三维有序大孔锂离子筛的制备及其交换性能研究

由110 nm聚苯乙烯(PS)微球组装晶体胶体模板,并用此模板合成三维有序大孔(3-dimensionally ordered macroporous,3DOM)锂离子筛前驱体Li4Ti5O12,用1.0 mol.L-1的盐酸改型制得锂离子筛H4Ti5O12(LiTi-H)。用XRD、SEM、饱和交换容量、pH滴定曲线等表征了材料的形貌、结构和离子交换性能。同时测定了25℃时LiTi-H在0.05 mol.L-1Li+体系吸附锂的动力学数据,并采用吸附动力学Bangham方程和Elovich方程关联离子筛LiTi-H对Li+的离子交换动力学数据。结果表明:PS胶体晶体模板和3DOMLi4Ti5O12锂离子筛前驱体均排列规则有序,大孔直径约90 nm,Li4Ti5O12为尖晶石结构;3DOM Li4Ti5O12酸稳定性好,锂离子筛LiTi-H对Li+具有较高的选择性,对Li+的饱和交换容量达56.70 mg(Li+).g-1;动力学模型用Elovich模型关联较好,离子筛对Li+的离子交换动力学方程是Q=-26.510 4+11.977 4lnt(25℃)。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备及其电化学性能的研究

锂离子电池具有比能量高、质量轻、体积小、电压高、安全性好和无记忆效应等特点,而正极材料是其研究的重点.采用溶胶-凝胶法合成了锂离子电池的正极材料,结果表明,其初始容量高,循环性能理想,并且整个合成过程也较为简单,合成的温度相对较低,样品的颗粒比较均匀.     

锂离子电池LiMn2O4薄膜电极的制备研究进展

尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４是最有希望替ＬｉＣｏＯ２的新一代锂离子电池阴极材料。高能、轻量、超薄将是未来锂离子电池一个十分重要的发展方向。本文对尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４的晶体结构作了简要介绍。综述了近年来在ＬｉＭｎ２Ｏ４薄膜电极制备方面的研究进展,包括静电喷雾沉积（ＥＳＤ）、静脉激光沉积（ＰＬＣ）、射频磁溅射（ＲＦＭＳ）等等,并对今后的研究方向进行了展望。     

溶胶-泥浆化学反应法制备尖晶石锂离子二次电池正极材料

以氢氧化锂、电解超细二氧化锰为原料,在不同条件下用溶胶－泥浆法制备了尖晶石型ＬｉＭｎ２Ｏ４,优化了反应条件并以此作正极材料进行了电化学测试。结果表明,首次充电比容量达１２５ｍＡｈ．ｇ＾－１～１４５ｍＡｈ．ｇＡ＾－１,放电比容量达１１５ｍＡｈ．ｇＡ＾－１～１２５Ａｈ．ｇ＾－１。可逆充放电效率在９０％以上,循环２８次后其充电比容量仍然保持在１１０ｍＡｈ．ｇ＾－１～１１５ｍＡｈ．ｇ＾－１,放电比容量达１     

锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的研究现状

从制备方法,循环性能,比容量,高温性能等方面对近年来有关LiMn2O4尖晶石的研究作一综述;讨论合成方法,反应条件,尖晶石的晶体结构及改性对正极材料性能的影响,并预示该类正极材料今后的研究方向。     

稀土掺杂对锂离子电池正极材料LiMn2O4结构及电性能的影响

利用微波加热技术合成稀土掺杂基锂离子电池正极材料LiMn2-xRExO4(RE=Y，Nd，Gd，Ce)，通过XRD、循环伏安及恒电漉充放电测试研究了稀土掺杂离子对合成正极材料结构及电化学性能的影响。XRD测试结果表明，合适的掺杂量可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定骨架结构的作用，稀土离子的引入可以部分取代原有的三价锰离子，由于稀土离子的离子半径较三价锰离子大，因此稀土掺杂锰酸锂材料的晶胞参数比未掺杂材料大，在一定程度上扩充了锂离子迁移的三维通道，更有利于锂离子的嵌入与脱嵌；循环伏安及恒电漉充放电测试结果表明稀土掺杂有效提高了LiMn2O4材料的电化学循环可逆性及循环稳定性。     

尖晶石型LiMn2O4晶体结构及锂离子筛H+/Li+交换性质研究

采用密度泛函理论平面波超软赝势和广义梯度近似法对尖晶石型LiMn2O4及其锂离子筛HMn2O4的晶体结构和性质进行了从头计算。PW91泛函最为有效,Li+被H+取代后HMn2O4晶胞收缩,点阵常数从LiMn2O4的0.823 nm减小至0.799 nm,其XRD峰也相应向高角度方向明显位移。经同种格点原子的XRD分析表明,Mn、O两元素对XRD方式和强度起着决定作用。其中Li呈+1价完全离子化,可被H+彻底交换,H与周围O在等电子密度图中呈现电子云相互连接,只带有0.42个正电荷。价轨道分态密度表明,Mn-O之间强的共价键合主要归因于Mn-d和O-p在费米能级下-7.3~-1.6 eV间的轨道重叠,形成了有利于H+/Li+交换的骨架空穴隧道。阵点和空穴多面体的体积遵守如下顺序:V8a>V48f>V8b、V16c>V16d、V16c>V48f。Li+最易迁移至邻近的16c位置,碱金属离子的交换受到离子半径和作用能大小的限制。     

喷墨打印制备LiMn2O4薄膜电极及其电化学性能

通过溶胶-凝胶法制备了尖晶石LiMn2O4.用分散剂Lormar D,经超声分散制得了含LiMn2O4粒子的打印"墨水",并使用计算机喷墨打印的方法制得LiMn2O4薄膜电极.薄膜电极的厚度约为1.8 μm.用XRD、TG-DTA、SEM、循环伏安、电化学阻抗谱和充放电等方法对材料和电极的性能进行了表征.结果表明,在较大电流100 μA·cm-2(2C)的充放电情况下,电极能保持好的稳定性,其首次放电容量为109 mAh·g-1,充放电54次后,其容量仍可保持97.4%,为105 mAh·g-1,这可归因于薄膜电极中尖晶石LiMn2O4的晶型完整,LiMn2O4粒子小以及稳定的超薄电极结构.     

锂离子电池正极材料研究的新动向和挑战

调研了全球锂离子电池正极材料LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4 LiNi0.8 Co0.2 O2和Li(CoMnNi)1/3O2的学术研究论文和技术专利申请与授权数按年和语言分布情况。综述了前4种材料作锂离子电池正极材料尚存在的问题和解决对策进展。例如,通过掺杂其他元素、表面包覆、细化材料颗粒及改善正极结构设计来提高正极材料的充放电容量、寿命、功率密度和电池高功率密度使用时的安全性。     

喷墨打印制备LiMn2O4薄膜电极及其电化学性能

通过溶胶-凝胶法制备了尖晶石LiMn2O4. 用分散剂Lormar D, 经超声分散制得了含LiMn2O4粒子的打印“墨水”, 并使用计算机喷墨打印的方法制得LiMn2O4薄膜电极. 薄膜电极的厚度约为1.8 μm. 用XRD、TG-DTA、SEM、循环伏安、电化学阻抗谱和充放电等方法对材料和电极的性能进行了表征. 结果表明, 在较大电流100 μA·cm-2 (2C)的充放电情况下, 电极能保持好的稳定性,其首次放电容量为109 mAh·g-1, 充放电54次后, 其容量仍可保持97.4%, 为105 mAh·g-1, 这可归因于薄膜电极中尖晶石LiMn2O4的晶型完整, LiMn2O4粒子小以及稳定的超薄电极结构.     

XRD测定NaY型分子筛的钾离子交换度

对K离子交换的NaY分子筛进行火焰光度分析和XRD测试,研究XRD特征峰的面积和强度变化与离子交换度之间的关系。结果表明,衍射角2θ=20.3何恢蒙戏迩慷取⒎迕婊谌淄挤段诘陌俜直扔隟+离子交换度之间均存在很好的线性关系,由此得到的交换度计算值与采用火焰光度分析方法得到的实验值之间的相对误差分别小于2.0%和5.5%,可以用于离子交换度的定量测定。     

粒状十二磷钼酸铵结晶的合成及对Cs^＋的交换性能研究

用焦磷酸根在酸性钼酸铵溶液中缓慢水解释放出磷酸根，控制磷钼酸铵（ＡＭＰ）的结晶速度，合成了适合于柱操作的ＡＭＰ粒状结晶。结晶结构分析和化学组成分析确认其为十二磷钼酸铵。在１ｍｏｌ／ＬＨＮＯ３中对Ｃｓ＋的静态交换容量为０．６３ｍｍｏｌ／ｇ，分配系数为３５０ｍｌ／ｇ。在模拟中国裂变废液中，动态交换容量为０．５５ｍｍｏｌ／ｇ。经２×１０６Ｇｙ剂量γ辐照后，交换容量未发生变化。     

MCM－41中孔分子筛的合成及其性质

以十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）作模板剂，研究了水热体系中中孔ＭＣＭ－４１分子筛的合成条件。在Ｈ_２Ｏ／Ｓｉ介于１２～１００，Ｓｉ／Ａｌ介于１０～∞，ＣＴＡＢ／Ｓｉ介于０．０８～０．２时，可以合成出ＭＣＭ－４１分子筛。在加入煤油等混合烃的合成体系中，可以合成出孔径大于４ｎｍ的ＭＣＭ－４１分子筛。用ＸＲＤ、ＳＥＭ、Ｎ_２吸附对合成样品加以表征，证明它们具有典型的中孔分子筛特性。探针反应证明它具有中强酸中心。     

含钛MCM—41分子筛的合成与表征

水热法合成了含钛的ＭＣＭ－４１型超大孔分子筛，通过ＸＲＤ，ＩＲ，ＤＲＳＵＶ－ＶＩＳ，＾２９ＳｉＭＡＳＮＭＲ等测试，表明钛处在分子筛骨架上，同时考察了Ｎａ＾＋、Ａｌ＾３＋对ＴｉＭＣＭ－４１合成的影响以及分子筛的热稳定性、吸附量和催化活性。     

CoAPO—44分子筛的水热法合成

磷酸铝分子筛AlPO_4-n和金属磷酸铝分子筛MeAPO-n已有合成。金属离子引入磷酸铝分子筛骨架,改变了它的表面酸性,使之具有阳离子交换性能。近年来,对磷酸铝系列分子筛的基础研究非常活跃,试图合成出更多的磷酸铝系列分子筛,探索其应用前景,其中有     

离子交换树脂的选择及柠檬酸溶液循环使用研究

用离子交换树脂法吸附柠檬酸溶液中的金属离子,苯乙烯系阳离子交换树脂的吸附性能较好,它对镍、铝离子的吸附容量均较大,且吸附前后柠檬酸溶液的浓度变化较小.静态条件下树脂对镍的吸附容量为16.83mg Ni/g干树脂,对铝为21.36mg Al/g干树脂;动态条件下树脂对镍的吸附容量为6.78mg Ni/g干树脂,对铝为31.8mgAl/g干树脂,吸附液流速为1m/h～3m/h.吸附后的柠檬酸溶液可循环使用.当用1mol/L硫酸解吸时,树脂对镍铝的解吸率可达90%以上.当硫酸中Ni2 为1.70mmol/L,Al3 为7.40mmol/L时,树脂的解吸率仍可达80%以上.     

DIFFUSIVITY OF RARE EARTH ION IN POROUS ION EXCHANGE RESINS

TheporousionexchangeresinshavebecomeanimportantreactivepolarermaterialwhicharewidelyappliedinindustrialoperationsHowever,afewstudi..[l--3]reportedtheintraparticlediffusivityofporousionexchangers.Theionexchangedisplacementprocessonporousresinbedforseparationofrareearthsistheoneofthebestwaystoenhancetheeffectivityofthismethod.TounderstandthediffusionoftheionintheresinisveryavailablefolimproVingtheprocess.EXPERIMENTAL1.Pre--experimentsAllthereagentsusedareA.R.grade.152'154Euisusedasaradiot…     

含铜MCM—41型分子筛的合成与表征

本文首次合成出一种具有MCM-41型结构的中孔（mesoporous）CuMCM-41分子筛，通过XRD、骨架IR、紫外漫反射、电子自旋共振、固体魔角核磁、TG—DTA等测试结果，表征铜（Ⅱ）在分子筛中四面体配位和八面体配位形式共存。     

FAPSO-5分子筛的合成、结构及性能的研究

以三乙胺为模板剂,在HF参与下,采用水热晶化法合成了纯相的含铁的SAPO-5(FAPSO-5)分子筛.用EPMA,EPR,XPS和Mossbauer等技术对其结构进行了研究.XPS和Mossbauer等实验表明,分子筛中Fe以Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)两种价态共存.Fe在FAPSO-5分子筛中以多种状态存在:大部分Fe以FeO_4四面体形式参与了分子筛骨架的构成;部分Fe可能以氧化物或氢氧化物形式存在于分子筛空腔内;少部分Fe可能成为平衡分子筛骨架负电荷的阳离子.FAPSO-5分了筛具有良好的热稳定性和表面酸性.利用乙苯的裂解和脱氢反应考查了FAPSO-5分子筛的催化性能,表明它既有SAPO-5的裂解活性,又具有FAPO-5的脱氢活性.