Li3Fe2(PO4)3正极材料的制备及电化学性能研究

本文以本文通过高温固相反应合成了Nasicon型的Li_3Fe_2(PO_4)_3电极材料。XRD结果显示850℃烧结得到的Li_3Fe_2(PO_4)_3结晶性最好。为了优化Li_3Fe_2(PO_4)_3电极的性能,使用行星球磨将制备得到的Li_3Fe_2(PO_4)_3与乙炔炭黑混合均匀,得到了Li_3Fe_2(PO_4)_3/C复合正极材料。扫描电镜照片显示,球磨后活性材料的颗粒尺寸明显减小,而且更加均匀。对于Fe~(3 )/Fe~(2 )的氧化还原电对,恒电流充放电测试和伏安循环法揭示Li_3Fe_2(PO_4)_3/C复合正极材料再放电过程中在2.8和2.7V具有两个电压平台。样品球磨后,与800℃和900℃烧结得到的Li_3Fe_2(PO_4)_3相比,850℃烧结得到的材料具有更好的可逆性和更高的容量保持性,而且它的比容量在初始循环以C/20的倍率放电可以达到92 mAhg~(-1)以及在结束时的循环以C/10的倍率放电还具有62 mAhg~(-1)。     

Li_2SO_4-MgSO_4、Li_2SO_4-Li_4SiO_4体系的研究

本文用X射线衍射(高温、室温)相热分析(DTA、DSC、TGA)等方法测定了Li_2SO_4-MgSO_4和Li_2SO_4-Li_4SiO_4体系相图,并研究了化合物的性能和晶体结构. Mg_4Li_2(SO_4)_5在840℃由包晶反应形成,它在105℃分解为Li_2SO_4为基的固溶体和MgSO_4.在105℃反应时,形成每摩尔的Mg_4Li_2(SO_4)_5吸热2.57kJ,反应激活能为173.5kJ/mol.Mg_4Li_2(SO_4)_5属正交晶系,在180℃的点阵常数α=8.577A,b=8.741A,c=11.918A,可能的空间群为.P222或Pmmm,Z=2. Li_(8-2x)(SiO_4)_(2-x)(SO_4)_x是在953℃由包晶反应形成的新相.随着温度的降低,相区扩大.在室温x=0.96—0.58.该相属正交晶系,空间群为.Pmmm,Z=2.晶体的点阵常数在x=0.8时有一最大值,α=5.002A,b=6.173A,c=10.608A.Li_(8-2x)(SiO_4)_(2-x)(SO_4)_x在空气中能吸收7.6wt％的水蒸气和其他气体.脱水温度高于350℃,水份的吸脱不改变晶体结构,与沸石分子筛具有相似性质,脱水激活能为171.5kJ/mol. 熔化后的Li_2SO_4-MgSO_4和Li_2SO_4-Li_4SiO_4试样以10℃/min速率降温,分别形成亚稳态共晶体系.     

Li3V2-xMgx(PO4)3/C正极材料的制备及电化学性能研究

通过溶胶-凝胶法制备出Mg~(2+)掺杂Li_3V_(2-x)Mg_x(PO_4)_3/C(x=0,0.01,0.05,0.09)正极材料。采用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对材料的结构和形貌进行了表征和分析,通过恒流测试、循环伏安和交流阻抗测试对样品的电化学性能进行了表征,结果表明适量的掺杂能够显著提高材料的电化学性能。当倍率为0.2 C,充放电电压为2-4.3 V,材料Li_3V_(1.95)Mg_(0.05)(PO_4)_3/C表现出最优的电化学性能,首次放电容量达到162.1 mAh·g~(-1)。经过不同倍率的充放电循环后,其初始容量保持率可达98.5%,表现出优异的电化学稳定性。     

Eu~(3+)激活的SrO-BaO-SiO_2发光材料的合成和特性研究

(Sr,Ba)SiO_3:Eu~(3+)是以SrCO_3、BaCO_3、H_2SiO_3、Li_2CO_3、Eu_2(C_2O_4)_3为原料,经高温烧结而成。合成发光材料过程中,用正交试验法进行实验条件的探索。得到了发光材料的最佳组成为:(Sr_(0.8)Ba_(0.2))_(0.95)Eu_(0.025)Li_(0.025)SiO_3或Si_(0.95)Eu_(0.025)Li_(0.025)SiO_3。最佳实验条件为:灼烧温度1150℃,灼烧时间3小时。通过X-射线粉末衍射谱、激光荧光光谱、发光光谱和激发光谱研究了发光材料的结构和发光特性。     

Li4SiO4对CO2捕集性能的实验研究

以Li₂CO₃和SiO₂为原料,通过高温固相合成法合成了CO₂捕集剂Li₄SiO₄,并用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所合成的材料在CO₂捕集前后的晶相变化以及微观结构进行了表征。通过热重分析仪(TGA)研究了Li₄SiO₄材料吸附CO₂的性能,并在小型热态实验台架上进行了CO₂热态捕集实验。实验结果表明,Li₄SiO₄对CO₂的捕集性能受Li₄SiO₄合成温度、CO₂的吸附温度以及气体中CO₂含量的影响,在700 ℃下制得的Li₄SiO₄具有最佳的CO₂吸附特性,最大吸附增量可达34%。Li₄SiO₄的吸附能力随着CO₂含量和吸附时间的增加而增加,当CO₂浓度分别为75%、67%、60%时,700 ℃ Li₄SiO₄对CO₂最大吸附量分别可达6.68 mmol/g、3.37 mmol/g、2.02 mmol/g (理论量8.33 mmol/g)。     

一种基于乙二胺-丁二醇体系的新颖的二氧化碳捕集利用方法（英文）

在温和条件下,发展了一种以丁二醇-乙二胺体系新颖、高效地固定CO_2的方法。在此方法中,CO_2被快速激活并转化为一种固态的CO_2储集材料(CO_2SM),通过XPS、XRD、FTIR和~(13)C NMR等技术表征证实为烷基碳酸胺。基于TGA结果 ,CO_2SM的水溶液可以与Ca(OH)_2和Ba(OH)_2反应制备CaCO_3和BaCO_3微粒,还可用于循环吸收和解吸CO_2的过程。此外,丁二醇-乙二胺水溶液在20℃下吸收CO_2并在98.6℃下解吸CO2,没有明显的溶液损失。因此,丁二醇-乙二胺体系提供了一种绿色、高效、低成本的二氧化碳捕集利用方法。     

Li2SO4—EtOH—H2O体系25℃气—液—固平衡和液相物理化学性质的研究

研究Li_2SO_4-EtOH-H_2O体系25℃气液平衡及液相的粘度和密度。湿渣法确定平衡固相在整个浓度范围内均为Li_2SO_4·H_2O。用经验公式ln(y/y_0)=K_1x K_2x~2 K_2x~3对体系的溶解度和密度数据进行关联。硫酸锂加入到液相后由于盐离子静电作用对乙醇-水体系粘度的影响。按Jaques的假二元体系模型,用WILSON,NRTL方程关联气液平衡数据。     

Li_4Ti_5O_(12)/(Ag+C)极材料的固相合成及电化学性能

以Li_2CO_3,TiO_2为原料,葡萄糖为碳源,采用固相煅烧工艺合成了亚微米级的Li_4Ti_5O_(12)/C复合负极材料.并将之与AgNO_3复合,采用固相方法制备出了Ag表面修饰的Li_4Ti_5O_(12)(AG+C)复合材料.采用XRD、SEM和TEM测试方法对材料的微结构进行了表征.结果表明,C的存在对Ag单质在Li_4Ti_5O_(12)/C颗粒表面的大量形成起到了积极的促进作用.从而很大程度地提高了Li_4Ti_5O_(12)/C的电导率,因此有效地改善了其电化学性能.在1C倍率下,Li_4Ti_5O_(12)/(Ag+C)复合材料的首次放电容量达到了164 mAh·g(-1).     

流变相法制备海藻酸基碳包覆Li_3V_2(PO_4)_3材料的电化学性能（英文）

以海藻酸为碳源,采用流变相法制备出碳包覆改性的Li_3V_2(PO_4)_3/C(LVP/C)正极材料。X射线衍射(XRD)结果显示所合成样品均为标准的单斜结构Li_3V_2(PO_4)_3。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)图像显示所合成的LVP/C活性材料颗粒尺寸较均匀。海藻酸质量分数为10%的LVP/C样品展现出最优的循环稳定性。0.1C放电电流下,首次放电容量为117.5 m Ah?g~(-1),50周循环后容量保持在116.5m Ah?g~(-1)。LVP/C-10%材料在3.0–4.3 V和3.0–4.8 V电压范围内循环50周后的容量保持率分别为99.1%和76.8%,明显优于未包覆的LVP材料。海藻酸基碳包覆层可以有效增加材料的电子导电性、缓冲活性材料在脱嵌锂过程产生的机械损伤,进而提高材料的电化学性能。     

聚丙烯腈树脂基固态胺吸附剂的制备及其对CO_2吸附性能研究

以丙烯腈(AN)为单体,二乙烯苯(DVB)为交联剂,采用悬浮聚合法制备了多孔聚丙烯腈聚合物(PAN),进一步通过胺化反应制备了含有较高密度胺基的固态胺吸附材料.利用N2吸附-脱附等温线、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)等方法表征了吸附材料的结构和形貌.研究了有机胺化试剂类型对所制备的材料结构的影响,以及吸附温度、湿度等对其CO_2吸附性能的影响.研究结果表明,当吸附温度为25°C、流速为30 m L/min、CO_2浓度为10%、有机胺为四乙烯五胺(TEPA)时,固态胺吸附材料PAN-TEPA对CO_2的吸附量可达1.87 mmol/g.水的存在能显著提高PAN-TEPA的吸附量,饱和水蒸气下,其对CO_2的平衡吸附量为2.97 mmol/g.动力学研究发现,Avrami模型能很好地拟合PAN-TEPA在不同温度下的吸附过程,揭示PAN-TEPA对CO_2的吸附过程是物理吸附和化学吸附共同作用的效果.经过10次循环再生吸附后,PAN-TEPA的吸附量仍可以达到初始吸附量的98%.上述研究结果表明,PANTEPA对CO_2具有良好的吸附性能和稳定的再生性能,其在CO_2的捕集方面具有重要的应用前景.     

Excess capacity on compound phases of Li2FeTiO4 composite cathode materials synthesized by hydrothermal reaction using optional titanium sources to boost battery performance

Li₂FeTiO₄ composites have been produced using commercial LiAC, FeCl₂ and different titanium sources by hydrothermal synthesis (HS) at 175 ℃ and subsequent annealing at 700 ℃. Impure phase TiO₂, Fe₂O₃ and FeTiO₄ were detected out among the Li₂FeTiO₄ composites with different titanium sources. Micron and nano-sized particles of Li₂FeTiO₄ were prepared from various titanium raw materials, with nano-sized particles predominating when titanium raw materials were layered hydrogen titanate nanowire (H₂Ti₃O₇NW, HTO-NW) and titanium oxide nanotubes (TiO₂NB). The Li₂FeTiO₄ composites synthesized by HTO-NW shows a primary particle size of 50-200 nm of high crystallinity staggered with undissolved nanowire with a diameter size of about 100 nm. The samples using one-dimensional nanometer titanium oxide (TiO₂ NB) as the raw material can get a super high initial discharge capacity of 367.8 mAh/g at the rate of C/10 and excellent cycling stability. The selection of raw materials and adopting multi-phase modification can be considered as an effective strategy to improve the electro-chemical properties of Li₂FeTiO₄ composite cathode materials for the lithium secondary battery.     

Electrochemical properties of niobium and phosphate doped spherical Li-rich spinel LiMn2O4 synthesized by ion implantation method

Spherical Li-rich lithium manganese oxide(LMO) spinel material was synthesized by an ion implanted method assisted by polyalcohol doped with Niobium and Phosphate simultaneously.The material was characterized by scanning electron microscopy,X-ray diffraction and BET specific surface area analysis.The electrochemical performances were investigated with galvanostatic techniques and cyclic voltammetry.The synthesis process was investigated with TG/DSC.The results show that the lithium ion can be immersed into the pore of manganese dioxide at a low temperature with the ion implanted method.The prepared materials have a higher discharge capacity and better crystallization than those prepared by solid phase method.The doped Nb can improve the capacity of the Li-rich LMO spinel and reinforce the crystal growth along(111) and(400) planes.The crystal grains show circular and smooth morphology,which makes the specific surface area greatly decreased.Phosphate-doped LMO spinel exhibits good high-rate capacity and structure stability.The prepared Li_(1.09)Mn_(1.87)Nb_(0.031)O_(3.99)(PO_4)_(0.021)delivers a discharge capacity of 119mAhg~(-1) at 0.2C(1C=148mAg~(-1)) and 112.8 mAhg~(-1) at 10 C,the discharge capacity retention reaches 98% at 1 ℃ after 50 cycles at 25 ℃ and 94% at 55 ℃.     

类水滑石Ti/Li/Al-LDHs的制备及其CO_2吸附性能

采用共沉淀法制备了一系列新型的类水滑石Ti/Li/Al-LDHs材料,通过原子吸收光谱(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对其进行了表征,研究了不同金属元素比例和焙烧温度对该Ti/Li/Al-LDHs材料的结构、形貌及其CO_2吸附性能的影响。结果表明,当Ti/Li/Al比为1∶3∶4时,水滑石Ti/Li/AlLDHs的结晶度最好,形貌最规整,而Ti/Li/Al比为1∶3∶2、300℃下焙烧后得到的Ti_1Li_3Al_2-LDHs_(300)的CO_2吸附性能最好。Ti_1Li_3Al_2-LDHs_(300)上CO_2吸附量可达53.5 mg/g,10次循环吸附后,CO_2吸附量仅下降了2.4%。     

Yb_2O_3助剂对Ni/SiC催化剂甲烷二氧化碳重整性能的影响

采用浸渍法制备了Ni/SiC和Ni-Ybx/SiC(x=2%、4%、6%、10%,质量分数)催化剂,在固定床反应装置中考察了催化剂在甲烷二氧化碳重整反应中的性能。利用BET、ICP-AES、XRD、H2-TPR、TG-DTA、XPS和TEM等技术对催化剂进行了表征。实验结果表明,Yb的适宜添加量为4%~6%。在800℃条件下Ni-Yb4/SiC和Ni-Yb6/SiC催化剂具有优异的催化活性和稳定性,在100 h的重整反应中,甲烷和二氧化碳的转化率始终保持在90%以上。Yb2O3助剂能够抑制镍颗粒的生长和减少碳沉积量,因此,Ni-Yb/SiC催化剂在连续反应中表现出稳定的活性。     

碳热还原辅助溶胶-凝胶法制备氟代聚阴离子型嵌/脱锂材料LiVPO4F/C

采用碳热还原辅助溶胶-凝胶法合成了锂二次电池正极材料LiVPO₄F/C, 探讨煅烧温度和煅烧时间对所制备材料纯度、结构和电化学性能的影响. 采用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 恒流充放电, 电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)等手段对不同煅烧温度和时间所得的材料进行结构表征和电化学性能测试. 当煅烧时间为4 h 时, 温度为450 ℃时, 能够得到纯相LiVPO₄F/C, 在0.1C、0.5C和1.0C倍率下, 电池放电比容量分别为193.2、175.6 和173.7 mAh·g^-1. 随着煅烧温度升高, Li₃V₂(PO₄)₃杂相逐渐增多, 650 ℃煅烧后的材料Li₃V₂(PO₄)₃ 成为主相. 优化煅烧时间也能够有效控制Li₃V₂(PO₄)₃ 杂相的生成, 能得到电化学性能良好的LiVPO₄F/C. 当煅烧温度为550 ℃时, 反应3 h后得到的产物综合电化学性能最优.     

Synthesis of carbon-coated Li4Ti5O12 and its electrochemical performance as anode material for lithium-ion battery

Carbon-coated Li_4Ti_5O_(12) sample was synthesized by a sol-gel method. The Li_4Ti_5O_(12) powders were obtained by calcinations of the gels at 750, 800, 850,900 ℃ at N_2 atmosphere. The structure, morphology and electrochemical properties of the materials were characterized by SEM, XRD and charge and discharge. The final product sintered at 850 ℃ demonstrates excellent performance with a specific capacity of 163.5 mAh/g after 100 cycles at 1C. Furthermore, the discharge specific capacity of the sample can retain 80 mAh/g at 10C.     

Promoting electrochemical conversion of CO2 to formate with rich oxygen vacancies in nanoporous tin oxides

In CO₂ electrochemical reduction, nanoporous SnO_x-300 with high-level oxygen vacancies exhibited a partial current density of 15 mA/cm² with the Faradaic efficiency (FE) of 88.6% for HCOOH production at 0.98 V versus RHE.     

高性能AlPO4-14分子筛膜的制备及气体分离性能

制备了高性能的AlPO₄-14分子筛膜. 首先通过控制反应溶胶中水和模板剂的含量制备了形貌均一的AlPO₄-14分子筛, 分子筛的尺寸为15~18 mm; 然后采用晶种法即在反应凝胶中加入分子筛作为晶种进一步调控分子筛的大小, 使得AlPO₄-14分子筛的尺寸从15~18 mm减小到2~3 mm, 得到形貌均一的纯相片状晶体, 同时有效缩短了制备时间; 最后以多孔管状莫来石为支撑体, 采用二次生长法制备AlPO₄-14分子筛膜. 考察了2种不同大小的晶种对膜形貌和性能的影响, 发现以大尺寸的分子筛(15~18 mm)作为晶种制备的分子筛膜的分离层存在较多缺陷, 而采用小尺寸的晶种(2~3 mm)制备的膜层较均一致密. AlPO₄-14分子筛膜经高温脱除模板剂后仍然保持着纯相的AlPO₄-14晶型, 表明二次生长法促进了AlPO₄-14晶体在膜层中的生长且使其具有更高的结晶度和热稳定性. 在25 ℃, 100 kPa下, AlPO₄-14分子筛膜对H₂/CH₄, CO₂/CH₄和H₂/CF₄的理想分离因子分别为28, 40和1047, 且H₂和CO₂的渗透速率分别为6.3×10 ^-7和9×10 ^-7 mol·(m ²·s·Pa) ^-1; 对等摩尔CO₂/CH₄混合气体的分离因子为81.5, 且CO₂的渗透速率为8.8×10 ^-7 mol·(m ²·s·Pa) ^-1.     

LiMn_2O_4/TiO_2催化剂上甲烷氧化偶联反应性能的研究

采用固相反应法制备了具有尖晶石结构的LiMn_2O_4/TiO_2系列催化剂,探讨了TiO_2、Li/TiO_2、Mn/TiO_2、LiMn_2O_4及LiMn_2O_4/TiO_2等不同组成催化剂的甲烷氧化偶联反应性能,采用XRD、XPS、CO_2-TPD和H_2-TPR等表征方法对该系列催化剂进行了分析。结果表明,具有尖晶石结构的LiMn_2O_4化合物具有较高的甲烷氧化偶联催化活性,在775℃、0.1MPa、7200mL/(h·g),CH_4∶O_2(体积比)为2.5的条件下,甲烷转化率可达25.8%,C2选择性可达43.2%。TiO_2的存在不仅进一步提高了甲烷转化率和C2选择性,还有效抑制了甲烷完全氧化形成CO_2的过程。负载8%LiMn_2O_4的LiMn_2O_4/TiO_2催化剂性能达到最优,此时甲烷转化率达到31.6%,C2选择性为52.4%,CO_2选择性降低到26.3%。考察了不同焙烧温度对催化剂活性的影响,850℃为LiMn_2O_4/TiO_2催化剂的最佳焙烧温度。     

一维TiO2锐钛矿/金红石异相结的制备及光催化降解甲醛性能

TiO₂异相结主要通过高温方法制备,所制备材料的形貌和组成较难控制,尤其是在较低温度下一步制备一维TiO₂异相结仍具有一定的挑战性。采用简单、方便的一步水热法,在较低温度下(180℃)制备了一维纳米TiO₂异相结材料。X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)分析表明,制备的材料以一维金红石相TiO₂纳米棒(长度：(400±50) nm,直径：(60±5) nm)为基本结构,粒径分布均匀的锐钛矿相TiO₂纳米粒子(直径：(9.5±0.5) nm)高密度、单分散地负载在纳米棒上。通过控制水热反应时间成功调控了异相结中锐钛矿相TiO₂的含量(20%～50%),进而实现了其光催化降解HCHO性能的调控。实验结果表明,当锐钛矿相TiO₂的含量为33%时(TiO₂-24,水热时间24 h制备的样品),异相结光催化剂表现出最佳的HCHO降解性能：在低光强LED灯(波长为365 nm,光强为12.26 mW·cm