二维纳米片组成的花状铁醇盐及其微纳结构三氧化二铁衍生物的储锂性能

Fe₂O₃作为锂电池负极材料具有诸多优点,但其较低的本征电导率和充放电循环过程中材料粉化使得其电化学储锂性能有待改善。 本文以具有花状微纳结构的铁醇盐为反应中间体,在空气气氛下烧结制备出具有花状微纳结构的铁基负极材料Fe₂O₃。 纳米花状的铁醇盐可以在低烧结温度下转化为目标产物,从而使得产物能够保持中间体的形貌。 300 ℃热处理条件下,所得样品在电流密度为200 mA/g时首次放电比容量为1360 mA·h/g,循环100次后的容量仍然达到515.6 mA·h/g;相比之下,450和800 ℃热处理所得样品100次循环后,比容量分别为247.6和206.7 mA·h/g。 微纳结构在增加材料的活性的同时,也能够抑制材料的粉化现象,因而所制得的材料表现出较大的比容量和良好的循环性能,为解决Fe₂O₃负极材料循环性能差的问题提供了思路。     

微纳结构富锂锰基层状正极材料的形貌调控与储锂性能

以金属醋酸盐为原料, 尿素为沉淀剂, 采用水热法辅助高温煅烧制备了三维微纳结构富锂锰基层状材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂. 通过调整反应溶剂实现了镍钴锰碳酸盐前驱体向球状和纺锤体状的导向性生长. 其中纺锤体状富锂材料在0.1C倍率下首次放电容量接近300 mA·h/g, 在5C大倍率下放电容量能够达到92 mA·h/g, 在0.5C倍率下循环70周容量保留率能够达到85%.     

三维网状结构Ru/石墨烯/碳纳米管复合材料作为锂氧电池正极催化剂的性能

利用物理浸渍和冷冻干燥等方法制备了具有三维网状结构的Ru/石墨烯/碳纳米管复合材料, 对该材料的结构、 形貌及电化学性能进行了表征和研究. 结果表明, 当Ru含量为30%, 热处理温度为500 ℃时, 材料的催化性能最优. 将其用作锂氧电池的正极催化剂, 以50 mA/g电流密度进行首次充放电时, 放电比容量约为5800 mA·h/g, 且在放电比容量为4000 mA·h/g以内时, 其极化电压仅为0.9 V; 当以50 mA/g电流密度进行恒容(500 mA·h/g)充放电循环时, 在极化电压低于1.1 V时, 仍能稳定循环12周. 复合材料电催化机理的研究结果表明, 三维网状结构不仅提供了O₂和Li⁺的传输通道, 更增加了放电产物Li₂O₂的储存场所. 金属钌纳米粒子的负载既增加了复合材料的反应活性位点, 又促进了放电产物Li₂O₂的分解.     

尖晶石型八面体结构锰酸锂的制备及其电化学性能

采用模板导向法和高温固相法制备尖晶石型八面体结构的LiMn₂O₄锂离子电池正极材料,研究了该材料的结构和电化学性能。 电化学性能研究表明,该电极材料具有良好的循环稳定性和倍率性能,在2.5~4.5 V电压范围,电流密度为100 mA/g时,首周充放电比容量分别为147和179 mA·h/g,循环50周后,其充放电比容量仍分别保持在180/181 mA·h/g。 优良的电化学性能可能归因于尖晶石LiMn₂O₄的形貌结构特征,该方法为制备锂离子电池正极材料提供了思路和依据。     

TiO2/CNTs复合材料涂覆隔膜的制备及在锂硫电池中的应用

以金属有机框架材料MIL-125(Ti)为模板制备了多孔TiO₂, 同时引入碳纳米管, 得到碳纳米管交联包覆多孔TiO₂的三维导电复合材料. 将该复合材料涂覆在隔膜表面并应用于锂硫电池. 利用透射电子显微镜(TEM)、 扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料的结构和组成进行了表征. 电化学测试结果表明,在0.5C(1C=1675 mA/g)倍率下, CNTs/S复合正极材料表现出高达1051.1 mA·h/g的放电容量, 循环150周后仍可保持在904.8 mA·h/g. 在1C倍率下, 放电容量最高可达1036.9 mA·h/g, 循环250周后仍有763.0 mA·h/g, 展现出了良好的倍率性能和循环稳定性.     

MoO2/C共包覆Si/石墨复合锂离子电池负极材料的研究

采用溶胶-凝胶法, 用二氧化钼(MoO₂)和C共同包覆Si/石墨粒子制备了Si/石墨/MoO₂/C锂离子电池负极材料. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)等分析了材料的形貌和性质. 结果表明, MoO₂/C的共包覆在缓解材料体积膨胀的同时提高了材料的电子和离子电导率, 进而提高了材料的电化学性能. 复合材料的首次充电比容量为2494 mA·h/g, 首次库仑效率为72%, 经过100次循环后比容量为636.6 mA·h/g.     

聚(3-己基噻吩)包覆富锂层状正极材料Li1.18Ni0.15Co0.15Mn0.52O2的制备与电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成了Li_1.18Ni_0.15Co_0.15Mn_0.52O₂富锂层状正极材料, 并使用聚(3-己基噻吩)对其进行了表面包覆. 采用多种光谱学和电化学手段对材料的形貌结构和电化学性能进行了分析. 结果表明, 聚(3-己基噻吩)溶液浸泡后在富锂材料表面形成厚约1.5 nm的均匀包覆层. 表面包覆后富锂层状正极材料的极化和阻抗明显减小. 在0.2C倍率下, 经过100次充放电循环后, 未包覆的富锂材料放电比容量衰减为170 mA·h/g, 而经过0.3%聚(3-己基噻吩)包覆的材料的放电比容量则保持在205 mA·h/g, 容量保持率由68%提高到82%; 10C倍率下的放电比容量由72 mA·h/g提高到116 mA·h/g.     

中空多壳层CoFe2O4的制备及锂离子电池性能研究

以二元金属氧化物CoFe₂O₄为研究对象,通过次序模板法制备了CoFe₂O₄中空多壳层结构(HoMS)材料;对其形貌、结构进行了表征;考察了壳层结构与电化学性能之间的关系.电化学测试结果表明,双壳层-核CoFe₂O₄中空球具有最高的放电比容量(1354.4 mA·h/g)、优异的倍率性能和循环稳定性,其独特的结构优势和最优的空腔体积占有率使其在多次循环过程中能始终保持结构和电化学性质的稳定.     

V2O3空心球的制备及在锂硫电池中的应用

在NH₃辅助下将制备的V₂O₅空心球高温还原为V₂O₃空心球, 并利用透射电子显微镜、 扫描电子显微镜、 X射线衍射和X射线光电子能谱等手段对材料的形貌与结构进行表征. 将V₂O₃空心球与硫机械混合后, 不经过熔融复合直接作为锂硫电池的正极材料. 电化学测试结果显示, 在0.2C倍率下, 电池首次放电比容量达到1375 mA·h/g, 循环100次后放电比容量可以维持在815 mA·h/g; 在1C高倍率下, 电池首次放电比容量为710 mA·h/g, 经过500次循环后, 放电比容量仍能达到530 mA·h/g, 表明V₂O₃空心球的加入能够有效提高锂硫电池的循环性能.     

CuFe2O4空心球形纳米颗粒的制备及其超级电容性能的研究(英文)

本文以乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,通过溶剂热法合成出高纯度尖晶石型CuFe₂O₄纳米颗粒.表征结果表明,空心球形CuFe₂O₄颗粒的平均直径约为100 nm,形貌均匀,没有明显的团聚现象.将CuFe₂O₄作为电极活性物质,探究其在不同浓度KOH电解液中的超电容性能.结果表明,CuFe₂O₄空心球形纳米颗粒在3 mol/L的KOH电解液中,在电流密度为5 A/g的条件下,比电容为368.2 F/g,循环2000次后的电容稳定性保持率为91.0%.研究结果显示,CuFe₂O₄电极材料在储能系统中具有重要的应用前景.     

A high-efficient amperometric hydrazine sensor based on novel electrospun CoFe2O4 spinel nanofibers

HeterojunctionFe_2O_3 nanoparticles(NPs), NiFe_2O_4 nanofibers(NFs), and CoFe_2O_4 NFs were synthesized by electrospinning and the subsequent thermal treatment processes. Characterization results indeed display the three-dimensional net-like textural structures of these as-electrospun spinel-type MFe_2O_4 NFs. The MFe_2O_4 NFs-based film configurations possess abundant micro/meso/macropores on their surface. These structures could afford more accessible transport channels for effective reduction of the mass transport resistance and improvement of the density of exposed catalytic active sites. All these advantages are responsible for the enhanced electro-catalytic performance of these MFe_2O_4 NFs in hydrazine oxidation. When used for hydrazine detection, CoFe_2O_4 NFs show the best catalytic efficiency.For example, the CoFe_2O_4 NFs possess a large sensitivity of 1327 mA cmà2(mmol Là1[à1in the linear range of 0.01 to 0.1 mmol Là1and 503 mA cmà2(mmol Là1)à1in the linear range of 0.1 to 11 mmol Là1, a response time of shorter than 3 s, good reproducibility and remarkable long-term stability. The superior catalytic efficiency, excellent stability, low cost, and ease of fabrication render CoFe_2O_4 NFs very promising materials in developing an electrochemical device that directly detects hydrazine.     

尖晶石型高熵氧化物的制备和电化学性能

采用溶液燃烧法制备了化学组成均一的尖晶石型（Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2M_0.2）₃O₄（M=Co,Zn,Mg）高熵氧化物（HEOs）纳米晶粉体,并将3种高熵氧化物用作锂离子电池负极材料,研究了活性过渡金属Co和Zn阳离子与非活性Mg阳离子对电化学性能的影响.结果表明,由于具有高构型熵稳定的晶体结构,3种高熵氧化物均表现出优异的循环稳定性,其中含有非活性Mg离子的高熵氧化物（Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2Mg_0.2）₃O₄不仅具有更高的初始比容量（1300 mA·h/g）和倍率性能（在3 A/g电流密度下比容量约为450 mA·h/g）,且在循环500次后Li⁺的扩散系数为其它2种高熵氧化物的3倍以上.（Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2Mg_0.2）₃O₄电化学性能提高的原因是非活性Mg离子不仅避免了锂化过程中活性物质的团聚,还提高了锂离子的扩散系数.     

Template-directed Synthesis of Three Metal Oxalates via 4-Connected Building Units

Three novel compounds, [Co（en）3]2[Zr2（C2O4）7]·2H20（HNU-2, en=ethylenediamine）, [Co（NH3）6]· [Ce（CzO4）3（H2O）]·H2O（HNU-3） and [Co（dien）2][Gd（C2On）3]·0.75H2O（HNU-4, dien=dethylenetriamine） were hydro- thermal synthesized based on the templates of [Co（en）3]C13, [C0（NH3）6]C13 and [Co（dien）2]C13, respectively. The Zr4＋ Ce3＋ and Gd3＋ cations are all coordinated by four oxalates to form [M（C2O4）n（H2O）n]m （M=Zr, Ce or Gd; n=0 or 1; m=4 or 5）, which are similar to [In（C2O4）4]5- in NKB-1, and can be regarded as 4-connected building units. The [M（C2O4）a（H2O）n]m units are connected via sharing the bis-bidentate bridging oxalate ligands to form binuclears in HNU-2 and 1D ＂zigzag＂ chains in HNU-3 and HNU-4. cular building units to design 3D open frameworks with It is suggested that these compounds could be used as mole- zeolite topologies.     

掺稀土的LiM0.02Mn1.98O4锂离子电池正极材料

自1991年Ohzuku[1] 、 Tarascon[2]等成功地将LiMn2O4用于锂离子电池正极以来, 人们对尖晶石LiMn2O4的电化学性质进行了广泛的研究[3]. 尖晶石LiMn2O4的一个缺点是充放电过程中, 特别在较高温度(如50 ℃)下, 其容量下降明显. Zhou等[4]详细研究了该过程, 发现造成容量下降的主要原因是充电状况下正极LiMn2O4的溶解, 由于Jahn-Taller效应生成不稳定的两相结构以及电解液的分解等. 为了提高LiMn2O4的充放电循环稳定性, 人们除了优化合成条件和溶液组分外, 主要采用添加少量掺杂元素(M), 部分替代LiMn2O4中的Mn, 制得LiMxMn2-xO4, 以抑制溶解和Jahn-Taller效应引起的结构变化.     

Design and synthesis of hybrid solids based on the tetravanadate core toward improved catalytic properties

Five inorganic–organic hybrid vanadates based on tetravanadate cores, transition metals and N-donor ligands have been designed and synthesized under hydrothermal conditions, namely, [Zn(eIM)_3]_2V_4O_(12)(1), [Zn(pIM)_3]_2V_4O_(12)H_2O(2), [Zn(ipIM)_3]_2V_4O_(12)(3), [Co(e IM)_3]_2V_4O_(12)H_2O(4), [Cu(eIM)_2(H+2O)]_2V_4O_(12)(_5)(eIM = 1-ethylimidazole, p IM = 1-propylimidazole, ip IM = isopropylimidazole). All compounds were fully characterized by single-crystal XRD, powder XRD, elemental analysis, TGA, and FT-IR spectroscopy.The hybrid zinc vanadates(1–3) and cobalt vanadate(4) exhibit interesting 2D folded structures and the hybrid copper vanadate(5) presents a 1D chain configuration. All compounds can catalyze olefin epoxidation reactions when using TBHP(TBHP = tert-butyl hydroperoxide) as an oxidant in acetonitrile.The introduction of transition metal ions into tetravanadate cores not only improved the catalytic activity but also fulfilled the heterogeneous catalytic behavior. 1–5 all exhibit extraordinary efficiency in converting olefins to the corresponding epoxides with high conversion and selectivity(particularly,conv. up to 97.1%, sele. up to 100% for 1). Leaching test was also carried out to prove the heterogeneous behavior.     

乙二胺三乙酸与锌(Ⅱ)、钴(Ⅱ)相互作用的固体和溶液化学特性

在水热和弱酸性反应条件下,螯合型表面活性剂前驱体乙二胺三乙酸分别与氯化锌、氯化钴反应,形成水合乙二胺三乙酸金属配合物[M(H₂O)₆][M(ED3A)(H₂O)]₂·2H₂O[M=Zn(1),Co(2);H₃ED3A=乙二胺三乙酸,C₈H₁₄N₂O₆]。 产物经元素分析、红外、热重、液体核磁共振和X射线单晶衍射结构表征。 乙二胺三乙酸和锌(Ⅱ)、钴(Ⅱ)五配位,并与水一起形成典型的[MN₂O₄]或[MO₆]八面体结构。 ¹³C核磁共振实验结果表明,溶液中乙二胺三乙酸与锌形成配合物在弱酸性条件下(pH值3~7)稳定存在,在酸性溶液中完全解离,乙二胺三乙酸进一步经分子内成环反应生成3-酮哌嗪二乙酸(H₂kpda=C₈H₁₂N₂O₅)。     

高镍正极材料中钴元素的替代方案及其合成工艺优化

高镍三元正极材料LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂ (x > 0.8)因其高能量密度而备受瞩目。在高镍三元正极材料中,Co不但有助于增强层状正极材料结构稳定性,而且能够提高正极材料导电性能,因此被认为是一种非常重要的元素。但是由于目前全球范围内钴矿资源紧缺,在一定程度上限制了含钴正极材料在新能源电动汽车领域的发展应用。基于此,本文将不同的过渡金属离子掺杂到高镍层状材料中形成无钴化正极材料,并进行高镍正极材料无钴化的可行性分析。通过实验对比发现,资源存储量丰富并且价格低廉的Zr在一定程度上可以取代Co元素,得到的正极材料LiNi_0.85Mn_0.1Zr_0.05O₂表现出良好的电化学性能,在0.2C倍率以及2.75–4.3 V的截止电压范围内,其放电比容量为179.9 mAh·g^-1,80周容量保持率为96.52%。     

Synthesis and Electrochemical Performance of Co3O4/Graphene

Co3O4/reduced graphene oxide composites were synthesized via a simple electrochemical method from graphene oxide and Co（NO3）2·6H2O as raw materials.Co3O4 nanoparticles with sizes of around 30-50 nm were distributed on the surface of graphene nanosheets confirmed by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy.Electrochemical properties of Co3O4/graphene composite were tested by cyclic voltammetry,galvanostatic charge-discharge,and electrochemical impedance spectroscopy.The Co3O4/reduced graphene oxide composite was used as the pseudocapacitor electrode in the 2 mol/L NaOH aqueous electrolyte solution.The Co3O4/reduced graphene oxide composite electrode exhibited a specific capacitance of 357 F/g at a current density of 0.5 A/g in a three-electrode system.72％ of capacitance was retained when the current density increased to 3 A/g.The Co3O4/reduced graphene oxide composite prepared electrodes show a high rate capability and excellent long-term stability.After 1000 cycles of charge and discharge,the capacitance is still maintained 87％ at a current density of 1 A/g,indicating that the composite is a oromising alternative electrode material used for supercapacitors.     

粉状白钨酸研究(ⅩⅥ)——二甲基亚砜配位多价金属六聚钨酸盐的制备及性质

以粉状白钨酸为原料,在二甲基亚砜(DMSO)介质中制得了某些DMSO配位多价金属的六聚钨酸盐[M(Ⅱ)(DMSO)₆][W₆O₁₉](M(Ⅱ)=Mn,Cu,Ca,Zn,Co,Ni)和[M(Ⅲ)(DMSO)₁₀]₂·[W₆O₁₉]₃(M(Ⅲ)=Pr,Nd).测定了它们的紫外、红外光谱及电化学还原性质.     

二元析氧催化剂CoxCr1-xO3/2的制备及性能研究

用热分解法制得不同混合比例的二元金属氧化物催化剂Co_xCr_1-xO_3/2（x = 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1）,使用SEM、XRD和XPS观察表征催化剂形貌、晶型和价态,使用线性扫描伏安、阶梯波伏安和恒电位测试电极活性、过电位和稳定性. 结果表明,该Co₃O₄和绿铬矿型Cr₂O₃混合物形成固溶体Co_xCr_1-xO_3/2. x = 0.2时,Co_0.2Cr_0.8O_3/2电极性能较单一Co₃O₄和Cr₂O₃电极好,在高电位（1.0 V vs. Ag/AgCl）,其电流强度是Co₃O₄的3.75倍,Cr₂O₃的15.2倍,其过电位（η = 0.0703 V）也较Co₃O₄（η = 0.6109 V）和Cr₂O₃（η = 0.435 V）小,催化性能最好,在强碱性溶液（pH=13）中有良好的稳定性.