具有三维导电网络结构的锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料的储镁性能研究（英文）

镁二次电池具有安全性高、价格低廉等优点,是一种具有潜在应用前景的高能量密度电池体系.目前,镁二次电池的研究重点之一是寻找合适的电极材料.最近,我们通过水热和热处理相结合的方法成功制备了具有三维导电网络结构的锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料.研究发现,在石墨烯的三维导电网络片层上,均匀分布了粒径小于100 nm的锡纳米颗粒.将锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合材料作为镁二次电池电极材料,当电流密度为15 mA·g~(-1)和300 mA·g~(-1)时,首次放电容量分别达到了545.4 mAh·g~(-1)和238.8 mAh·g~(-1),经过150圈后,容量保持率达到了93%,库伦效率为99%,表现出了较高的电化学活性.研究还发现,镁离子嵌入复合材料中形成镁锡合金,当镁离子脱出后,再次形成锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料,镁离子的脱出和嵌入具有很高的可逆性.这对未来研究设计高性能镁离子电极材料具有十分重要的意义.     

还原氧化石墨烯/TiO2复合材料在钠离子电池中的电化学性能

二氧化钛(TiO₂)作为有前景的钠离子电池负极材料, 具有良好的循环稳定性, 但由于其导电率较低, 而导致容量和倍率性能不佳限制了其实际应用. 本文采用喷雾干燥技术制备了氧化石墨烯/纳米TiO₂复合材料(GO/TiO₂), 通过热处理获得还原氧化石墨烯/TiO₂复合材料(RGO/TiO₂). 电化学测试结果表明, 还原氧化石墨烯改性的RGO/TiO₂复合材料的电化学性能得到显著提升, RGO含量为4.0%(w)的RGO/TiO₂复合材料在各种电流密度下的可逆容量分别为183.7 mAh·g^-1 (20 mA·g^-1), 153.7 mAh·g^-1 (100 mA·g^-1)和114.4 mAh·g^-1 (600mA·g^-1), 而纯TiO₂的比容量仅为93.6 mAh·g^-1 (20 mA·g^-1), 69.6 mAh·g^-1 (100 mA·g^-1)和26.5 mAh·g^-1 (600mA·g^-1). 4.0%(w) RGO/TiO₂复合材料体现了良好的循环稳定性, 在100 mA·g^-1电流密度下充放电循环350个周期后, 比容量仍然保持146.7 mAh·g^-1. 同等条件下, 纯TiO₂电极比容量只有68.8 mAh·g^-1. RGO包覆改性极大提高了TiO₂在钠离子电池中的电化学嵌钠/脱钠性能. RGO包覆改性技术在改进钠离子电池材料性能中将有很好的应用前景.     

水热法合成氧化亚钴纳米粒子/石墨烯复合材料及其储锂性能研究

针对目前的锂离子电池负极材料存在比容量低、循环稳定性差等问题,本工作发展了简单、有效的方法合成氧化亚钴纳米粒子与石墨烯的复合材料（CoO/RGO）.采用氧化石墨（GO）和Co（NO₃）₂作为原料,先用水热路线制备了前驱体,再将其在氮气气氛下热处理,最终得到CoO/RGO复合材料.存在于石墨烯表面的CoO纳米粒子可以有效地阻止石墨烯片层的聚集,同时石墨烯片层的相互连接能够形成三维的空间网络,提高复合材料的导电性.将合成的CoO/RGO复合材料作为负极,以锂片作为正极,组装成纽扣电池.电化学测试表明,在电流密度为100 mA·g^-1的条件下,初始比容量放电比容量高达1312.6 mAh·g^-1,在10000 mA·g^-1的大电流密度下,经过300圈循环后,其比容量仍然可以达到557.4 mAh·g^-1.这表明CoO/RGO复合材料具有高的比容量、优异的倍率性能及循环稳定性,这归因于3D网状结构能够避免在锂离子的嵌入/脱出过程中材料的结构被严重破坏.     

锗酸锌纳米棒@石墨烯复合负极材料的制备及储锂性质

以二氧化锗和二水合醋酸锌为原料,采用水热法制备了锗酸锌纳米棒,并将其与氧化石墨烯复合,制备了石墨烯包覆的锗酸锌纳米棒三维复合材料. SEM等测试表明,锗酸锌纳米棒均匀地穿插在石墨烯片中,阻止了石墨烯片之间相互堆垛,而石墨烯片层之间相互连接,形成三维的空间导电网络,提高了材料的电子导电性.电化学测试表明,石墨烯片作为稳定的框架,能够有效缓冲活性物质在脱嵌锂过程中产生的体积变化,在500 mA·g^-1电流密度下循环190次后, Zn₂GeO₄@RGO复合材料的嵌锂容量仍有1189.5 mAh·g^-1;在3.2 A·g^-1的大电流密度下,嵌锂容量达到449.5mAh·g^-1,表明该复合材料具有优异的长循环稳定性和良好的倍率性能.     

纳米CoFe2O4/GNS负极制备及其电化学性能研究

采用溶剂热法一步合成纳米尺寸CoFe₂O₄/GNS复合材料（直径约为15 nm）,其颗粒尺寸均一,且均匀分散于石墨烯表面. 电化学测试结果表明,该复合物电极具有良好的循环和倍率性能,500 mA·g^-1电流密度下100周期循环比容量稳定在709 mAh·g^-1, 容量保持率高达95.8%;2 A·g^-1电流密度,其比容量仍高达482 mAh·g^-1.     

三维多级孔类石墨烯载三氧化二铁锂离子电池负极材料

采用简单的水解、热处理方法合成三氧化二铁（Fe₂O₃）负载在三维多级孔类石墨烯（3D HPG）上的复合材料. 3D HPG有效的导电网络有利于负载纳米Fe₂O₃,使其呈均匀分散状态,并有效增强纳米复合物的导电率,提高Fe₂O₃利用率,抑制纳米Fe₂O₃的团聚,从而制得稳定、高性能的锂离子电池负极材料. Fe₂O₃-3D HPG电极在50 mA·g^-1电流密度下首次放电容量达1745 mAh·g^-1,50周期放电容量保持于1095 mAh·g^-1.     

均匀负载氧化镍纳米颗粒多孔硬碳球的制备及其高性能锂离子电池负极材料应用

利用水热法制备了粒径为90-130 nm的多孔硬碳球, 并通过浸渍与煅烧的方法制备了硬碳球均匀负载纳米氧化镍颗粒(~10 nm)复合材料. 硬碳球的表面官能团和内部的微孔保证了氧化镍颗粒在硬碳上的均匀分布. 在100 mA·g^-1的电流密度下, 复合材料电极首次充电比容量高达764 mAh·g^-1; 在100 mA·g^-1的电流密度下循环100 个周期后电极充电比容量保持在777 mAh·g^-1, 容量保持率为101%; 800 mA·g^-1电流密度下电极的充电比容量达380 mAh·g^-1, 显示复合材料电极具有优异的循环性能和倍率性能. 硬碳的表面官能团和内部微孔为氧化镍提供了优先形核位点, 保证了二者的牢固结合, 使复合材料获得了“协同效应”, 从而使复合电极具备更短的锂离子扩散路径、更高的电导率和更多的锂离子脱嵌位点. 这种方法还可用于制备硬碳/其他金属氧化物复合材料.     

组氨酸功能化石墨烯量子点@纳米硅负极材料的制备及电化学性能研究

以柠檬酸和组氨酸混合物为碳源采用高温热解法制备组氨酸功能化石墨烯量子点（CH-GQD）.CH-GQD是由平均尺寸仅为3.5 nm的石墨烯片组成,片的边缘含有丰富亲水基团,产品极易溶于水,具有强而稳定的荧光发射.将CH-GQD包覆于硅纳米粒子表面得到石墨烯量子点@硅复合物,以此复合物电极为负极、金属锂片为正极装配锂电池,并测试其电化学性能.研究表明,CH-GQD的引入使硅负极的电子转移阻抗下降超过14.7倍,电极与电解质之间的锂离子扩散系数提高310倍,减少了因硅与电解液分子发生副反应造成的储锂容量迅速衰减.CH-GQD@Si电池在50和1000 mA·g^-1恒电流下首次放电容量分别是3325和1119 mAh·g^-1.在100 mA·g^-1电流密度下循环100圈放电容量仍保持1454.4 mAh·g^-1.CH-GQD@Si的电池行为明显优于硅负极和柠檬酸和丙氨酸热解产生石墨烯量子点（CA-GQD）改性后的硅负极.由于CH-GQD和CA-GQD在结构上仅相差一个咪唑边缘基团,上述结果还证明咪唑基对提高复合物电极电化学性能发挥了重要作用.     

芘基共轭微孔聚合物用于锂离子电池电极材料性能研究

共轭微孔聚合物由于其高的比表面积、优良的物理化学稳定性以及沿分子链延伸的共轭结构等特点,使其在锂离子电池电极材料方面具有巨大的应用前景.本工作以四溴芘和对苯二硼酸为构建单元,通过Suzuki偶联反应合成了具有高比表面积的芘基共轭微孔聚合物PyDB,并研究了其作为锂离子电池电极材料的电化学性能.当PyDB用作锂离子电池正极材料时,在50 mA·g^-1的电流密度下,放电容量达到163 mAh·g^-1,即使在3000 mA·g^-1的电流密度下仍具有62 mAh·g^-1的可逆容量,在100 mA·g^-1的电流密度下循环300次仍具有167 mAh·g^-1的容量.当该聚合物用作负极材料时,在50 mA·g^-1电流密度下的放电容量达到495 mAh·g^-1,在200 mA·g^-1的电流密度下循环300次,仍具有245 mAh·g^-1的容量.PyDB优异的电化学性能主要归因于其延伸的共轭结构和高比表面积的多孔结构,大的共轭结构有利于分子链的掺杂反应和电子传导,高比表面积的多孔结构有利于提供大量的活性位点并促进离子的迁移.     

碳空心球/硫复合材料制备和电化学性能研究

采用PMMA为模板制备碳空心球材料,并以碳空心球材料为导电骨架与硫材料复合制得碳空心球/硫复合材料. SEM和TEM照片显示,硫材料能均匀地填充在碳空心球的孔道和腔体内部. 采用恒电流充放电测试碳空心球/硫复合电极的电化学性能. 结果表明,在100 mA·g^-1、500 mA·g^-1、1 A·g^-1、2 A·g^-1 和5 A·g^-1电流密度下,碳空心球/硫复合电极可逆放电容量分别为1145 mAh·g^-1、824 mAh·g^-1、702 mAh·g^-1、586 mAh·g^-1和395 mAh·g^-1,呈现出较优异的倍率循环寿命.     

盐湖镁资源的开发和利用*

我国盐湖镁资源品位高、储量大、易于开采,但目前的开发利用明显滞后,在一定程度上影响了盐湖其它资源的可持续开发和综合利用。本文针对我国盐湖镁资源的特点,综述了和盐湖镁资源开发利用相关的氢氧化镁、氧化镁、金属镁、镁合金、氯氧镁水泥和镁质晶须的开发及研究进展,并对我国盐湖镁资源的开发利用提出了一些建议。     

XPS study of the effect of aluminium on the atmospheric corrosion of the AZ31 magnesium alloy

The surface characteristics and corrosion behaviour of the AZ31 magnesium alloy exposed to a high relative humidity (RH) atmosphere were investigated. During the first 15 days of humidity test at 98% RH and 50 °C, a significant increase of magnesium carbonate and a decrease of magnesium oxide were detected on the surface film by XPS; after this stage, increased exposure times did not produce substantial changes on the relative amounts of these compounds. The surface film of commercially pure magnesium, also examined for comparison purposes, revealed more magnesium carbonate and less magnesium oxide compared with the AZ31 alloy. Unlike the AZ31 alloy, the surface of pure Mg disclosed almost complete substitution of MgO by magnesium carbonate after 30 days of exposure time. Mass gain values of tested specimens and scanning electron microscope characterisation of corroded surfaces indicated lower corrosion susceptibility of the AZ31 alloy compared with the commercially pure Mg, suggesting superior chemical stability of the oxide/hydroxide film formed over the magnesium–aluminium alloy surface. XPS and energy dispersive X‐ray (EDX) analyses did not revealed any substantial enrichment of aluminium in the corrosion products film on the AZ31 alloy after 30 days of testing. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

New solid compounds of Tb(III), Ho(III), Er(III) and Yb(III) with chrysin

The time required for maximum hydration of MgO obtained from the calcination of magnesite was determined. The MgO samples were hydrated for different time intervals in both water and magnesium acetate. A thermogravimetric analysis (TG) method was used to determine the degree of hydration to Mg(OH)₂. Increasing the hydration time, the degree of hydration of MgO and surface area of the formed Mg(OH)₂ increased. A leveling effect was observed on the percentage Mg(OH)₂ obtained from hydration in magnesium acetate, and an optimum amount of 85% was obtained after 500 min. For the hydration in water, the leveling effect was only observed after 800 min giving a maximum of 65% Mg(OH)₂.     

二茂镁的原位合成及其与羰基化合物的反应

研究了通过萘锂还原法制得的活性镁与环戊二烯原位合成环戊二烯基镁(Cp~2Mg)的方法。Cp~2Mg的存在是由它与醛酮反应生成富烯得到证实。此法产率高, 方法简单, 条件温和。     

一种制备双格氏试剂-1，4-亚苯基双氯化镁的方法

格氏试剂是有机和金属有机合成中一类重要反应中间体,但是某些卤化物很难与商品镁粉进行格氏反应,例如,芳基氯化物、乙烯基氯化物、烷基氟化物等。近年来,先后出现了一些制备活性镁的方法。Rieke 等于四氢呋喃中在碘化钾存在下,用金属钾还原无水氯化镁制得活性镁:Bogdanovic 等用催化加氢制备的活性氢化镁热分解,得到活性镁;我们曾用蒽镁真空热分解制得活性镁。这类     

氧化镁两步法制备阻燃型氢氧化镁

以氯化镁焙烧生成的氧化镁为原料,采用两步法即先水化后水热的方法制备出六方片状氢氧化镁。考察了水化时间、水热时间和温度及水热添加剂氢氧化钠浓度对氢氧化镁材料形貌的影响。研究表明,水化时间超过3h,氧化镁水化率基本不变,水热温度越高对晶体形貌改善越大,水热时间的延长可促进晶体粒径及厚度的增加,但是对晶体的宽厚比改变不大。水热添加剂氢氧化钠浓度的增加可明显地提高晶体结晶度,减小晶体微观内应变,提高粉体分散性。     

Solubilities of Magnesium Sulfite

Literature data of solubility of MgSO₃ in water and in aqueous solutions of MgSO₄ have been correlated. Magnesium sulfite forms hexahydrate (stable below 40°C) and trihydrate (above 40°C), nevertheless, metastable hexahydrate can precipitate at temperatures significantly higher than this transition temperature. Magnesium sulfate increases the solubility of the sulfite. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

氧化镁两步法制备阻燃型氢氧化镁

以氯化镁焙烧生成的氧化镁为原料,采用两步法即先水化后水热的方法制备出六方片状氢氧化镁。考察了水化时间、水热时间和温度及水热添加剂氢氧化钠浓度对氢氧化镁材料形貌的影响。研究表明,水化时间超过3 h,氧化镁水化率基本不变,水热温度越高对晶体形貌改善越大,水热时间的延长可促进晶体粒径及厚度的增加,但是对晶体的宽厚比改变不大。水热添加剂氢氧化钠浓度的增加可明显地提高晶体结晶度,减小晶体微观内应变,提高粉体分散性。     

Quantitative thermogravimetric analysis of binary mixtures

Thermogravimetric analysis is used to determine the amounts of Mg(OH)₂ and Mg(CH₃COO)₂in a mixture thereof. The application and suitability of different analysis methods are discussed. In the first method the mass losses in the temperature ranges as indicated by the decomposition of the pure compounds were used. Results obtained using these temperature ranges were unusable. The percentage mass losses due to the decomposition of Mg(OH)₂ and Mg(CH₃COO)₂ were then determined in a second method using the minimum in the derivative mass vs. temperature curves. The results obtained by this method compared well with the actual values for mixtures containing more than 15% magnesium acetate. The third method employed the total experimental mass loss of both decomposition reactions. The results obtained using this method compared well to the actual values, giving a R ² value of more than 0.99. This method of using the total mass losses can however only be used for binary mixtures that consist only of magnesium hydroxide and magnesium acetate. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.