LaNiO3/Pd复合薄膜电极材料在碱性溶液中的电化学行为研究

用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上沉积制备金属Pd膜、LaNiO3单层膜和Pd/LaNiO3复合薄膜,利用XRD,SEM,EDS能谱、四元探针和电化学方法系统研究了退火处理和表面覆Pd对Pd/LaNiO3复合薄膜电极的相组织结构、表面形貌、电学以及电化学储氢行为的影响。结果表明,700℃退火1 h后,LaNiO3薄膜具有结晶度较佳的钙钛矿型菱方结构组织和最小的电阻率(0.79 mΩ·cm),退火温度高于800℃后,LaNiO3菱方型结构组织开始分解,电阻率增加。LaNiO3薄膜在空气中退火后其表面化学吸附氧转变为晶格氧,导致LaNiO3薄膜氧元素含量明显增加。电化学测试结果表明,在碱液中金属Pd膜具有良好的析氢电催化活性和较好的电化学储氢性能,其最大放电容量为130 mAh·g-1。退火态LaNiO3单膜电极放电容量很小(27 mAh·g-1),当表面覆Pd后退火态LaNiO3/Pd复合薄膜电极放电容量增加至181 mAh·g-1,扣除其表面Pd膜吸氢容量后LaNiO3薄膜电极的实际放电容量最高达到400 mAh·g-1。LaNiO3表面镀Pd后能极大改善和提高LaNiO3薄膜电极的电催化活性和电化学储氢容量。     

溅射功率对氧化锡薄膜结构和电化学性能的影响

应用射频磁控溅射技术在硅基底上制备氧化锡薄膜,着重研究溅射功率对薄膜结构和电化学性能的影响.XRD,SEM分析及恒电流充放电测试表明,随着溅射功率的增大,薄膜的结晶程度提高;生长速率和晶粒尺寸增大;电池的贮锂容量减少,且首圈不可逆容量损失增大.溅射功率对薄膜的电化学性能有较大的影响.     

钆对La-Mg-Ni系A_2B_7型储氢合金微观结构和电化学性能的影响

用高频感应熔炼方法制备了稀土系A2B7型La0.83-xGdxMg0.17N i3.05Co0.3A l0.15(x=0~0.5)储氢合金,在Ar气氛中和1173 K下对铸态合金进行退火处理,通过X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析方法(EPMA)和电化学测试等分析方法系统研究了稀土Gd部分替代La元素对合金微观组织和电化学性能的影响规律。研究结果表明,合金退火组织主要由Ce2N i7型、Gd2Co7型、Pr5Co19型、PuN i3型和CaCu5型相组成,稀土Gd元素能有效减少和抑制退火组织中CaCu5型相的形成,随Gd含量x增加,合金相组成中A2B7型(Ce2N i7和Gd2Co7型)相丰度呈先增加后减小的规律,当x=0.2时其相丰度最大(91.0%)。合金的PCT吸氢平台压随Gd含量的增加而升高,x=0.5时吸氢平台压力接近0.1 MPa,x=0.2时合金的吸氢量达到最大值1.34%。电化学测试分析表明,随Gd含量x的增加,合金电极最大放电容量和容量保持率均呈先增加后减小的规律,适量的Gd元素可明显改善合金的综合电化学性能。当x=0.2时,合金电极放电容量达到最大值392.9 mAh.g-1,经100...     

焙烧温度对CeO2改性Pd/Al2O3甲醇分解催化剂性能的影响

考察了焙烧温度对Pd/Al2O3和CeO2改性Pd/Al2O3甲醇分解催化剂反应性能的影响.在300℃～700℃范围内焙烧,Pd/Al2O3和Pd/CeO2/Al2O3催化剂的活性都呈现出先升高后降低的趋势.XRD结果表明高温焙烧时活性组分Pd在γ-Al2O3载体表面发生聚集是Pd/Al2O3催化剂活性降低的原因,而XPS结果却表明,Pd在CeO2改性γ-Al2O3载体表面的浓度与Pd/CeO2/Al2O3催化剂的活性变化并非呈现一致关系,TPR表明活性组分Pd和助剂CeO2在γ-Al2O3上产生了一定的相互作用.从而认为Pd的分散度以及Pd和CeO2之间的相互作用共同决定催化剂的甲醇分解性能.     

La-Nd-Y-Ni系A5B19型退火合金的相结构及储氢与电化学性能研究

稀土元素对超点阵结构RE-Mg(Y)-Ni系AB_3.0-4.0型合金的储氢和电化学性能具有重要的影响。制备了新型A₅B₁₉型La-Y-Ni系退火合金La_0.4-xNd_xY_0.6Ni_3.52Mn_0.18Al_0.1(x=0～0.4),利用XRD,SEM,XPS,气-固反应储氢及电化学方法系统研究了Nd对合金相组成、储氢性能和电化学性能的影响规律和作用,并观察分析了电极表面的腐蚀形貌与产物组成。结果表明：随Nd元素增加,合金中A₅B₁₉型主相丰度逐渐提高,其中3R-Ce₅Co₁₉型相丰度达到70%。该合金具有良好的气体吸氢动力学和储氢PCT曲线平台特性。随Nd元素增加,合金最大储氢量达到1.38%～1.46%(质量分数),吸氢平台压从0.02 MPa逐渐升高至0.064 MPa。电化学分析表明：含Nd合金电极具...     

Pd/Mm(富铈稀土)薄膜电极在KOH溶液中的电化学行为

利用磁控溅射法制备了Pd/Mm(Mischmetal)混合稀土薄膜,采用X射线衍射、AFM及循环伏安和交流阻抗谱等电化学测试技术研究了Pd/Mm稀土薄膜的晶体结构、表面形貌及其在KOH溶液中的电化学行为.结果表明,Pd/Mm薄膜表面的Pd层由纳米级的孤岛状颗粒构成,颗粒大小为100～200 nm.循环伏安法研究表明,氢的电化学氧化和还原均通过表面Pd金属层进行.Pd/Mm稀土薄膜电极的交流阻抗图由两个容抗弧组成,低频区的容抗弧对应氢在电极中的固态扩散过程,而高频段的容抗弧对应氢在电极表面的电化学还原过程,其中氢在薄膜电极内部的扩散是速率控制步骤.     

CuF2/MoO3/C复合正极的电化学阻抗谱研究

采用球磨方法制备了CuF2/MoO3/C复合材料电极,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法表征与观察复合材料的结构与形貌,测试了电极的电化学性能.结果表明,球磨CuF2和MoO3晶粒的尺寸为200～300 nm.CuF2/MoO3/C复合电极10 mA.g-1电流密度首次放电容量为647 mAh.g-1,但随之复合材料循环寿命迅速衰减.循环伏安曲线首次放电,2.2 V左右出现了一个还原峰,第2、3周期该还原峰电位升至3.2 V左右.CuF2/MoO3/C复合电极的Nyquist图由高、中频区两个半圆串接和一条斜线组成.放电过程,高频区半圆相应于锂离子扩散多层SEI膜,还与电极材料与集流体的接触有关;中频区半圆与CuF2和MoO3及C的肖特基接触有关;低频区斜线反映扩散传递过程.CuF2/MoO3/C电极电荷传递阻力较大,这可能也是CuF2/MoO3/C电极容量较快衰减的原因.     

Pt/Au/Fe3O4的制备及其电化学性能

以制得的纳米Fe₃O₄颗粒作为载体,用还原法将还原出的Au与Pt分别负载到Fe₃O₄颗粒表面,制得纳米Pt/Au/Fe₃O₄复合材料。对Pt/Au/Fe₃O₄进行紫外可见光吸收光谱、透射电子显微镜、X射线衍射及光电子能谱等物理表征,结果表明,Au与Pt均匀地沉积到了Fe₃O₄纳米颗粒表面。对纳米Pt/Au/Fe₃O₄复合材料进行循环伏安扫描,当H₂PtCl₆的加入量达到8 mL时,Pt/Au/Fe₃O₄催化性能最佳;正扫电流峰i_p与扫描速率的平方根v^1/2线性相关,Pt/Au/Fe₃O₄催化氧化甲醇的过程受扩散控制;对催化剂进行201次循环伏安扫描,催化剂仍然能保持较好的催化性能且稳定性良好。因此,所合成催化剂Pt/Au/Fe₃O₄是一种具有良好化学稳定性的阳极催化剂材料。     

稀土对Ti-Zr-V-Cr-Ni合金微观结构和电化学性能的影响

研究了稀土对Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3合金的微观结构和电化学性能的影响。结果表明,Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3和Ti0.17Zr0.08V0.35Cr0.1Ni0.3RE0.05(RE分别代表La,Ce,Pr,Nd和混合稀土)合金均由主相为体心立方结构的钒基固溶体相和少量六方结构的C14 Laves相组成;在合金中加入稀土元素,同时增大合金中两相的晶胞体积。镧和其他金属元素结合形成新相分布于合金中。添加稀土元素可以改善合金电极的活化性能。镧的添加降低了合金电极在60 mA.g-1下的最大放电容量,但对其理论放电容量几乎没有影响;合金的放电容量对温度的变化比较敏感,过高的温度使其容量发生衰减,含稀土元素的合金电极在323 K温度下放电容量达到最大值。稀土对合金电极的荷电保持率产生不利影响,镧、钕和混合稀土的添加能够改善合金电极的倍率放电性能。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及其电化学性能

以Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2(2)和Li2CO3为原料,在空气气氛中,经过高温热处理工艺制备了高结晶度的锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(1)。正交试验确定最佳工艺条件为:2 0.3 mol,n(Li):n(2)=1.2,于950℃反应13 h。电化学性能研究结果表明,在2.7 V～4.6 V,电流密度16 mA.g-1时,1的首次放电比容量为203.4 mAh.g-1;经16 mA.g-1循环2次,32 mA.g-1循环9次,80 mA.g-1循环20次后放电比容量为164.1 mAh.g-1。     

镁对La1-xMgxNi2.5Co0.5（x=0～0.4）合金循环过程中电化学性能的影响

采用充放电测试、高倍率放电等方法,系统分析了Mg对合金在循环过程中的电化学性能影响规律,结果表明La1-xMgxNi2.5Co0.5(x=0～0.4)合金在初始阶段的高倍率放电性能随着Mg含量的增加先增大后减小,La1-xMgxNi2.5Co0.5(x=0～0.4)合金经90次循环后的放电容量保持率先从x=0时的28.0%增加到x=0.2时的59.1%,然后下降到x=0.4时的45.7%。     

衬底温度对射频溅射CeO2薄膜微观结构的影响

为了通过射频溅射金属Ce靶与CeO2靶能得到相同结构、相同性能的CeO2薄膜,采用射频反应磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积CeO2薄膜,通过调控基体温度,分析其对薄膜成分、结构、形貌的影响规律,分别采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜对薄膜结构性能进行表征.结果表明:在沉积温度为600℃下,溅射金属Ce靶制...     

稀土元素对R-Y-Ni系A2B7型无镁储氢合金微观结构和电化学性能的影响

采用真空电弧熔炼及退火处理制备R-Y-Ni系A_2B_7型R0.3Y0.7Ni3.25Mn0.15Al0.1(R=Y,La,Pr,Ce,Nd,Gd,Sm)储氢合金,系统研究稀土元素R对合金微观组织与结构、储氢和电化学性能的影响。XRD和SEM-EDS分析表明,合金退火组织由Ce2Ni7型主相、PuNi3型及少量Ca Cu5型相组成,Ce2Ni7型主相的晶格常数a、c及晶胞体积V均随稀土R原子半径的减小而依次降低。该合金均具有明显的吸放氢平台,常温下最大吸氢容量为1.17%~1.48%(w/w),吸氢平台压Peq为0.037~0.194 MPa。电化学分析表明,退火合金电极的电化学活化性能优良,R=La合金具有最高的放电容量(389.2 mAh·g-1)和较佳的容量保持率(充放电循环100次后的S100=85.7%),其中合金微观组织的不均匀性及稀土元素的电化学腐蚀是影响电极循环稳定性的主要原因。合金电极的高倍率放电性能(电流密度为900 m A·g-1)HRD900=71.05%~86.94%,其电极反应动力学控制步骤主要由氢原子在合金体相中的扩散速率所控制。     

Au/Al2O3纳米复合薄膜的制备和表征

用溶胶-凝胶法制备了Au/Al₂O₃纳米复合薄膜。利用X-射线衍射、X-射线光电子能谱、原子力显微镜以及紫外-可见光谱对薄膜的微观结构、表面形貌及光学性能进行了表征,研究表明:Au/Al₂O₃纳米复合薄膜是由纳米微晶组成的颗粒膜, 复合薄膜均匀、致密、无裂纹,Au以纳米晶核形式镶嵌于Al₂O₃基体中,纳米Au晶核的粒径为23～26nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收,吸收峰位置与烧结温度有关,吸收强度随烧结温度和金添加量增大而增大。     

Nd3+掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的改善

采用两步加热高温固相法合成了掺杂Nd3+的LiFe1-xNdxPO4/C复合材料(x=0,0.01,0.02,0.04,0.06,0.08).用TG-DSC对前驱体进行分析和SQUID(超导量子干涉仪)对样品中Fe3+的磁性测定,优化了合成工艺条件;采用XRD、FE-SEM、EDS等方法分析了样品的结构并对其电化学性能进行了测试.结果表明:LiFe1-xNdxPO4/C复合材料具有橄榄石型结构;当Nd3+的掺杂量6%(物质的量分数)、煅烧温度700℃、煅烧时间16h时,样品在0.2C(1C=170.0mA·g-1)电流密度下的最大放电比容量可达165.2mAh·g-1,循环100次后的容量保持率仍为92.8%,在1C、2C、5C下的最大放电比容量分别为146.8、125.7和114.8 mAh·g-1.通过测定样品在不同较低倍率下的放电比容量,采用外推法得出制备样品的实测理论比容量为168.7 mAh·g-1.     

Ag/AgNO3修饰钛酸盐纳米管薄膜的制备及性能

采用水热法合成了钛酸盐纳米管薄膜,通过光催化还原反应将Ag/AgNO3纳米粒子负载其上,制得Ag/AgNO3修饰钛酸盐纳米管薄膜,并对其形貌、结构和化学组成进行了表征.Ag/AgNO3修饰后钛酸盐纳米管薄膜的性能发生了明显变化,不仅展示出光致变色的性能,而且光催化活性得到显著提高,此外,纳米管表面产生出的活泼自由基协同具有强氧化能力的Ag+能有效抑制或杀灭细菌,使薄膜具有优异的抗菌性能.     

基片温度对LiCoO2薄膜结构与电化学性能的影响

采用射频(RF)磁控溅射技术制备了用于全固态薄膜锂电池的非晶态和多晶LiCoO2阴极薄膜,利用XRD和SEM研究了沉积温度对LiCoO2薄膜结构和形貌的影响,并研究了高温退火后薄膜的电化学性能.研究结果表明,随著基片温度的不同,薄膜成分、表面形貌以及电化学行为有明显差异.室温沉积的薄膜很难消除薄膜中Li2CO3的影响,经过高温退火处理后也无法形成有效的多晶LiCoO2薄膜,而150℃沉积的薄膜经过高温退火后形成了有利于锂离子嵌入的多晶LiCoO2结构,薄膜显示出了较好的电化学性能.     

化学链重整过程中LaFeO3载氧体的CH4部分氧化反应机理研究

本研究基于密度泛函理论(DFT)计算揭示了化学链重整过程中LaFeO₃载氧体的CH₄部分氧化反应机理,通过系统研究CH₄吸附活化、H₂和CO形成以及氧扩散等基元反应步骤,构建了CH₄部分氧化反应网络。研究发现,CH₄发生逐步脱氢反应形成H原子,其中,CH₃脱氢反应所需要克服的能垒(1.50 eV)最高,是CH₄逐步脱氢反应的限速步骤。载氧体表面H₂形成有两种路径,其中,H原子从O顶位迁移到Fe顶位,然后与另外O顶位的H原子成键形成H₂分子是主要途径。由于其相对较低的能垒(1.27 eV),CO的形成过程较易发生。氧扩散需要克服1.35 eV的能垒,表明氧扩散过程需要在高温下进行且扩散速率较低。通过比较各基元反应能垒,发现H₂形成是LaFeO₃载氧体CH₄部分氧化反应动力学的限速步骤,而H迁移是限制H     

硼对La17Fe76B7型储氢合金结构和电化学性能的影响

采用中频感应熔炼-快淬方法制备了La17Fe3Mn5Al2Ni73-xBx(x=0,1,3,5)储氢合金。结构分析表明,不含B的合金为双相结构,主相为LaNi5相,第二相为La2Ni7相,含B合金均由LaNi5相、La2Ni7相和La3Ni13B2相组成,且随着B含量的增加,LaNi5相和La2Ni7相减少,La3Ni13B2相逐渐增加。电化学测试表明,随着B含量的增加,合金的活化性能、最大放电容量不同程度下降,而循环稳定性有所改善。合金电极的倍率放电能力(HRD)随着B含量的增加呈先增大后减小的趋势,表明适量的B有利于提高合金的高倍率放电性能。合金电极的交换电流密度(I0)随着B含量的增加先增大后减小,而氢在合金中的扩散系数(D)则逐渐增大,表明合金的高倍率放电性能主要取决于合金表面的电荷转移能力。