Ti掺杂的MgH2和Mg2NiH4的放氢性能

以TiF₃和Ti(OBu-n)₄为催化剂, 研究了Ti离子掺杂对MgH₂和Mg₂NiH₄放氢性能的影响. 结果表明, 未掺杂的MgH₂起始放氢温度为420 ℃, 掺杂TiF₃和Ti(OBu-n)₄后分别降低到360和410 ℃; Mg₂NiH₄在掺杂TiF₃后放氢温度由230 ℃降低到220 ℃, 而掺杂Ti(OBu-n)₄后没有变化. 可见无论对MgH₂或Mg₂NiH₄, 在降低放氢温度方面TiF₃都明显优于Ti(OBu-n)₄. 另外, 研究还发现, TiF₃掺杂对MgH₂放氢动力学有显著的提高, 但对Mg₂NiH₄没有明显的提高. 结合XRD和FTIR的测试分析, 我们认为: 催化作用很大程度上取决于氢化物自身的晶体结构和催化剂的电子结构; 降低氢化物放氢温度和提高动力学性能的原因是催化剂与氢化物之间的相互作用削弱了氢化物中Mg—H或Ni—H键, 使得活泼的H…H原子对容易形成, 从而有利于H₂的释出.     

钛掺杂的非化学计量LiFePO4的合成与电化学性能研究

0 Introduction Phospho-olivine LiFePO4 as a prom ising cathode m aterialforlithium ion batteries has aroused consider- able interests due to its low cost, benign for environ- m ent, high tem perature capability and relatively high energy density[1,2]. Ith…     

添加C10H10Cl2Ti对6LiBH4-CaH2-3MgH2体系储氢性能的影响

C_(10)H_(10)Cl_2Ti的添加可以有效改善6LiBH_4-CaH_2-3MgH_2样品吸放氢性能,添加的质量分数为5%时具有较好的催化效果。样品的起始和终止放氢温度比原始样品分别降低约30和25℃,可逆储氢量(质量分数)约为8.1%。添加C_(10)H_(10)Cl_2Ti催化剂的样品在360℃下等温放氢速率比原始样品提高了178%。两步放氢反应的表观活化能分别为131.4和138.8 kJ·mol~(-1),相比原始样品降低了约18.6%和15.8%。利用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)对样品进行分析发现,热分解过程中C_(10)H_(10)Cl_2Ti生成了多价态的Ti化合物,催化了LiBH_4与CaH_2的反应,从而改善了复合体系的储氢性能。     

Mg2 FeH6 纳米晶的制备及储氢性能

在室温和氩气气氛下, 以MgH2 和纳米Fe为原料, 采用机械合金化(球磨法)制备了Mg2FeH6纳米晶. 考察了球磨参数(时间、 转速)对产物的影响, 对所制备的Mg2FeH6 纳米晶的组成、 结构和形貌进行了表征, 并对其储氢性能进行了测试. 结果表明, 所制备的Mg2FeH6纳米晶为立方结构, 纯度较高(91.4%), 其晶粒尺寸较小, 约为10~30 nm, 但团聚现象较为严重. Mg2FeH6纳米晶具有较低的活化能和较好的吸放氢动力学性能, 其放氢的脱附焓和脱附熵分别为(-42.8±2) kJ/mol和(-72.0±3) J/(mol·K). 在503 K和6 kPa的氢气压力下, Mg2FeH6纳米晶在70 min内放氢量达到2.5%(质量分数); 在2 MPa的氢气压力下, 上述放氢产物具有较快的起始吸氢速率.     

WS2/CuGa2O4复合材料的制备及其气敏性

采用共沉淀法制备了CuGa₂O₄纳米材料,并利用水热法制备了一系列WS₂/CuGa₂O₄复合材料。结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对制备的材料进行了物相组成、表面形貌以及元素价态的分析。研究了WS₂的复合量对 CuGa₂O₄材料检测乙醇气体敏感性能的影响。实验结果表明,当 WS₂与 CuGa₂O₄质量比为 1%时,该复合材料制备的传感器在室温下对 100 μL·L^-1乙醇气体表现出 345.3 的灵敏度,响应时间和恢复时间分别为 184 和 69 s,且最低检测限为 0.1μL·L^-1。     

锰源对尖晶石LiMn2O4高温性能的影响

为考察不同锰源对所制备尖晶石LiMn₂O₄(LMO)电化学性能的影响(特别是高温性能),采用沉淀法制备前驱体,通过不同煅烧温度制备得到最常用的锰氧化物(MnO₂、Mn₂O₃和Mn₃O₄)为锰源,经相同条件制备得到LMO正极材料,通过考察所得LMO形貌及电化学性能来研究锰源与LMO电化学性能的关系。研究结果表明,相同的前驱体在不同煅烧温度下可以得到不同的锰氧化物,且各自具有不同的形貌结构。由这些锰氧化物都可以得到高纯度的LMO,但产物形貌结构以及材料中的八面体晶体含量和尺寸不同。由Mn₂O₃制备得到的LMO材料中的八面体晶体含量最多,且尺寸最均匀,在3种LMO中容量性能、倍率性能和循环性能最好：0.2C(1C=148 mA·g^-1)下首次放电比容量为131.8 mAh·g^-1;3C下还有100.4 mAh·g^-1的放电比容量。其对应半电池在0.5C下循环100次后,放电比容量还有116.0 mAh·g^-1,容量保持率为93.9%,电化学储能性能远远优于其他2种LMO。即使是在高温55 ℃下,由Mn₂O₃得到的LMO也表现出明显优于其他2种材料的高倍率性能和抗衰减性能。     

MoS2/Cd2SnO4复合材料的制备及其气敏性能

采用水热-煅烧法制备Cd₂SnO₄,之后通过超声混合法得到一系列MoS₂/Cd₂SnO₄复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对Cd₂SnO₄和一系列MoS₂/Cd₂SnO₄复合材料进行结构和形貌的表征。研究了MoS₂掺杂量对于MoS₂/Cd₂SnO₄复合材料的气敏性能影响。实验结果表明,当MoS₂与Cd₂SnO₄的质量比为2.5%,MoS₂/Cd₂SnO₄复合材料制备的气敏元件在170 ℃时对浓度为100 μL·L^-1的甲醛气体的灵敏度为40.0,最低检测限为0.1 μL·L^-1。     

以Fe2P2O7为前驱体制备LiFePO4及其电化学性能

以磷铁废渣（Fe_1.5P）和温室效应气体CO₂为原料,以磷酸为补充磷源合成磷酸铁锂（LiFePO₄）的前驱体Fe₂P₂O₇,并研究了其合成过程对LiFePO₄正极材料储能性能的影响。采用SEM观察了LiFePO₄的表面形貌,采用XRD分析了LiFePO₄和Fe₂P₂O₇的晶体结构。进一步对该方法进行优化,发现Fe_1.5P与磷酸混合物（n_Fe1.5P：n_H3PO4=1：1）在800℃热处理6 h合成的Fe₂P₂O₇对应的LiFePO₄/C电化学性能最好,在0.1C,0.2C,0.5C和1C倍率下的容量分别可达130,126,117和108 mAh·g^-1。该方法具有成本低廉,减少碳排放和环境友好等特点,为LiFePO₄正极材料的生产提出了一种新的工艺。     

快离子导体Li3V2(PO4)3包覆LiFePO4的结构和性能

通过机械活化将快离子导体Li3 V2(PO4)3包覆在LiFePO4 表面, 制备了性能优异的复合正极材料9LiFePO4@Li3 V2(PO4)3. 用XRD, SEM, HRTEM, EDS和电化学测试等手段研究了材料的物理化学性能. 结果表明, 包覆后的材料含有橄榄石结构的LiFePO4、单斜晶系的Li3 V2(PO4)3 和正交晶系的Li3 PO4; LiFePO4颗粒表面包覆了一层Li3 V2(PO4)3, 且部分V3+进入LiFePO4晶格内部, 使其晶格参数减小, 包覆后的LiFePO4的交换电流密度和锂离子扩散系数均提高了1个数量级. 电化学测试结果表明, 包覆后的LiFePO4的倍率性能及循环性能都得到显著改善, 在1C和2C倍率下, 包覆后的LiFePO4的首次放电比容量较包覆前分别提高了34.09%和78.97%, 经150次循环后容量保持率分别提高了27.77%和65.54%; 并且5C时容量为121.379 mA·h/g(包覆前LiFePO4在5C下几乎没有容量), 循环350次后的容量保持率高达94.03%.     

以Fe2P2O7为前驱体制备LiFePO4及其电化学性能

以磷铁废渣（Fe_1.5P）和温室效应气体CO₂为原料,以磷酸为补充磷源合成磷酸铁锂（LiFePO₄）的前驱体Fe₂P₂O₇,并研究了其合成过程对LiFePO₄正极材料储能性能的影响。采用SEM观察了LiFePO₄的表面形貌,采用XRD分析了LiFePO₄和Fe₂P₂O₇的晶体结构。进一步对该方法进行优化,发现Fe_1.5P与磷酸混合物（n_Fe1.5P：n_H3PO4=1：1）在800℃热处理6 h合成的Fe₂P₂O₇对应的LiFePO₄/C电化学性能最好,在0.1C,0.2C,0.5C和1C倍率下的容量分别可达130,126,117和108 mAh·g^-1。     

h-BN负载纳米NbH对LiBH_4放氢性能的协同改性作用

制备了h-BN负载纳米NbH改性剂(NbH@h-BN),并采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线能谱(EDS)等测试手段对其进行表征,分析了NbH@h-BN对LiBH_4放氢反应的掺杂改性作用及机理.结果表明:经NbH@h-BN掺杂改性后,LiBH_4的放氢峰值温度和表观活化能分别降低至380℃和142.31kJ/mol,放氢动力学性能也得到大幅改善.分析认为:NbH@h-BN具备协同改性LiBH_4的放氢性能是因为NbH@h-BN可以生成稳定的粒径为5~10nm的NbH颗粒,并且可以避免纳米NbH在掺杂改性过程和放氢过程中发生团聚,能够充分发挥纳米NbH和h-BN各自的改性作用.     

Fe2O3与TiF3添加剂对LiBH4-MgH2复合氢化物体系的协同催化作用

通过球磨方法制备出2LiBH4-MgH2,2LiBH4-MgH2-10%Fe2O3,2LiBH4-MgH2-10%TiF3,2LiBH4-MgH2-5%Fe2O3-5%TiF3和2LiBH4-MgH2-10%Fe2O3-10%TiF35个复合氢化物体系,用热重(TG)、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和压力-组成-温度仪(PCT)等对所制备体系进行表征.结果表明,Fe2O3和TiF3的掺杂均能够有效地改善2LiBH4-MgH2复合体系的放氢性能,尤其是两者共掺杂的2LiBH4-MgH2-10%Fe2O3-10%TiF3体系,初始放氢温度为110℃,总放氢量达到约9.6%.对2LiBH4-MgH2-5%Fe2O3-5%TiF3体系的PCT表征结果表明,在400℃时,10 min内放氢量达到了8.6%,放氢热力学和放氢动力学均优于单一相的掺杂,体现了两相掺杂的协同催化作用.     

MgH2粒径对2LiBH4+MgH2体系放氢动力学性能的影响

研究了MgH₂粒径对2LiBH₄+MgH₂体系放氢动力学性能的影响.采用高能球磨方式对50~100 μm 粒径的MgH₂预球磨96 h, 其粒径可减小到100~200 nm.结果表明, 对MgH₂进行预球磨可使2LiBH₄+MgH₂体系的两步放氢温度分别降低58和24℃, 并可明显提高体系的放氢动力学性能.XRD结果表明, MgH₂粒径的减小有利于放氢过程中MgB₂ 的生成, 从而提高体系放氢产物的可逆吸氢能力.     

Theoretical Studies on Dehydrogenation Reactions in Mg2(BH4)2(NH2)2 Compounds

Borohydrides have been recently hightlighted as prospective new materials due to their high gravimetric capacities for hydrogen storage. It is, therefore, important to under-stand the underlying dehydrogenation mechanisms for further development of these ma-terials. We present a systematic theoretical investigation on the dehydrogenation mecha-nisms of theMg₂(BH₄)₂(NH₂)₂ compounds. We found that dehydrogenation takes place most likely via the intermolecular process, which is favorable both kinetically and thermo-dynamically in comparison with that of the intramolecular process. The dehydrogenation of Mg₂(BH₄)₂(NH₂)₂ initially takes place via the direct combination of the hydridic H in BH₄^- and the protic H in NH₂^-, followed by the formation of Mg-H and subsequent ionic recombination of Mg-H^δ- …H^δ+N.     

3LiBH4/CeF3体系的放氢性能及机制

采用球磨法制备了3LiBH₄/CeF₃反应体系, 通过压力-组成-温度(PCT)测试仪、 X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)研究了体系的放氢性能、 反应机制及性能改善机理. 结果表明, 3LiBH₄/CeF₃体系在295 ℃左右快速放氢, 总放氢量为4.1%(质量分数). 放氢过程中CeF₃与LiBH₄直接发生反应: 3LiBH₄+CeF₃1/2CeB₆+1/2CeH₂+3LiF+11/2H₂. 与纯LiBH₄相比, 放氢热力学稳定性和表观活化能的降低是3LiBH₄/CeF₃体系放氢温度下降的主要原因.     

Investigations on the solid state interaction between LiAlH4 and NaNH2

In this paper, two LiAlH₄-NaNH₂ samples with LiAlH₄ to NaNH₂ molar ratio of 1/2 and 2/1 were investigated, respectively. It was observed that both samples evolved 2 equiv H₂ in the ball milling process, however, the reaction pathways were different. For the LiAlH₄-NaNH₂ (1/2) sample, Li₃Na(NH₂)₄ and NaAlH₄ were formed through cation exchange between reactants. The NaAlH₄ formed further reacts with Li₃Na(NH₂)₄ and NaNH₂ to give H₂, NaH and LiAlN₂H₂. For the LiAlH₄-NaNH₂ (2/1) sample, Li₃Na(NH₂)₄, LiNH₂ and NaAlH₄ were formed firstly through the same cation exchange process. The resulting LiNH₂ reacts with the remaining LiAlH₄ and produces H₂ and Li₂AlNH₂.     

Synthesis of Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O with Flower-like Microstructure and Its Catalytic Activity for Transesterification of Dimethyl Carbonate with Phenol

A novel flower-like hydrated magnesium carbonate hydroxide,Mg_5(CO_3)_4(OH)_2·4H_2O,with micro-structure composed of individual thin nano-sheets was synthesized using a facile solution route without the use of template or organic surfactant.Reaction time has an important effect on the final morphology of the product.The micro-structure and morphology of Mg_5(CO_3)_4(OH)_2·4H_2O were characterized by means of X-ray diffractometry(XRD),field-emission scanning electron microscopy(FE-SEM).Brunauer-Emmett-Teller(BET)surface areas of the samples were also measured.The probable formation mechanism of flower-like micro-structure was discussed.It was found that Mg_5(CO_3)_4(OH)_2·4H_2O with flower-like micro-structure was a novel and efficient catalyst for the synthesis of diphenyl carbonate(DPC)by transesterification of dimethyl carbonate(DMC)with phenol.     

复合多铁材料NiFe2O4/BaTiO3的制备及性能

采用溶胶-凝胶与固相反应相结合的方法制备了xNiFe2O4/(1-x)BaTiO3(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)系列复合多铁材料.X射线衍射(XRD)结果表明,复合材料中只含有钙钛矿结构的BaTiO3和尖晶石结构的NiFe2O4,说明共烧过程中两者未发生明显的化学反应,铁电相与铁磁相共存.扫描电子显微镜(SEM)观测结果表明材料内部是异质结构的,高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观测结果进一步说明了NiFe2 O4和BaTiO3共存,并且在两种物质的接触处能够看到清晰的界面.这种由BaTiO3和NiFe2 O4组成的复合材料对外同时表现出铁电性和铁磁性.电滞回线结果表明,该复合材料具有铁电性,但存在着一定的漏电.介电频谱表明材料的介电常数随着频率的升高而下降,在低频下达到定值,并且铁磁相的含量对材料的介电性有影响.磁性能测试结果表明材料的磁性源于NiFe2O4,并且磁性随着NiFe2O4含量的增加而增强.     

Phase diagram for the system KVO3 + NH4HCO3 + NH4VO3 + KHCO3 + H2O at 303 K

Solubility data of the KVO₃ + NH₄HCO₃ + NH₄VO₃ + KHCO₃ + H₂O system at 303 K were determined under varying pressure conditions. The results were used to construct a phase diagram in the oblique projection according to Jänecke's method. At constant p and T this diagram includes two invariant points, five double saturated liquid curves, and four crystallization fields corresponding to KVO₃, NH₄HCO₃, NH₄VO₃, and KHCO₃. It has been found that ammonium meta-vanadate is a sparingly soluble salt. NH₄VO₃ and KHCO₃ compose the stable pair of salts, whereas KVO₃ and NH₄HCO₃ form the unstable salt-pair. A thorough knowledge of the solubility phase diagram for this reciprocal quaternary salt system is the theoretical basis of the carbonation process of the potassium meta-vanadate saturated ammonia solution.