Matryoshka-type carbon-stabilized hollow Si spheres as an advanced anode material for lithium-ion batteries

Silicon(Si) is regarded as the potential anode for lithium-ion batteries(LIBs), due to the remarkable theoretical specific capacity and low voltage plateau. However, the rapid capacity decay resulting from volume variation and slow electron/ion transportation of Si limit its practical application. Here, matryoshka-type carbon-stabilized hollow silicon spheres(Si/C/Si/C) are synthesized by an aluminothermic reduction and calcination process. The Si/C/Si/C anode materials prepared at 500 ℃(Si/C/Si...     

SiO_x-based(0<x≤2) composites for lithium-ion batteries

Silicon(Si) materials as anode materials for applications in lithium-ion batteries(LIBs) have received increasing attention.Among the Si materials,the electrochemical properties of SiO_x-based(0x≤2)composites are the most prominent.However,due to the cycling stability of SiO_x being far from practical,there are some problems,such as Iow initial coulombic efficiency(ICE),obvious volume expansion and poor conductivity.Researchers in various countries have optimized the electrochemical properties of SiO_x-based composites by means of pore formation,surface modification,and the choice of constituents.In this review,SiO_x-based composites are classified into three categories based on the valency of Si(SiO_2 composites,SiO composites and SiO_x(0x2) composites).The synthesis,morphologies and electrochemical properties of the SiO_x-based composites that are applied in LIB are discussed.Finally,the prope rties of several common SiO_x-based composites are briefly compared and the challenges faced by SiO_x-based composites are highlight.     

Cr或V掺杂的HMS在甲酸溶液中的光催化产氢性能研究

本文以过渡金属离子M(M代表Cr或V)掺杂为改性手段,通过改变掺杂量,合成了一系列分子筛光催化剂M(x)-HMS(x代表M/Si摩尔投料比)。用X-射线荧光光谱(XRF)、低温 N2 吸附-脱附、X-射线衍射(XRD)和紫外-可见吸收漫反射光谱(UV-vis)对M(x)-HMS进行了表征和分析。以高压汞灯为光源,以甲酸分解产氢为探针反应,研究了M(x)-HMS的光催化性能,发现Cr(x)-HMS和V(x)-HMS的产氢速率随组成变化呈双峰规律(均在x＝0.01和0.05时出现两个极大值),并从光催化剂的组成和结构角度给予了解释。以过渡金属离子M (M代表Cr或V)掺杂为改性手段, 通过改变掺杂量, 合成了一系列分子筛光催化剂M(x)-HMS (x代表M/Si投料摩尔比). 用X射线荧光光谱(XRF)、低温N₂吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收漫反射光谱(UV-vis)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线能量散射谱(EDXS)对M(x)-HMS进行了表征和分析. 以高压汞灯为光源, 以甲酸分解产氢为探针反应, 研究了M(x)-HMS的光催化性能, 发现Cr(x)-HMS和V(x)-HMS的产氢速率随组成变化呈双峰规律(均在x＝0.01和0.05时出现两个极大值), 并从光催化剂的组成和结构角度给予了解释.     

(Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料磁熵变研究

对 (Gd1-xDyx)5Si4(x=0.1, 0.2, 0.3, 0.35) 和(Gd1-xHox)5Si4(x=0.05, 0.15, 0.25)系列合金的居里温度、磁相变、磁熵变等磁性质进行了研究. 结果发现 该系列合金保持了Gd5Si4的Sm5Ge4正交型晶体结构, 居里温度随着引入的x量的增加而呈近似线性减小趋势;在居里温度附近样品的磁特性符合二级相变规律;通过调节Dy 或Ho的含量调节居里点, 样品中不含贵重元素Ge, 大大降低了成本;在较宽的温度范围和低场下(＜2 T)具有较大的磁熵变值从而使其适合于被制成梯度功能复合材料. 研究表明 (Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料有望成为较好的室温低场磁制工质.     

WxC/SBA-16催化剂的制备、表征及催化加氢脱硫性能

以正硅酸乙酯为硅源, 仲钨酸铵为钨源, P123和F127为混合模板剂,采用水热晶化法一步合成了不同钨含量(以n(Si):n(W)表示)的WO3/SBA-16, 然后经甲烷/氢气(V(CH4)/V(H2)=1/4)混和气体程序升温还原碳化(TPC), 制备出了WxC/SBA-16(x=1, 2)催化剂. 采用XRD、N2-吸附/脱附、TEM和FTIR等分析测试技术对样品的结构进行了表征, 并以噻吩作为模型化合物, 对WxC/SBA-16催化剂的加氢脱硫催化活性进行了评价. 结果表明, 在一定钨含量的条件下, WO3/SBA-16和WxC/SBA-16样品仍然保持立方笼状介孔结构, 当n(Si):n(W)为30-10时, 碳化钨的物相为W2C; n(Si):n(W)为7.5时, 碳化钨的物相为W2C和WC. WxC/SBA-16催化剂表现出了良好的加氢脱硫催化性能.     

不同铝源合成的β沸石结构表征与热分解行为的研究

考察了以固体硅胶为硅源、 NaAlO2及α Al2O3· H2O两种铝源、以及不同晶化混合液的 SiO2/Al2O3比（ 15～ 50）对β沸石合成的影响。通过 XRD、 DSC/TGA、 29Si NMR及 ICP研究表明,以 NaAlO2为铝源合成的β沸石更易形成 Si(0Al)、 Si(1Al)、 Si(O－ )配位,且化学 SiO2/Al2O3比与晶化混合液 SiO2/Al2O3比基本一致,以α Al2O3· H2O为铝源合成的β沸石更易形成 Si(0Al)、 Si(O－ )、 Si(2Al)配位,且化学 SiO2/Al2O3比低于晶化混合液的 SiO2/Al2O3比; TGA失重量随β沸石 SiO2/Al2O3比增加而增加, DSC吸热量随β沸石 SiO2/Al2O3增加而减少。     

CO_2在Cu-Ni/ZrO_2-SiO_2催化剂上的吸附与反应

采用表面反应改性法 ,制备了 Zr O2 - Si O2 (Zr Si O)表面复合物 ;用等体积浸渍法制备了 Zr Si O担载的 Cu-Ni双金属催化剂 .用 IR和 TPD技术 ,研究了 CO2 在其表面上的化学吸附与反应性能 .实验结果表明 ,在 Cu- Ni/Zr Si O催化剂上 CO2 可形成线式吸附态、剪式吸附态和卧式吸附态 ;催化剂表面金属位 M上的剪式吸附态 CO2可与邻近的 lewis酸位 Zrn+作用 ,形成 CO2 卧式吸附态 M- (CO) - O Zr4+ ;该卧式吸附态在一定温度(142℃ )下可解离为 M- CO和 Zr- O- .Zr- O- 具有良好的选择氧化性能     

碳纳米管/二氧化硅的表面分子印迹聚合物制备及其在芦丁电化学检测方面的应用

采用溶胶凝胶法合成二氧化硅覆盖的碳纳米管(CNTs/Si O2),通过化学键合法将CNTs/Si O2接上3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MAPS),从而获得富含烯键的MAPS-CNTs/Si O2。以MAPS-CNTs/Si O2为分子印迹载体,芦丁为模板分子,丙烯酰胺为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,自由基聚合法制备碳纳米管/二氧化硅的表面分子印迹聚合物(CNTs/Si O2-MIPs)。采用红外光谱、热重分析和扫描电镜等方法对CNTs/Si O2-MIPs进行表征,将CNTs/Si O2-MIPs滴涂至玻碳电极表面构建电化学传感器,采用循环伏安法和差分脉冲伏安法对CNTs/Si O2-MIPs修饰电极的电化学行为进行考察。结果表明,CNTs/Si O2-MIPs对芦丁具有良好的特异性吸附性能,印迹材料的DPV电流响应是非印迹材料的2.84倍;相对于其它类似的分子,如槲皮素、柚皮素、抗坏血酸,CNTs/Si O2-MIPs传感器对芦丁具有较好的选择性;CNTs/Si O2-MIPs传感器的电流响应与芦丁的浓度在0.1~100.0μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.032μmol/L。该传感器已成功应用于药片中芦丁含量的测定。     

金属间化合物Ho2Co17-xSix的结构和磁性研究

研究了非磁性原子Si替代Co对Ho2Co17金属间化合物结构和磁性的影响.X射线衍射结果表明, 所有Ho2Co17-xSix(x=0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0)化合物都为Th2Ni17型六角结构;化合物的晶格常数和单胞体积都随Si含量的增加而呈线性下降.磁性测量结果表明, Ho2Co17-xSix化合物的饱和磁化强度随Si含量的增加而呈线性下降.从热磁曲线测量观察到, Ho2Co17-xSix化合物在x=0.5时可能呈面各向异性,当0.5≤x≤3.0时出现由易面到易轴的自旋重取向,自旋重取向温度Tsr随Si原子含量的增加先下降,而后又上升,在x=2.5处出现最低点.     

Sin/Si-n(n=2-6)的结构和电子亲合能的密度泛函理论研究

选用四种不同的密度泛函理论方法(B3LYP,BLYP,BP86,B3P86),在全电子的双ζ加极化加弥散函数基组(DZP++)下,研究Sin/Si-n (n=2 -6 )体系的结构和电子亲合能.预测Si2 /Si-2 ,Si3 /Si-3 ,Si4 /Si-4 ,Si5 /Si-5 和Si6 /Si-6 的基态结构分别为C∞h(3Σ-g ) /C∞h(2Σ+g ),D3h(3A′2 ) /C2υ(2A1 ),D2h(1Ag) /D2h(2B2g),D3h(1A′1 ) /D3h(2A″2 )和C2υ(1A1 ) /D4h(2A2u).在电子亲合能方面,B3LYP方法预测的电子亲合能是最可靠的.预测Si2,Si3,Si4,Si5和Si6的电子亲合能分别为 2. 05, 2. 34, 2. 16, 2. 48和 2. 13eV.     

电弧熔炼过程中LaFe_(13-x)Si_x合金的凝固组织和相形成研究

研究了电弧熔炼过程中LaFe13-xSix合金的凝固行为。应用XRD和扫描电镜分析了合金组织相组成和结构。结果表明:电弧熔炼铸锭随温度梯度出现分层;La(Fe,Si)13(简称:1∶13)相是包晶反应生成的,冷速和硅含量变化对合金的凝固行为有很大的影响,当Si含量x≤1.0时合金显微组织由α-(Fe,Si)相和共晶相La Fe Si(简称:1∶1∶1)相组成,α-(Fe,Si)(简称:α-Fe)相为主要相,随硅含量增加1∶1∶1相增多;x≥1.5时由α-Fe相、1∶13相和1∶1∶1相组成;随x增加1∶13相为主要相,1∶1∶1相减少;当x≥2.0时显微组织中1∶13相作为初生相析出,且随温度梯度和硅含量变化1∶13相的形貌不同。     

一步法合成多级孔结构ZSM-5分子筛（英文）

多级孔结构ZSM-5分子筛的合成过程复杂。利用双模板剂,通过优化晶化条件(如晶化时间与晶化温度)和Si/Al物质的量比等一步水热晶化合成了具有多级孔结构的ZSM-5分子筛,并采用XRD、N_2吸附-脱附、吡啶红外吸脱附、SEM和TEM等方法对样品的晶体结构、孔道结构、表面酸性和形貌等进行了表征。结果表明,一步法合成多级孔结构ZSM-5分子筛的适宜条件是:晶化温度160-180℃,晶化时间24-96 h,反应物组成为SiO_2/Al_2O_3/Na_2O/CTAB/TPABr/H_2O=1/x/0.4/0.05/0.12/280,(x:50-240)。其中,晶化温度160℃、晶化时间48 h和以Si/Al物质的量比50的凝胶合成的样品具有有序的介孔(平均尺寸3.60 nm)结构、较高的结晶度和较强的酸性。     

一步法合成多级孔结构ZSM-5分子筛

多级孔结构ZSM-5分子筛的合成过程复杂。利用双模板剂,通过优化晶化条件(如晶化时间与晶化温度)和Si/Al物质的量比等一步水热晶化合成了具有多级孔结构的ZSM-5分子筛,并采用XRD、N₂吸附-脱附、吡啶红外吸脱附、SEM和TEM等方法对样品的晶体结构、孔道结构、表面酸性和形貌等进行了表征。结果表明,一步法合成多级孔结构ZSM-5分子筛的适宜条件是:晶化温度160-180℃,晶化时间24-96 h,反应物组成为SiO₂/Al₂O₃/Na₂O/CTAB/TPABr/H₂O=1/x/0.4/0.05/0.12/280,(x:50-240)。其中,晶化温度160℃、晶化时间48 h和以Si/Al物质的量比50的凝胶合成的样品具有有序的介孔(平均尺寸3.60 nm)结构、较高的结晶度和较强的酸性。     

铝改性介孔二氧化硅泡沫载体材料合成及其DBT加氢脱硫性能

介孔二氧化硅泡沫(MCFs)材料具有超大的三维球形孔结构、超大孔容(1.0–2.4 cm3/g)、高比表面(1000 m2/g)、孔径可调范围较广(24–50 nm)且球形孔道之间通过窗口(9–22 nm)联结,因此具有优良的传质性能,能够促进加氢脱硫反应.但是,与传统的微孔分子筛相比,该纯硅类介孔材料酸性较弱,不利于一些酸催化反应;因此,对纯硅材料进行金属改性以增加其酸性,从而促进催化剂的催化活性.而一般对纯硅类介孔材料采用Al,Ti,Zr等金属,铝改性主要是为纯硅载体提供酸性,而钛锆改性则是为了调变活性金属以及促进金属的分散,从而提高催化剂的加氢脱硫活性.因此,我们主要采用后改性方法,以P123为微乳液体系中的表面活性剂,TEOS为硅源,TMB为扩孔剂,异丙醇铝为铝源,成功合成了一系列Si/Al比不同的介孔二氧化硅泡沫材料.通过改变异丙醇铝的加入量,成功合成了系列Si/Al比(x)的NiMo/Al-MCFs(x)(x=10,20,30,40和50)催化剂.对所合成的载体及相应的催化剂通过SAXS,N2吸附脱附,SEM,Py-FTIR,UV-Vis,H2-TPR,NH3-TPD,HRTEM,Raman及27Al MAS NMR等表征手段进行分析,并在高压加氢微反装置上对相应的NiMo负载型催化剂进行DBT HDS活性评价,系统分析了不同硅铝比对催化剂DBT HDS反应活性的影响.SAXS和SEM表征结果表明,Al后改性并没有破坏载体材料的结构;27Al MAS NMR表征结果表明,后改性法能成功把Al掺杂进纯硅材料的骨架中.催化剂UV-Vis和Raman表征结果表明,当Si/Al比为20时,NiMo/Al-MCFs(20)催化剂Mo物种的带隙能量最大,且氧化钼的平均粒径较小,Mo物种在该催化剂中的分散度较好;H2-TPR分析结果表明,NiMo/Al-MCFs(20)催化剂还原温度较低,最易还原.Py-FTIR结果表明,随着Al加入量的增大,其酸性逐渐增大,当Si/Al比为20时酸性达到最大,继续增加Al的加入量,其酸性不再增加;此外,NiMo/Al-MCFs(20)的硫化度最高,且其MoS2的堆垛层数较低.负载活性金属后制备了NiMo/Al-MCFs(x)催化剂,将其应用于DBT加氢脱硫反应,并与传统NiMo/γ-Al2O3催化剂加氢脱硫反应活性作对比.研究发现,所制备的NiMo/Al-MCFs(x)系列催化剂由于具有较大孔径、比表面积及孔容和较强的酸性,因而其DBT HDS活性明显高于传统的工业NiMo/γ-Al2O3催化剂,且催化剂活性在硅铝比达到20时最大,最高可达96%,因此它作为加氢脱硫催化剂载体具有很大的应用前景.     

Constructing the bonding between conductive agents and active materials/binders stabilizes silicon anode in Lithium-ion batteries

Silicon(Si) anode has been considered a promising candidate due to its remarkable theoretical capacity but it was plagued by severe pulverization because of the inherent huge volume variation. Enhancing electrode stability is an effective approach to improve electrochemical performance. Herein, a stable Si anode was established by an innovative construction of the bonding between conductive agents and active materials/binders. As a result, the strong interaction of electrode components not only ...     

铝改性介孔二氧化硅泡沫载体材料合成及其DBT加氢脱硫性能（英文）

介孔二氧化硅泡沫(MCFs)材料具有超大的三维球形孔结构、超大孔容(1.0–2.4 cm~3/g)、高比表面(1000 m~2/g)、孔径可调范围较广(24–50 nm)且球形孔道之间通过窗口(9–22 nm)联结,因此具有优良的传质性能,能够促进加氢脱硫反应.但是,与传统的微孔分子筛相比,该纯硅类介孔材料酸性较弱,不利于一些酸催化反应;因此,对纯硅材料进行金属改性以增加其酸性,从而促进催化剂的催化活性.而一般对纯硅类介孔材料采用Al,Ti,Zr等金属,铝改性主要是为纯硅载体提供酸性,而钛锆改性则是为了调变活性金属以及促进金属的分散,从而提高催化剂的加氢脱硫活性.因此,我们主要采用后改性方法,以P123为微乳液体系中的表面活性剂,TEOS为硅源,TMB为扩孔剂,异丙醇铝为铝源,成功合成了一系列Si/Al比不同的介孔二氧化硅泡沫材料.通过改变异丙醇铝的加入量,成功合成了系列Si/Al比(x)的NiMo/Al-MCFs(x)(x=10,20,30,40和50)催化剂.对所合成的载体及相应的催化剂通过SAXS,N_2吸附脱附,SEM,Py-FTIR,UV-Vis,H_2-TPR,NH3-TPD,HRTEM,Raman及~(27)Al MAS NMR等表征手段进行分析,并在高压加氢微反装置上对相应的NiMo负载型催化剂进行DBT HDS活性评价,系统分析了不同硅铝比对催化剂DBT HDS反应活性的影响.SAXS和SEM表征结果表明,Al后改性并没有破坏载体材料的结构;~(27)Al MAS NMR表征结果表明,后改性法能成功把Al掺杂进纯硅材料的骨架中.催化剂UV-Vis和Raman表征结果表明,当Si/Al比为20时,NiMo/Al-MCFs(20)催化剂Mo物种的带隙能量最大,且氧化钼的平均粒径较小,Mo物种在该催化剂中的分散度较好;H_2-TPR分析结果表明,NiMo/Al-MCFs(20)催化剂还原温度较低,最易还原.Py-FTIR结果表明,随着Al加入量的增大,其酸性逐渐增大,当Si/Al比为20时酸性达到最大,继续增加Al的加入量,其酸性不再增加;此外,NiMo/Al-MCFs(20)的硫化度最高,且其MoS_2的堆垛层数较低.负载活性金属后制备了NiM o/Al-MCFs(x)催化剂,将其应用于DBT加氢脱硫反应,并与传统NiM o/γ-Al_2O_3催化剂加氢脱硫反应活性作对比.研究发现,所制备的NiMo/Al-MCFs(x)系列催化剂由于具有较大孔径、比表面积及孔容和较强的酸性,因而其DBT HDS活性明显高于传统的工业NiMo/g-Al_2O_3催化剂,且催化剂活性在硅铝比达到20时最大,最高可达96%,因此它作为加氢脱硫催化剂载体具有很大的应用前景.     

MORPHOLOGY,INTERFACIAL INTERACTION AND PROPERTIES OF STYRENE-BUTADIENE RUBBER/MODIFIED HALLOYSITE NANOTUBE NANOCOMPOSITES

 A natural nanotubular material, halloysite nanotubes (HNTs), was introduced to prepare styrene-butadiene rubber/modified halloysite nanotube (SBR/m-HNT) nanocomposites. Complex of resorcinol and hexamethylenetetramine (RH) was used as the interfacial modifier. The structure, morphology and mechanical properties of SBR/m-HNT nanocomposites, especially the interfacial interactions, were investigated. SEM and TEM observations showed that RH can not only facilitate the dispersion and orientation of HNTs in SBR matrix at nanometer scale, but also enhance the interfacial combination between HNTs and rubber matrix. FTIR and XPS investigations confirmed that a number of hydrogen bonds were formed between the phenol hydroxyl groups in resorcinol-formaldehyde resin derived from RH and the oxygen atoms in Si―O bonds or hydroxyl groups on HNTs surfaces. The m-HNTs modified with RH have significant reinforcing effect on SBR vulcanizates. RH as a good interfacial modifier can remarkably improve mechanical properties of SBR/HNT composites. The substantial improvement of comprehensive properties for SBR/m-HNT nanocomposites can be attributed to good dispersion and orientation of HNTs in SBR matrix at nanometer scale and the enhanced interfacial interaction between HNTs and rubber matrix.     

一种修饰钙掺杂钛酸铅湿敏纳米薄膜的新方法——钾修饰薄膜的制备、湿敏特性和结构表征

为了使感湿性能很差的钛酸铅湿敏改性，选取Ti(O-n-Bu)_4，Pb(OAc)_2和Ca (OAc)_2为起始物，采用溶胶-旋涂法以及烧结晶化过程，在镀有Ag-Pd合金叉指电 极的α-Al_2O_3基片上制备了钾修饰的钙掺杂钛酸铅纳米湿敏薄膜(K~+-Ca_xPb_ (1-x)TiO_3，缩写为K-CPT)。在(20 ± 0.1) ℃常温下、相对湿度RH=8.0%～93.6 之间5个检测点上测试了K-CPT的阻-温特性，并与纯钛酸铅薄膜（PT）、钙掺杂钛 酸铅薄膜(CPT)以及锂修饰的钙掺杂钛酸铅薄膜(Li-CPT)进行了比较，对工艺进行 了正交实验和研究。结果表明：在x = 0.35，K~+含量为1%(K/Ti, mol/mol)，以及 850 ℃/1h的烧结晶化成瓷条件下，所制得的陶瓷薄膜在RH=8.0%～93.6%的实测范 围内，灵敏度S=3.3*10~3，感湿响应时间τ=15s，湿滞 ≤ ±2%；而在RH=0%～ 100%的全湿范围内，总的电阻值降低值约为10~4 kΩ，即全湿范围内的灵敏度可达 四个数量级；S=10~4kΩ/100△RH(%)。通过XRD，SEM和TEM手段对薄膜的晶相结构 及显微结构进行了表征，薄膜为四方多晶，具有网状孔道和岛形晶界，晶粒呈极度 化定向排列的电畴结构，粒度为10nm，岛的平均面积为4μm*5μm。     

YTi（Fe1—xSix）11合金的结构和磁性研究

用磁测量和穆斯堡尔谱研究了YTi(Fe_(1-x)Si_x)_(11)(x=0.0～0.1)合金的结构和磁性。当x<0.07时,Si原子优先占据8j晶位;而当x>0.07时,Si原子除了占据8j晶位外,也开始占据8f晶位。在所研究的硅浓度范围内,Si原子不占据8i晶位。合金的居里温度随Si含量的增加而减小,在x=0.05～0.08范围内出现不明显的极小值,而后略有增加。合金的饱和磁化强度和磁晶各向异性场都随Si含量增加而减小。Si原子的加入也使晶胞体积收缩。     

Fe~(3 )/TiO_2/SiO_2复合纳米微粒的合成及光催化降解NO_2~-

采用溶胶 -凝胶法制备了 Ti O2 / Si O2 和不同浓度 Fe3 掺杂的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合纳米粉末 ,并利用XRD、BET、UV-vis等手段研究了 Ti O2 / Si O2 及掺铁形成的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合微粒的表面结构形态变化 ,以及对污染物 NO- 2 光催化降解的影响 .结果表明 ,Fe3 / Ti O2 / Si O2 (ω( Fe3 ) =1 .5 % ,m( Ti)∶ m( Si) =2∶ 1 )具有最佳活性 ,样品呈晶化度较低的锐钛矿结构 .Fe3 掺杂导致晶粒的增大 ,稳定性降低 ,大大提高了半导体的光催化活性 ,有利于对低浓度 NO- 2 的光催化降解