退火处理对LaFeO3/Pd复合薄膜微观结构和在碱液中电化学行为的影响

采用射频磁控溅射装置在Si(111)衬底上分别制备了Pd单膜、LaFeO3单膜和LaFeO3/Pd复合薄膜,利用XRD,SEM,EDS,XPS和电化学测试方法研究了退火处理对LaFeO3/Pd薄膜材料的相结构、形貌、化学组成以及电化学性能的影响。研究结果表明:未退火的溅态LaFeO3薄膜呈无序非晶态结构,随退火温度升高,600℃退火1 h后LaFeO3薄膜晶化为钙钛矿型正交结构,此时薄膜晶粒尺寸呈增大趋势;800℃退火时,随退火时间增加,薄膜晶粒尺寸变化不明显,退火前LaFeO3薄膜表面平整、致密,退火后薄膜表面出现裂纹。XPS分析表明,LaFeO3薄膜中的氧以晶格氧、化学吸附氧和物理吸附氧三种结合状态形式存在,退火后LaFeO3薄膜中化学吸附氧转变为晶格氧。电化学测试结果表明,Pd膜电极和LaFeO3膜电极放电容量很低(3.9~19 mAh·g-1),而LaFeO3/Pd复合薄膜在退火前后的电极放电容量分别达到50和180.7 mAh·g-1,LaFeO3单膜和LaFeO3/Pd复合薄膜电极的交换电流密度I0分别为为3.36和590.51 mA·g-1。镀Pd后能极大改善和提高LaFeO3/Pd复合膜电极的电催化活性和电化学放电容量。     

电沉积Ni/LaNiO3复合电极及其在碱性介质中的析氧性能

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型复合氧化物LaNiO3,然后将其加入瓦特镀镍液中进行复合电沉积,研究了镀液pH值和阴极电流密度对Ni/LaNiO3复合镀层组成的影响。运用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等对复合镀层进行表征,结果表明:最佳电沉积工艺条件是镀液pH=5.8和阴极电流密度jk=90 mA.cm-2,所得的Ni/LaNiO3复合镀层中LaNiO3的质量含量约为60%。用循环伏安、稳态极化、恒电位阶跃、电化学阻抗谱等电化学技术评价了Ni/LaNiO3复合电极的析氧性能。结果表明:在5 mol.L-1的KOH溶液中,Ni/LaNiO3复合电极的起始析氧电位较镍电极负,表观活化自由能比镍电极降低约2/3,比表面积约为镍电极的55倍,析氧电催化性能得到大幅度提高。     

Pd/Mm(富铈稀土)薄膜电极在KOH溶液中的电化学行为

利用磁控溅射法制备了Pd/Mm(Mischmetal)混合稀土薄膜,采用X射线衍射、AFM及循环伏安和交流阻抗谱等电化学测试技术研究了Pd/Mm稀土薄膜的晶体结构、表面形貌及其在KOH溶液中的电化学行为.结果表明,Pd/Mm薄膜表面的Pd层由纳米级的孤岛状颗粒构成,颗粒大小为100～200 nm.循环伏安法研究表明,氢的电化学氧化和还原均通过表面Pd金属层进行.Pd/Mm稀土薄膜电极的交流阻抗图由两个容抗弧组成,低频区的容抗弧对应氢在电极中的固态扩散过程,而高频段的容抗弧对应氢在电极表面的电化学还原过程,其中氢在薄膜电极内部的扩散是速率控制步骤.     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及其电化学性能

以Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2(2)和Li2CO3为原料,在空气气氛中,经过高温热处理工艺制备了高结晶度的锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(1)。正交试验确定最佳工艺条件为:2 0.3 mol,n(Li):n(2)=1.2,于950℃反应13 h。电化学性能研究结果表明,在2.7 V～4.6 V,电流密度16 mA.g-1时,1的首次放电比容量为203.4 mAh.g-1;经16 mA.g-1循环2次,32 mA.g-1循环9次,80 mA.g-1循环20次后放电比容量为164.1 mAh.g-1。     

MoO3 /SiO2复合正极材料的制备及电化学性能研究

本文通过化学沉淀-热处理方法制备了MoO3正极材料,并通过正硅酸乙酯(TEOS)的水解在MoO3的表面包覆SiO2得到MoO3/SiO2复合正极材料[wSiO2/wMoO3=8%],对制备材料的结构和电化学性能进行了表征。结果表明,得到的MoO3为纯的正交相结构,片状MoO3的粒径大小约200～500 nm,厚度约50 nm。片状颗粒倾向于堆积在一起形成层状结构。在MoO3的表面包覆了一层无定形的SiO2。在电压范围1.5～4.0 V的条件下,以0.1C倍率进行恒电流充放电测试,MoO3/SiO2样品的首次放电容量为332.7 mAh.g-1,库仑效率87.6%。循环20次后,放电容量降为277.7 mAh.g-1。SiO2的包覆降低了MoO3正极材料的初始容量,但循环性能得到了提高。     

CuF2/MoO3/C复合正极的电化学阻抗谱研究

采用球磨方法制备了CuF2/MoO3/C复合材料电极,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法表征与观察复合材料的结构与形貌,测试了电极的电化学性能.结果表明,球磨CuF2和MoO3晶粒的尺寸为200～300 nm.CuF2/MoO3/C复合电极10 mA.g-1电流密度首次放电容量为647 mAh.g-1,但随之复合材料循环寿命迅速衰减.循环伏安曲线首次放电,2.2 V左右出现了一个还原峰,第2、3周期该还原峰电位升至3.2 V左右.CuF2/MoO3/C复合电极的Nyquist图由高、中频区两个半圆串接和一条斜线组成.放电过程,高频区半圆相应于锂离子扩散多层SEI膜,还与电极材料与集流体的接触有关;中频区半圆与CuF2和MoO3及C的肖特基接触有关;低频区斜线反映扩散传递过程.CuF2/MoO3/C电极电荷传递阻力较大,这可能也是CuF2/MoO3/C电极容量较快衰减的原因.     

在LaNiO3-Pt复合电极上Pb(Zr，Ti)O3铁电薄膜及其成分梯度薄膜的制备和研究

LaNiO₃(LNO) thin films were prepared on Pt(111) / Ti / SiO₂/ Si substrate by metal-organic decomposition (MOD) method. Pb(Zr,Ti)O₃ ferroelectric thin films and their compositionally graded thin films were prepared on LNO / Pt / Ti / SiO₂ /Si substrates by Sol-gel method. The composition depth profile of a typical up-graded film was determined by using a combination of Auger Electron Spectroscopy (ASE) and Ar Ion Etching. The results confirm that the processing method produces graded composition changes. XRD analysis showed that the graded thin films possessed composite structure of tetragonal and rhombohedral. The dielectric constants of Up-graded and Down-graded thin films were higher than that of each thin film unit. The dielectric constants were 277 and 269 at 10 kHz, respectively. The loss tangents were 0.019 and 0.018 at 10 kHz, respectively. The Hysteresis loops showed that the remanent polarizations of graded thin films were higher than that of each thin film unit, but the coercive fields were smaller. The remanent polarizations of Up-graded and Down-graded thin films were 30.06 and 26.96 μC·cm^-2, respectively. The coercive fields were 54.14, 54.23 kV·cm^-1, respectively. The pyroelectric coefficients of Up-graded and Down-graded thin films were 4.62, 2.51×10^-8 C·cm^-2·K^-1 at room temperature, respectively. They were higher than that of each thin film unit.     

Pt/Au/Fe3O4的制备及其电化学性能

以制得的纳米Fe₃O₄颗粒作为载体,用还原法将还原出的Au与Pt分别负载到Fe₃O₄颗粒表面,制得纳米Pt/Au/Fe₃O₄复合材料。对Pt/Au/Fe₃O₄进行紫外可见光吸收光谱、透射电子显微镜、X射线衍射及光电子能谱等物理表征,结果表明,Au与Pt均匀地沉积到了Fe₃O₄纳米颗粒表面。对纳米Pt/Au/Fe₃O₄复合材料进行循环伏安扫描,当H₂PtCl₆的加入量达到8 mL时,Pt/Au/Fe₃O₄催化性能最佳;正扫电流峰i_p与扫描速率的平方根v^1/2线性相关,Pt/Au/Fe₃O₄催化氧化甲醇的过程受扩散控制;对催化剂进行201次循环伏安扫描,催化剂仍然能保持较好的催化性能且稳定性良好。因此,所合成催化剂Pt/Au/Fe₃O₄是一种具有良好化学稳定性的阳极催化剂材料。     

Pd/C气体扩散电极电化学降解4-氯酚的比较研究

分别采用氢气还原法和甲醛还原法制备了Pd/C催化剂, 利用XRD、TEM及XPS对催化剂进行了表征, 并由催化剂制备成Pd/C气体扩散阴极, 采用先通氢气后通空气的方式在隔膜电解体系中对4-氯酚进行降解, 比较了不同电极体系下4-氯酚的去除效果. 结果表明, 制备的Pd/C气体扩散阴极既对4-氯酚具有还原脱氯作用(通入H₂时), 又能够促进O₂还原生成H₂O₂(通入O₂时), 它们对4-氯酚的去除效果要好于不掺杂Pd的气体扩散阴极. 使用氢气还原法制备出的Pd/C催化剂中Pd表面的活性点比甲醛还原法制备出的要多, 电极稳定性好, 反应60 min后 4-氯酚转化率和脱氯率接近100%, 120 min后阴极室COD去除率为87.4%.     

间氯苯甲酸在Pd/Ti电极上的电化学脱氯反应

以Ti为基底电极, 在PdCl₂溶液中电沉积制备了Pd/Ti电极, 采用SEM和XPS进行表征. 采用循环伏安法研究了Cu, Ag, Ti和Pd/Ti电极对间氯苯甲酸(3-CBA)的电还原特性, 与Cu, Ag和Ti电极相比, Pd/Ti电极对3-CBA有较好的电化学还原活性. 同时采用电化学原位红外反射光谱对3-CBA在Pd/Ti电极上的电还原反应机理进行了系统分析, 结果表明3-CBA在Pd/Ti电极上的电化学脱氯反应是一个脱氯加氢过程, 3-CBA首先得到一个电子形成阴离子自由基中间体, 随后释放一个氯离子, 产生苯甲酸盐的自由基, 最后该自由基得到一个电子并夺取一个氢质子, 在电极表面脱去氯得到最终产物苯甲酸.     

Ag/AgNO3修饰钛酸盐纳米管薄膜的制备及性能

采用水热法合成了钛酸盐纳米管薄膜,通过光催化还原反应将Ag/AgNO3纳米粒子负载其上,制得Ag/AgNO3修饰钛酸盐纳米管薄膜,并对其形貌、结构和化学组成进行了表征.Ag/AgNO3修饰后钛酸盐纳米管薄膜的性能发生了明显变化,不仅展示出光致变色的性能,而且光催化活性得到显著提高,此外,纳米管表面产生出的活泼自由基协同具有强氧化能力的Ag+能有效抑制或杀灭细菌,使薄膜具有优异的抗菌性能.     

MoO3基纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

以MoO3为基体,分别用超声分散法与碳纳米管(CNTs),化学原位聚合法与聚吡咯(PPy)复合,制备了MoO3/CNTs,MoO3/PPy和MoO3/CNTs/PPy纳米复合材料。利用XRD、SEM、TEM对复合材料进行物性表征,在1 mol·dm-3的HCl溶液中对MoO3,MoO3/CNTs,MoO3/PPy和MoO3/CNTs/PPy四个样品进行电化学测试。结果表明,复合材料的比容量均高于MoO3,其中,由于MoO3/PPy特殊的一维核壳结构使其具有较高的比表面积,相比较其他复合材料而言,有更好的电化学活性。该材料的最大比电容为450.8F·g-1。     

铝电极在LiNO3-KNO3熔盐中的电化学行为

采用循环伏安和恒电位电解法考察了铝电极在LiNO3-KNO3熔盐中的电化学行为. 实验结果表明, 在该熔盐中, 锂离子在铝电极上的电还原过程伴随着新生态的锂原子向电极内部的随后扩散步骤; 锂原子进入铝电极后与铝发生合金化, 形成β-LiAl合金和γ-LiAl合金; 锂离子在铝电极上的还原过程受还原态锂在铝基体内的扩散步骤控制. 循环伏安实验发现, 铝电极在该熔盐中的氧化和还原峰电流都先随循环次数增加而增大, 最后基本上趋于稳定. 这表明铝电极在该熔盐体系中具有较好的电化学稳定性.     

Sn/Cu电极电化学还原CO2的研究

采用电沉积法制备Sn/Cu电极,由SEM观察并研究了电沉积电流密度对电极形貌的影响.在碱性三电极体系中考察了Sn/Cu电极对析氢、CO2还原的影响.发现10 mA.cm-2和15 mA.cm-2电沉积电流密度下制得的电极活性较高,尤以15 mA.cm-2时电极性能更佳,并指出了电还原CO2关键材料的结构特性.     

电沉积Bi2Te3基薄膜的电化学阻抗谱研究

以不锈钢为基底,利用电化学沉积方法制备Bi2Te3基薄膜材料,并采用X射线衍射技术、电子探针微观分析等方法对薄膜进行结构和成分表征,通过电化学阻抗谱技术对不锈钢表面Bi2Te3的电化学沉积机理进行了初步探讨.结果表明Bi-Te和Bi-Te-Se体系具有相似的电化学沉积机理,即Bi3+和2HTeO+或H2SeO3首先被还原为Bi单质和Te或Se单质,然后Bi单质与Te或Se单质反应生成Bi2Te3基化合物,而Bi-Sb-Te体系中,2HTeO+首先被还原为Te单质,生成的Te再与Bi3+和Sb(III)反应生成Bi2Te3基化合物,三种体系的沉积都受电化学极化控制.     

碳微球模板制备LaMnO3及其电化学性能研究

以葡萄糖为碳源采用水热法制备出碳微球,再将其作为模板剂,柠檬酸作为络合剂,去离子水和乙醇作为溶剂,经混合搅拌、沉淀和去除模板剂等步骤,由La(NO₃)₃·6H₂O和Mn(NO₃)₂制备LaMnO₃。采用粉末X射线衍射、场发射扫描电镜、N₂吸附-脱附等对LaMnO₃进行表征分析,并对其电化学性能进行了测试。结果表明,碳微球模板可制备出层状多孔结构的LaMnO₃,其具有良好的氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化活性,比表面积为26m²/g,将其制备成铝-空气电池空气电极催化剂,在电流密度20mA·cm^-2时放电电压可达1.476V,高于共沉淀法制备的LaMnO₃的放电电压。     

Au/Al2O3纳米复合薄膜的制备和表征

用溶胶-凝胶法制备了Au/Al₂O₃纳米复合薄膜。利用X-射线衍射、X-射线光电子能谱、原子力显微镜以及紫外-可见光谱对薄膜的微观结构、表面形貌及光学性能进行了表征,研究表明:Au/Al₂O₃纳米复合薄膜是由纳米微晶组成的颗粒膜, 复合薄膜均匀、致密、无裂纹,Au以纳米晶核形式镶嵌于Al₂O₃基体中,纳米Au晶核的粒径为23～26nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收,吸收峰位置与烧结温度有关,吸收强度随烧结温度和金添加量增大而增大。     

活性炭模板制备氧化还原催化剂LaMnO3及其电化学性能研究

利用活性炭模板剂制备了氧化还原催化剂LaMnO3,采用X射线衍射、透射电子显微镜和比表面积分析仪( BET) 等分析手段对催化剂进行了表征,通过循环伏安、线性扫描、蓝电测试等测试方法对LaMnO3电化学性能进行了测试分析。实验结果表明：利用活性炭模板法所制备出的LaMnO3-AC比表面积(20.561 m2/g)远大于共沉淀制备的LaMnO3(8.486 m2/g),并且所制备出的LaMnO3具有良好ORR催化活性。这为相关催化剂材料的设计和研究提供了实验依据和理论基础。     

溶胶凝胶法合成Li3V6O16及其电化学性能研究

本文以双氧水为配位剂,以CH3COOLi·2H2O和V2O5为原料,采用溶胶凝胶法合成了一种新型的晶体Li3V6O16。随后分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电子衍射(SAED)、X光电子能谱(XPS)和充放电测试等手段对材料进行了表征。SEM观察表明,产物主要是表面比较光滑的纳米片状晶体,TEM和SAED研究都证实了XRD和SEM的研究结果。充放电测试结果表明,该物质具有较高的比容量、良好的可逆性和循环稳定性。