MnO2 /聚苯胺复合材料的制备和性能

以δ-MnO₂为前驱体,通过酸处理后引入苯胺并聚合,得到了MnO₂ /聚苯胺复合材料。经XRD分析表明,在本研究条件下,经酸处理后的δ-MnO₂晶型由δ型转变为α型,而在随后的苯胺引入及其聚合步骤中MnO₂晶型均不再改变。以200 mA·g^-1的电流进行恒电流充放电性能测试,结果显示,MnO₂ /聚苯胺复合材料的充放电容量达到160.2 mA·g^-1,与     

碳螺旋纤维/MnO2复合材料的电化学性能

利用电泳沉积法(EPD)制备碳螺旋纤维基MnO_2@CMC复合材料,采用电子扫描电镜、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)对其形貌和结构进行表征并测试其电容性能,结果显示:当电位差扫描速率为5 m V·s-1时,充放电容量较高,可达115F·g-1,在0.2 A·g-1的扫描电流下,循环200圈后电容量为96.7 F·g-1,为起始电容量的89.5%,表现出良好的电容保持率和循环稳定性。     

基于铜基底的TiO2纳米管阵列储锂性能

研究了基于铜基底的TiO₂纳米管阵列直接作为锂离子电池电极的储锂性能。以铜基底上生长的Cu(OH)₂纳米棒阵列为模板, 采用自牺牲模板法, 通过外向包覆与内向刻蚀, 制备了非晶态的TiO₂纳米管阵列, 然后将其在500℃下退火处理4 h, 获得锐钛矿型TiO₂纳米管阵列。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电镜、热重分析对样品进行表征;采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗谱测试对退火前后TiO₂纳米管阵列的电化学性能进行研究。结果表明:与非晶态的TiO₂纳米管阵列相比, 锐钛矿型TiO₂纳米管阵列吸附水的含量低, 结晶度高, 电荷迁移阻力小, 锂离子扩散系数大, 结构稳定, 具有更好的循环性能和倍率性能;在0.2 C下, 其首次放电比容量为353 mAh·g^-1, 经过40次循环后的放电比容量仍为243 mAh·g^-1, 在8C下的放电比容量为90 mAh·g^-1。     

网格结构SnO2纤维的制备及其储锂性能

采用静电纺丝技术由不同浓度纺丝液制备了SnO_2-PVP纤维,并分别在氩气和空气中煅烧后获得SnO_2纤维和SnO_2-C纤维。物化性能表征表明所合成的SnO_2纤维及SnO_2-C纤维具有特殊的网格结构,存在较多空隙能有效缓冲SnO_2充放电过程中剧烈的体积变化,因而样品具有比SnO_2纳米颗粒更好的储锂性能。SnO_2-C纤维中含有较多的C具有较好的倍率性能,但放电容量较低。SnO_2纤维具有较高的放电容量,同时具有较好的循环稳定性。在电流密度为0.4、0.8、1.6、2.4和4 A·g-1,10次循环后放电容量分别达到1 372、832、685、642和599 mAh·g~(-1),且当电流密度回落至0.4 A·g-1时放电容量可恢复到1 113 mAh·g-1;另外在电流密度1.6 A·g-1下充放电200次后纤维的放电容量仍可达到613 mAh·g~(-1)、库伦效率接近100%,表现出极好的倍率性能和循环稳定性。     

MWCNT@SiO_2纳米同轴电缆的制备及储锂性能

以多壁碳纳米管(MWCNT)为模板,通过正硅酸乙酯(TEOS)的水解缩聚反应制得MWCNT@SiO2纳米同轴电缆.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试对样品的形貌、结构及电化学性能进行表征.结果表明,MWCNT表面包覆了一层厚度均匀的多孔SiO2层,利于其获得较好的储锂性能.作为锂离子电池负极材料,MWCNT@SiO2纳米同轴电缆表现出了较高的比容量和较好的循环性能.在100 m A/g电流密度下经过80次循环,MWCNT@SiO2纳米同轴电缆的放电比容量仍高达431.7 m A·h/g,高于石墨材料的理论比容量(372 m A·h/g).     

NiO/MnO2分级纳米片阵列复合材料的制备与超电容性能

通过化学浴沉积和水热法在泡沫镍上制备了NiO/MnO₂分级纳米片阵列复合材料,XRD和SEM测试表明NiO纳米片垂直生长在泡沫镍上,交叉形成网状阵列结构;MnO₂纳米介孔泡沫进一步生长在NiO纳米片两侧,与NiO形成了壳核式的复合结构。循环伏安和恒流充放电测试发现,NiO/MnO₂分级纳米片阵列复合材料的电化学性能相比复合前得到明显改善,在1 A·g^-1的电流密度下,比电容提高至1 297 F·g^-1;2 A·g^-1下循环1 000次,比电容保持率高达97%,比电容和循环性能的改善是由于分级纳米片阵列复合结构方便了电解液传质,扩大了活性材料与电解液的接触,促进了赝电容反应,提高了NiO和MnO₂的结构稳定性。     

N 掺杂TiO2光催化剂的制备及其可见光活性研究

A visible-light-active photocatalyst was prepared by calcination of the hydrolysis product of tetrabutyl titanate with ammonia as precipitant. The photocatalyst was characterized by X-ray diffraction (XRD), UV-Vis diffuse reflection spectra (DRS), thermal gravimetric-differential thermal analysis (TG-DTA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscope (SEM). The color of the photocatalyst was yellow and could absorb light wavelength under 550 nm as measured by DRS. The catalyst calcined at higher temperature will give lower absorbance for visible light. Structures of the sample were characterized mainly to be anatase by XRD except for the sample calcined at 700 ℃ which gave mixtures of anatase and rutile. TG-DTA results showed that temperature for anatase formation was 415 ℃. XPS results showed that doped-nitrogen was presented in the sample, they are important to show visible-light absorbency. The photocatalytic activities were evaluated using methyl orange and phenol as model pollutants, the results showed that over 90% of phenol could be degraded under visible light using N/TiO₂ as the catalyst after 4 hours reaction. Almost the same activity was found for the TiO₂ photocatalyst calcined at different temperature under sunlight but activities were different when the treatment was under UV light.     

钨掺杂对锂离子电池LiNiO2正极材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了钨掺杂镍酸锂正极材料(LiNi_(1-x)W_xO_2,x=1%、3%),研究了钨掺杂对LiNiO_2正极材料电化学性能的影响。结果表明,钨掺杂明显地改善了LiNiO_2的充放电循环性能,在100 mA·g~(-1)的电流密度和2.5～4.5 V电压范围的测试条件下,LiNi_(0.99)W_(0.01)O_2材料循环400次后的容量保持率为62.51%,而LiNiO_2在相同循环条件下的保持率仅为47.06%。同时,钨掺杂也提升了LiNiO_2的充放电倍率性能,掺杂材料在每一个倍率下放电比容量均高于未掺杂材料。     

三维花状Fe2（MoO4）3微米球的水热制备及电化学性能

以FeCl₃·7H₂O和Na₂MoO₄为原料,采用水热合成法制备三维花状Fe₂（MoO₄）₃微米球。探讨不同合成温度对样品形貌的影响,利用XRD、SEM和EDS等分析技术对样品的结构、形貌进行了表征,对该材料的电化学性能进行了测试。结果表明：Fe₂（MoO₄）₃微米球是由二维纳米片自组装而成的花状结构,合成温度为160℃时,制备的样品具有良好的电化学性能,当电流密度为100mA·g^-1,首次放电比容量为1431mAh·g^-1;并具有较好的循环性能和倍率性能。并对160℃合成样品表现较好电化学性能的原因进行了探讨。     

Gd-N共掺杂SrTiO3/TiO2复合纳米纤维制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO_2纳米纤维为基质和反应物,结合一步水热法制得Gd-N共掺杂SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对其微观结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明:SrTiO_3和TiO_2形成异质结能够使光生电子和空穴得到很好的分离,而Gd-N共掺杂产生新带隙,可以拓宽光谱响应范围至可见光区,并引起晶格缺陷,成为光生电子-空穴对的浅势捕获阱。Gd-N共掺杂与异质结的协同作用有效提高了SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维的可见光催化活性。     

Co3V2O8/石墨烯复合负极材料的合成及其储锂性能

以石墨烯为基底,CoCl2·2H2O和NH4VO3为原料,采用水热结合热处理方法合成了Co3V2O8/石墨烯复合电极材料;采用XRD、Raman、XPS、SEM、(HR-)TEM和恒电流充放电等对材料进行了结构表征与电化学性能测试。结果表明:Co3V2O8/rGO复合材料表现出优异的放电比容量、优秀的倍率性能和稳定的循环性能(当电流密度为200 mA·g^-1,经过100次循环后,可逆放电比容量为1208 mAh·g^-1);Co3V2O8/rGO电极材料表现出优异的倍率和循环性能可以归因于:独特的石墨烯包覆结构可以有效地提高材料的导电性和增强结构的稳定性、缓解Co3V2O8粒子在循环过程中的聚结和膨胀现象;此外,Co3V2O8纳米颗粒均匀地嵌在石墨烯层间防止了石墨烯片层间的堆叠。     

水热法制备锂电池正极材料o-LiMnO_2及其碳纳米管改性

Mn Cl2、Li OH、EDTA和Na Cl O混合溶液一步水热反应合成锂离子电池正极材料正交LiMnO2(o-LiMnO2),进一步在反应体系中添加碳纳米管(CNTs)制备碳纳米管改性的o-LiMnO2(o-LiMnO2/CNTs复合材料)。采用X-射线衍射和扫描/透射电镜表征产物的晶体结构、微观形貌,循环伏安法和恒流充放电测试得活性材料电化学性能。结果表明,体系中nLi∶nMn控制为8∶1,在180℃反应24 h得到目标产物;反应体系中添加CNTs形成复合材料可降低o-LiMnO2颗粒粒径、提高导电率。o-LiMnO2首次放电容量为76.0 m Ah·g-1,100周后容量保持为124.1 m Ah·g-1;o-LiMnO2/CNTs复合材料首次及100周放电容量(基于o-LiMnO2/CNTs的质量)分别高达94.1和159.8 m Ah·g-1。     

水热法制备锂电池正极材料o-LiMnO2及其碳纳米管改性

MnCl₂、LiOH、EDTA和NaClO混合溶液一步水热反应合成锂离子电池正极材料正交LiMnO₂(o-LiMnO₂),进一步在反应体系中添加碳纳米管(CNTs)制备碳纳米管改性的o-LiMnO₂(o-LiMnO₂/CNTs复合材料)。采用X-射线衍射和扫描/透射电镜表征产物的晶体结构、微观形貌,循环伏安法和恒流充放电测试得活性材料电化学性能。结果表明,体系中n_Li:n_Mn控制为8:1,在180℃反应24h得到目标产物;反应体系中添加CNTs形成复合材料可降低o-LiMnO₂颗粒粒径、提高导电率。o-LiMnO₂首次放电容量为76.0mAh·g^-1,100周后容量保持为124.1mAh·g^-1;o-LiMnO₂/CNTs复合材料首次及100周放电容量(基于o-LiMnO₂/CNTs的质量)分别高达94.1和159.8mAh·g^-1。     

中空分级结构Fe3O4@C/rGO复合材料的合成及其储锂性能

以氧化石墨烯(GO)为基底,Fe(NO_3)_3·9H_2O、异丙醇、甘油为原料,通过溶剂热法和后续热处理过程2步合成了Fe_3O_4@C/rGO复合材料,实现了碳包覆的Fe_3O_4纳米粒子自组装形成的分级结构空心球在氧化石墨烯片上的原位生长。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和恒流充放电等手段分析了材料的物理化学性能与储锂性能。结果表明,该复合材料在5.0 A·g~(-1)的电流密度下,仍有437.7 mAh·g~(-1)的可逆容量,在1.0 A·g~(-1)下循环200圈后还有587.3 mAh·g~(-1)的放电比容量。这主要归因于还原态氧化石墨烯(rGO)对碳包覆Fe_3O_4分级空心球整体结构稳定性和导电性的提高。     

核壳结构MoOx/C微球的制备及储锂性能

采用水热法合成了MoO_3/酚醛树脂前驱体,然后在空气中进行煅烧处理,成功制备了一种新型核壳MoOx/C微球。对材料的晶体结构、形貌和元素价态进行分析表明,该材料的主要成分是单斜相MoO_2、正交晶系MoO_3和碳。树脂在空气中的煅烧碳化将MoO_3/酚醛树脂前驱体中的六方晶系的MoO_3还原为单斜相MoO_2。其中少量的MoO_2会在空气中重新被氧化成正交晶系的MoO_3,形成了MoO_2/MoO_3异质结构。在这一系列反应的综合作用下,形成这种表面有裂纹的核壳MoOx/C微球复合材料。将该材料用作锂离子电池负极材料,表现出了循环稳定性高、倍率性能好等优异的电化学性能。在100 mA·g-1的电流密度下充放电循环100次之后,可逆容量达640.6 mAh·g-1。     

新生态二氧化锰的性质及pH值影响除砷效果的研究

Fresh MnO₂ was prepared by oxide reduction using KMnO₄ and MnSO₄. The structure and property of the products were characterized by TEM, SEM, XRD and BET, and the effect of pH value was studied on the removal of both As(Ⅴ) and As(Ⅲ). The results show that δ-MnO₂ is spherical, its specific surface is 325 m²·g^-1 with lots of hydroxyl on the surface. Adsorption of fresh MnO₂ of As(Ⅲ) was a corporate action of both oxide reaction and electrostatic adsorption, but the adsorption of As(Ⅴ) was due to electrostatic and anion exchange adsorption.     

含氧空位的氟掺杂二氧化锰助力稳定锌离子电池

将无机盐NH₄F加入到MnO₂的前驱体溶液中,通过高效、简单的一步水热法制备了具有氧缺陷的F掺杂α-MnO₂纳米棒(记为F-MnO₂)。氧空位和F掺杂对提高F-MnO₂的导电性、促进离子扩散、提高倍率性能起着至关重要的作用。另外,由于F掺杂,形成了F—Mn键,这可以有效地抑制放电产物中Mn³⁺的Jahn-Teller畸变,从而提高结构的稳定性。得益于这些协同效应,组装的Zn||F-MnO₂全电池在0.5 A·g^-1下,首圈放电比容量高达274 mAh·g^-1,且具有较长的循环寿命和优异的倍率性能。同时,通过循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)曲线证明了F-MnO₂的储能机制为H⁺和Zn²⁺的共嵌入/脱出过程。