聚体的平均粒径分别约为153．7，257．9，348．4nm。另外，研究了钐取代铁对镍铁氧体的密度、晶胞参数和电阻率的影响，并从结构的角度进行了解释。     

前驱体pH值的变化对铕掺杂氧化锌发光性能的影响

本文通过水热法成功地制备出Eu~(3+)掺杂ZnO(Eu/ZnO)材料,并研究了前驱体溶液的pH值对Eu/ZnO发光性能的影响.实验表明Eu~(3+)离子的引入会降低ZnO样品的结晶度,且能有效地降低ZnO的禁带宽度.由PL光谱可以观察到用325 nm的紫光能有效地激发Eu~(3+)离子的红光发射,Eu~(3+)和ZnO之间可以实现有效的能量转移.当前驱体溶液的pH值为5时,Eu/ZnO有很强的Eu~(3+)离子的红光发射;当溶液的pH值大于7时,则不能得到Eu~(3+)离子的红光发射.因此,前驱体溶液的酸碱性对Eu/ZnO材料的发光性能有很大的影响,通过调整前驱体溶液的pH值可以获得白光发射.这项研究为ZnO基质的白光发射材料研究打下了一定的基础.     

C掺杂型NiCr合金薄膜的电性能和微观结构

利用闭合磁场非平衡磁控溅射工艺制备出C掺杂型NiCr合金薄膜电阻材料,获得了电性能优于NiCr合金薄膜的NiCrC薄膜电阻材料.实验结果表明:NiCr薄膜中掺杂C元素后,薄膜的择优取向由Ni(011)变为Ni(111);薄膜的缺陷和应力得以减小;薄膜中C元素具有类石墨性质.     

高热稳定的多孔锐钛矿二氧化钛的制备及表征

以十二烷基胺为模板剂，以廉价的无机钛盐为前驱物，采用模板法水热合成了蠕虫状多孔TiO2粉体，并研究了热处理温度对TiO2粉体的晶相、形貌、微结构和比表面积的影响．结果表明：该法制备的锐钛矿TiO2具有较高的相变稳定性，在高达1000℃煅烧后锐钛矿相仍然为主要晶相，1100℃煅烧后转变为金红石相，比通常TiO2的晶型转变温度提高了300℃左右．在300℃和500℃煅烧后，样品的比表面积分别为138，51m^2／g．多孔TiO2粉体具有高度晶化的锐钛矿纳米晶和高比面积共存的特性，使其在光催化以及光电化学转换方面具有潜在的应用价值．     

用流变相-前驱物热分解法制备R_2O_3(R=La,Y,Gd)纳米粉体

用流变相反应法合成了La,Y和Gd的水杨酸盐前驱物,通过元素分析、热重分析确定的前驱物组成为R(HSal)3(R=La,Y和Gd,HSal=o OHC6H4COO),并对其物相、结构及热分解行为进行了表征.结果显示:在空气中于800℃热分解前驱物,得到的固相残余物为纳米级R2O3粉末;R2O3基本上均为球形的纳米粒子;R2O3的中位粒径(d50)分别为19.3nm(La2O3),53.8nm(Y2O3)和28.6nm(Gd2O3),与X 射线粉末衍射及透射扫描电镜的结果比较吻合.     

铈锆固溶体的水热晶化及抛光性能

以混合氢氧化物固体粉末为前驱体,在一定水热处理温度和时间条件下制备了纳米级的CexZr1-xO2固溶体。XRD分析表明：焙烧前后的固溶体均与面心立方的CeO2的特征峰相符合,说明固溶体属于立方晶系;TEM分析表明：600℃焙烧后的粉体与焙烧前相比,晶界明显,晶型呈立方形;在一定水热处理时间条件下,不同的处理温度对样品的失重率影响较大,在180℃以下时,前驱体晶化不完全,且出现单斜相和四方相的ZrO2,这为水热法制备CexZr1-xO2固溶体的晶化机理研究提供一定的借鉴。经800℃焙烧1．5h的粉体对光学玻璃有较好的抛光性能。相对高温制备样品其焙烧温度低200℃以上,并省去了后期处理过程。     

甲醇与金属离子相互作用的DFT研究

采用量子化学的DFT理论,在B3LYP水平上模拟了光催化H2O还原CO2的目标产物CH3OH与几种金属离子在基态时的相互作用,研究发现相对高价的金属离子在基态低配位数时会使甲醇分子离解,而高配位且电荷被大部分中和后则不会使其离解,中间价态的离子配位数达到4(含)以上则不会使其离解,     

稀土元素掺杂Mn-Zn铁氧体的制备及磁性能

以FeSO4.7H2O、MnSO4.H2O、ZnSO4.7H2O、RE2O3(RE=Y、Nd、Gd、Dy)、HCl为原料,NaOH溶液为沉淀剂、H2O2为氧化剂,采用氧化共沉淀法制备出稀土元素掺杂(RE=Y、Nd、Gd、Dy)Mn-Zn铁氧体(Mn0.5Zn0.5RExFe1-xO4),通过傅里叶变换红外光谱仪(IR),X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对样品进行表征,讨论了稀土元素掺杂的种类和量对样品的结构和磁性能的影响。结果表明:要得到单相尖晶石结构Mn-Zn铁氧体,稀土元素掺杂量应控制在x≤0.02;Mn0.5Zn0.5RExFe1-xO4的晶粒度随掺杂含量x的增大单调减少;掺杂稀土元素Y、Nd对Mn-Zn铁氧体的磁性有削弱作用,不宜掺杂;而少量的稀土元素Gd、Dy掺杂有利于样品的饱和磁化强度的提高,x=0.02时,其饱和磁化强度分别达到最大值26.5和29.3emu/g。     

阴极材料Li1.2Cr0.4Mn0.4O2的制备及其电化学性能

采用溶胶凝胶法制备层状富锂Li1.2Cr0.4Mn0.4O2阴极材料．研究煅烧温度对阴极材料的结构，及电化学性能的影响．利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)等方法对阴极材料的晶体结构、充放电过程中价态的变化、表观形貌、粒径大小等进行分析．结果表明850℃时煅烧后的阴极材料层状结构明显，电化学性能优良．以小放电速度进行恒流(10mA／g)充放电循环，首次放电比容量可以达到280mAh／g，经过40次循环后仍可以达到190mAh／g．研究发现在整个充放电过程中Mn始终保持 4价态，部分Cr作为活性离子价态在 6和 3之间可逆变化．Li1.2Cr0.4Mn0.4O2经过镀银后以大放电速度进行恒流(80mA／g)放电可以达到100mAh／g的比容量．     

聚（2，5－二甲氧基）对苯乙炔导电性研究

利用三种不同的热处理方式，以有机可溶性前聚物获得了导电聚合物聚（２，５－二甲氧基）对苯乙炔，并对导电率的影响因素进行了研究．实验结果表明：酸性介质对前聚物的热消除反应具有明显的催化作用，所得产物具有较高的导电率，并对酸催化反应机理作了初步探讨．共轭聚合物经掺杂后导电率的稳定性与热消除反应程度有关，经适度消除反应，产物的导电率在空气中有较好的稳定性，过度消除反应产物的导电率稳定性下降     

交流阻抗法研究苯酚在Sb3+,Ce3+掺杂SnO2/C/Ti系列电极上的电化学行为

采用溶胶-凝胶法合成Sb3+,Ce3+掺杂SnO2胶体前驱体,分别经XC-72R碳黑吸附后制备出一系列碳载氧化物复合电催化剂.利用电化学交流阻抗法(EIS)测试Sb3+,Ce3+掺杂SnO2/C/Ti系列电极的交流阻抗值及随电位和不同苯酚浓度的变化情况.实验结果表明,随着施加在工作电极的电位升高,苯酚氧化的阻力减小;苯酚浓度越大,钝化膜越厚,苯酚氧化的阻力越大.     

Al2O3纳米粉的湿化学法制备及其形貌控制工艺

以Al2(SO4)3·18H2O和NH3·H2O为原料,采用湿化学沉淀法制备了γ-Al2O3纳米粉,探讨了制备条件和后处理工艺对粉体形貌、粒径分布和团聚状况的影响.结果表明:Al3+浓度为0.8 mol·L-1,氨水pH值为12.0时,可获得粒径为10 nm左右的γ-Al2O3纳米粉;聚乙二醇2000可以促使粉体的粒径分布均匀化和抑制颗粒间团聚体的形成;以正丁醇和正己醇的混合溶剂进行异相共沸蒸馏能有效脱除水份和减小干燥过程中的毛细管力,从而获得疏松的前驱体,经900 ℃煅烧后即得到粒径分布较窄、基本无硬团聚的γ-Al2O3纳米粉.     

锂离子电池正极材料Fe3+掺杂Li1+xV3O8的制备与电化学性能

采用柠檬酸辅助的溶胶-凝胶法制备了Fe^3＋掺杂Li1.1Fe0.05V2．95O8及对比样品LiV3O8正极材料．使用TG—DTA、XRD、FT-IR等手段表征了正极材料的物理化学特性,并采用EIS、恒电流充放电等手段研究了其电化学性能．结果表明：Fe^3＋掺杂LiV3O8与对比LiV3O8相比,能在更低的温度下晶化,能在相同温度、相同时间煅烧下保持更小的晶粒度．Li1.1Fe0.05V2．95O8与对比LiV308相比,特别是大电流下的放电容量有较大的提高,在75mA·g^-1,197mA·g^-1,373mA·g^-1及重新回到75mA·g^-1电流下的初始放电容量分别是307mAh·g^-1,237mAh·g^-1．162mAh·g^-1和302mAh·g^-1．在回复到75mA·g^-1电流后放电容量能非常稳定保持在278．6mAh·g^-1左右,并同时给出了初步的理论解释．     

Co_3O_4/BiOI复合催化剂的制备及其光催化性能

考察了两种方法制备的BiOI光催化剂,结果显示溶剂热法制备的BiOI比液相沉淀法制备的BiOI具有更好的光催化活性.然后,以溶剂热法制备的BiOI采用浸渍法制备了CoOx/BiOI复合催化剂,用X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-vis)漫反射光谱、透射电子显微镜(TEM)等手段对其进行了表征,探讨了煅烧温度,煅烧时间以及Co掺杂量对其光催化性能的影响.结果显示:在300℃煅烧2h,Co的掺杂量为2.0%(Co/BiOI)的条件下,CoOx/BiOI复合物紫外光催化活性最高.结构研究表明,Co是以Co3O4的形式呈针状分布在团聚后的BiOI的表面,这有效地促进了BiOI的光催化性能.