氮化钛纳米管作为钒电池负极对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的电化学性能

采用阳极氧化法在钛箔表面原位生长二氧化钛纳米管,随后在氨气氛围中氮化还原制备氮化钛纳米管,并将此电极直接作为钒电池的负极,研究其对V（Ⅱ）/V（Ⅲ）的电化学性能。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及X射线光电子能谱（XPS）等材料测试手段对氮化钛纳米管的形貌、组成和结构进行表征。分析结果表明,氨气高温氮化后,前驱体TiO₂相转变为TiN和Ti₂N相,表面元素组成为Ti-N-O,Ti-N和Ti-O,且其形貌仍保持纳米管的微观结构。采用循环伏安,电化学阻抗和充放电测试表明,氮化钛纳米管对负极电解液中的V（Ⅱ）/V（Ⅲ）展现了优异的电催化活性和可逆性,这主要归因于氮化钛纳米管大的电化学真实表面积和快速的电子转移通道。     

氮化钛纳米管作为钒电池负极对Ⅴ(Ⅱ)/Ⅴ(Ⅲ)的电化学性能（英文）

采用阳极氧化法在钛箔表面原位生长二氧化钛纳米管,随后在氨气氛围中氮化还原制备氮化钛纳米管,并将此电极直接作为钒电池的负极,研究其对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的电化学性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)等材料测试手段对氮化钛纳米管的形貌、组成和结构进行表征。分析结果表明,氨气高温氮化后,前驱体TiO_2相转变为TiN和Ti_2N相,表面元素组成为Ti-N-O,Ti-N和Ti-O,且其形貌仍保持纳米管的微观结构。采用循环伏安,电化学阻抗和充放电测试表明,氮化钛纳米管对负极电解液中的V(Ⅱ)/V(Ⅲ)展现了优异的电催化活性和可逆性,这主要归因于氮化钛纳米管大的电化学真实表面积和快速的电子转移通道。     

CuO表面修饰锐钛矿TiO2纳米管阵列及其电化学嵌锂性能

以（CH₂OH）₂、NH₄F和HCl为电解液,纯Ti片、CuCl₂和NaNO₃为主要原料,联用阳极氧化和水热法制备CuO表面修饰锐钛矿TiO₂纳米管阵列锂离子电池负极材料（CuO/TiO₂）。使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱仪（EDS）、X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线衍射（XRD）,研究样品的形貌特征、元素分布、价态和微观物相组成。利用电池充放电测试仪和电化学工作站,探讨材料的电化学嵌锂性能。结果表明,表面修饰后的锐钛矿TiO₂纳米管阵列外侧出现了大量绒毛状纳米CuO,单个绒毛结构的宽度约4 nm,长度约10 nm。在0.3C的电流密度下进行恒电流充放电测试,首次放电容量为550 mAh·g^-1,充电容量为490 mAh·g^-1。50次循环后,可逆电流容量仍保持在320 mAh·g^-1,具有良好的循环稳定性和电化学特性。     

TiN纳米管的制备及其作为SERS基底的应用

采用阳极氧化法在钛片表面制备TiO₂纳米管阵列,并经氨气氮化得到TiN纳米管阵列,通过XRD、SEM、XPS、UV-Vis对基底的组成、形貌和光学性能进行了表征,并以罗丹明6G（R6G）为探针分子,对TiN基底的SERS活性进行检测。结果显示,TiO₂纳米管经800℃以上高温可转化为TiN纳米管,纳米管直径在100~200 nm,排列规整有序。氮化后的样品在500~600 nm处出现TiN的等离子体共振吸收峰,该基底显示出较高的SERS活性,对R6G分子的检测极限可达~10^-7 mol·L^-1,增强因子达~10⁵。     

水相锌二次电池正极材料V2O5/C的电化学性能研究

采用溶胶－凝胶法合成了一种V₂O₅/C复合材料.扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析表明,这是一种外层V₂O₅胶体包覆内层乙炔分子的多孔复合材料.以V₂O₅/C作正极,锌片为负极,Zn(ClO₄)₂溶液为电解质组成水相锌二次电池,采用循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）等方法研究发现:V₂O₅:C质量比为1:1时电极具有最好的电化学性能,电池开路电压达1.64 V; Zn^2＋能分别在1.01 V和1.26 V处分步嵌入V₂O₅/C结构中A、B两种位置,其嵌入电流密度峰值最高可达70 mA•g^－1,并且具有较好的循环充放电性能;在一定放电深度下,V₂O₅/C电极反应速率受Zn^2＋的扩散过程控制.     

添加NaBF4对阳极氧化法制备TiO2纳米管光催化剂的影响

在阳极氧化电解液中添加NaBF₄制得了具可见光活性的B掺杂TiO₂纳米管阵列（B/TNTs）。采用扫描电镜（FE-SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、傅立叶红外光谱（FTIR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）以及X射线光电子能谱（XPS）对样品进行表征,以亚甲基蓝（MB）的光催化降解为目标反应评价其光催化活性。结果表明：添加NaBF₄后,TiO₂纳米管表面形貌变化较大;B掺入到TiO₂晶格中形成B-O-Ti键;B掺杂使得TiO₂纳米管表面羟基量增加、光学带隙能减小、光吸收阀值红移,且B掺杂量越多,其相应值的变化量越大;B掺杂能促进TiO₂锐钛矿相的发育,纳米管经550℃煅烧后仍保持未掺杂样品的锐钛矿相结构;NaBF₄的最佳添加量为0.6%（w/w）时,所得样品光催化活性最佳,可见光下光催化降解MB的4 h降解率由未添加的39.90%提高至75.15%,且反复使用10次后其光催化性能基本保持不变;总有机碳（TOC）分析结果表明,MB在可见光下能被B/TiO₂有效矿化。     

混合溶剂对溶胶-凝胶法制备的Li3V2(PO4)3/C高倍率性能的影响

以有机-水为混合溶剂, 采用溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料Li₃V₂(PO₄)₃/C, 选取乙醇、乙二醇和1,2-丙二醇为有机溶剂, 聚丙烯酸(PAA)为碳源和螯合剂. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电以及循环伏安测试等方法, 研究了产物的结构形貌及电化学性能. XRD测试结果表明所有溶剂制备的样品结晶良好, 有机溶剂的加入不影响Li₃V₂(PO₄)₃材料的晶型结构. 恒流充放电结果表明有机溶剂的加入改善了材料的电化学性能. 以1,2-丙二醇-水为溶剂的样品电化学性能最好, 在3.0-4.5 V电压范围内, 0.1C (1C=150 mA·g^-1)倍率首次放电比容量为132.89 mAh·g^-1, 10C倍率首次放电比容量达125.42 mAh·g^-1, 循环700周后容量保持率为95.79%, 具有良好的倍率性能与循环性能; 在3.0-4.8 V电压范围内倍率性能较差. 扫描电镜结果表明混合溶剂制备的样品呈片状和针状, 这种形状有利于锂离子的扩散, 因此提高了材料的电化学性能.     

Ti0.17Zr0.08V0.34Nb0.01Cr0.1Ni0.3氢化物电极合金微观结构及电化学性能研究

采用XRD、FESEM-EDS、ICP及EIS等方法研究了Ti_0.17Zr_0.08V_0.34Nb_0.01Cr_0.1Ni_0.3氢化物电极合金微观结构和电化学性能。X射线衍射分析表明：该合金由体心立方结构(bcc)的V基固溶体主相和少量六方结构的C14型Laves相组成；FESEM及EDS分析表明：V基固溶体主相形成树枝晶，C14型Laves相呈网格状围绕着树枝晶的晶界，元素在两相中的分布呈现镜像关系。电化学性能测试结果表明：该合金的氢化物电极在303~343 K较宽的温度区间内，表现出较高的电化学容量，在303 K和343 K时，电化学容量分别为337.0 mAh·g^-1和327.9 mAh·g^-1。在303 K循环100周后，容量为282.7 mAh·g^-1。ICP分析结果表明，氢化物电极在充放电循环过程中，V及Zr元素向KOH电解质中的溶出较为严重。EIS研究表明，金属氢化物电极表面电化学反应的电荷转移电阻(R_T)随循环次数的增加而增加，相应的交换电流密度则随循环次数的增加而降低。氢化物电极循环过程中RT的增大以及V和Zr元素的溶解，可能是导致电极容量衰减的主要原因。     

在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐体系中电化学共还原提取钕

针对镧系元素钕,本文通过循环伏安、开路计时电位、方波伏安等方法研究了773 K时Nd（Ⅲ）在钼电极上在LiCl-KCl-ZnCl₂熔盐体系中的电化学行为及Zn-Nd合金的形成过程. 结果表明：在LiCl-KCl-ZnCl₂熔盐中,Nd（Ⅲ）在预先沉积的Zn 阴极上欠电位沉积形成三种Zn-Nd金属间化合物. 基于电化学行为研究,采用恒电位电解提取Nd并用方波伏安曲线测量来检测Nd（Ⅲ）离子浓度的变化,然后通过电解前后Nd（Ⅲ）离子浓度变化评估了Nd的电解提取效率. 实验结果表明：-1.84 V恒电位电解进行50 h后,Nd（Ⅲ）离子浓度接近于零,提取效率为99.67%. 在973 K时通过恒电流电解提取Nd并获得了Zn-Nd合金,通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）附带能量散射谱（EDS）对合金的相组成和微观形貌进行了分析. XRD分析表明在Zn-Nd合金中存在Nd₂Zn₁₇,LiZn 和Zn相,EDS能谱分析表明Nd在合金中的原子分数高达14.99%.     

脉冲沉积制备Cu2O/TiO2纳米管异质结的可见光光催化性能

在用阳极氧化法制备有序排列TiO₂纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu₂O纳米颗粒修饰改性TiO₂纳米管阵列,形成Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结复合材料. 利用场发射扫描电镜（FESEM）、场发射透射电镜（FETEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对样品进行表征,重点研究了Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙（MO）的可见光催化降解性能. 结果表明,Cu₂O纳米颗粒均匀附着在TiO₂纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol·L^-1的CuSO₄溶液中制得的Cu₂O/TiO₂纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu₂O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.     

Bi2WO6/TiO2纳米管异质结构复合材料的多模式下的光催化活性比较

以TiO₂纳米管为模板,采用多组分自组装结合水热法制备Bi₂WO₆/TiO₂纳米管异质结构复合材料。通过多种技术如X射线衍射（XRD）,X射线光电子能谱（XPS）,N₂吸附-脱附,扫描电镜（SEM）,高分辨透射电镜（HRTEM）和紫外可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）考察所制备样品的组成、结构、形貌、光吸收和电子性质。Bi₂WO₆纳米片或纳米粒子分布在TiO₂纳米管上,形成异质结构。随后,通过在紫外、可见和微波辅助光催化模式下降解染料罗丹明B（RhB）来评价复合催化剂的光催化活性。与TiO₂纳米管和Bi₂WO₆相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在多模式下表现出更优异的光催化活性。与紫外和可见降解模式相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在微波辅助光催化模式下对RhB的降解效率最高。这种增强的光催化活性源于适量Bi₂WO₆的引入、纳米管独特的形貌特征和降解模式所引起的增强的量子效率。降解过程中的活性物种被证明是h⁺,·OH和·O₂^-自由基。而且,在微波辅助光催化模式下,可产生更多的·OH和·O₂^-自由基。     

Bi2WO6/TiO2纳米管异质结构复合材料的多模式下的光催化活性比较

以TiO₂纳米管为模板,采用多组分自组装结合水热法制备Bi₂WO₆/TiO₂纳米管异质结构复合材料。通过多种技术如X射线衍射（XRD）,X射线光电子能谱（XPS）,N₂吸附脱附,扫描电镜（SEM）,高分辨透射电镜（HRTEM）和紫外可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）考察所制备样品的组成、结构、形貌、光吸收和电子性质。Bi₂WO₆纳米片或纳米粒子分布在TiO₂纳米管上,形成异质结构。随后,通过在紫外、可见和微波辅助光催化模式下降解染料罗丹明B（RhB）来评价复合催化剂的光催化活性。与TiO₂纳米管和Bi₂WO₆相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在多模式下表现出更优异的光催化活性。与紫外和可见降解模式相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在微波辅助光催化模式下对RhB的降解效率最高。这种增强的光催化活性源于适量Bi₂WO₆的引入、纳米管独特的形貌特征和降解模式所引起的增强的量子效率。降解过程中的活性物种被证明是h⁺,·OH和·O₂^-自由基。而且,在微波辅助光催化模式下,可产生更多的·OH和·O₂^-自由基。     

TiO2-MoO3复合纳米管阵列薄膜的制备及其可见光活性

通过阳极氧化的方法制备TiO₂纳米管薄膜, 在MoO₃存在的条件下对该薄膜进行热处理得到TiO₂-MoO₃复合纳米管阵列薄膜. 利用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), X射线光电子能谱(XPS), 电化学阻抗谱(EIS), Mott-Schottky 及光电化学方法对得到的薄膜进行了表征. XRD结果表明, TiO₂-MoO₃复合纳米管薄膜中的TiO₂主要为锐钛矿晶型. SEM实验证实了薄膜纳米管结构的存在, 样品中的MoO₃均匀地分散在TiO₂纳米管表面. 利用XPS方法分析了TiO₂-MoO₃复合纳米管薄膜元素的组成, 结果表明, MoO₃在TiO₂表面形成TiO₂-MoO₃复合纳米管薄膜. 研究了热处理温度以及热处理时间对样品的光电化学性能的影响, 相对于单纯TiO₂纳米管薄膜, 适量引入MoO₃提高了样品在可见光区的光电响应能力, 样品的平带电位负移. 在450 °C热处理60 min制得的TiO₂-MoO₃复合半导体纳米管阵列薄膜光电响应活性最高.     

氟掺杂TiO2纳米管的可见光催化活性及第一性原理计算

作为光催化技术的核心, 提高TiO₂的光催化活性和对可见光的利用率是当前光催化研究中最重要的研究课题. 为了提高TiO₂纳米管的可见光催化活性, 采用化学气相沉积法对TiO₂纳米管进行了氟掺杂. 扫描电子显微镜(SEM)结果表明退火温度对于TiO₂纳米管的形貌完整性有较大影响, 当样品在550和700 °C下退火, 氟掺杂TiO₂纳米管结构受损; X射线衍射(XRD)分析表明氟掺杂对TiO₂由锐钛矿相转化为金红石相有阻碍作用; X射线光电子能谱(XPS)测试表明化学气相沉积能有效地对TiO₂纳米管进行非金属掺杂, 且该方法安全、操作简单. 氟掺杂TiO₂纳米管对甲基橙有较高的可见光催化降解活性. 第一性原理计算结果表明氟掺杂对TiO₂带隙无显著影响, 费米能级附近的F 2p轨道电子位于价带底部, 与O 2p交联作用较小, 因此对TiO₂光吸收带边影响不大. 氟掺杂能促进表面氧空穴的产生, 增加表面酸度与Ti³⁺, 有利于减少电子-空穴复合率, 从而提高其光催化活性.     

锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯（TEOS）为SiO₂源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO₂,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO₂表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO₂并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g^-1电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g^-1,容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。     

氧化锌表面包覆Sn6O4(OH)4的制备及其在锌镍电池中的应用

采用水热-共沉淀法在氧化锌表面包覆锡化合物,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和能谱分析对制备的包覆ZnO材料进行表征。结果表明：XRD表明附着在氧化锌表面的是Sn₆O₄（OH）₄,且结晶度较好;SEM测试显示在pH=12条件下,Sn₆O₄（OH）₄能够很好地附着在氧化锌颗粒表面;能谱分析显示组成物中的元素包含Zn、Sn、O三种元素。利用循环伏安曲线、电化学阻抗谱（EIS）、倍率充放电技术对包覆ZnO材料进行了电化学性能的测试,结果表明：包覆Sn₆O₄（OH）₄的ZnO可以提高锌负极的耐蚀性能,增大电荷转移电阻（R_ct）;锌电极覆Sn₆O₄（OH）₄量为3%时充放电效率最佳,在0.2C充放循环40次后充放电循环保持率仍有70%。     

基于羟乙氧基间苯二甲酸配体的Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)金属有机框架的合成、晶体结构及荧光性质

以5-（2-羟乙氧基）-1,3-苯二甲酸二甲酯（Me₂L）为配位前驱物分别与二水合醋酸镉和三水合醋酸铅在水热条件下发生原位水解-配位反应,得到2个基于5-（2-羟乙氧基）-1,3-苯二甲酸配体和Cd（Ⅱ）或Pb（Ⅱ）的三维金属有机框架化合物{[Cd（L）（H₂O）₂]·1.5H₂O}_n（1）和[Pb（L）·H₂O]_n（2）。对这2个化合物进行了红外、元素分析和X射线单晶衍射分析,获得了其单晶结构并进一步使用X射线粉末衍射技术证明了所获得的产物具有单一晶相。对比固态下配体和2个金属有机框架化合物的荧光发射性质,能发现金属有机框架化合物较配体有了较大的红移,且红移程度与金属离子种类有关,Pb（Ⅱ）离子构建的金属有机框架化合物具有更大的红移程度。     

g-C3N4纳米管的制备及其光催化降解性能

以三聚氰胺和碳酸氢铵混合物为原料,采用简便热解法制备g-C₃N₄纳米管。热解过程中碳酸氢铵分解释放出大量的NH₃,能够诱导纳米管的形成。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱（IR）、N₂吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱以及紫外可见光谱（UV）等分析测试方法对该光催化剂的微观形貌结构和催化性能进行了表征。以罗丹明光催化降解为模型反应研究了g-C₃N₄纳米管的光催化活性。g-C₃N₄纳米管的表面积明显增大,且能够有效地促进光生电子转移,在可见光下具有较强的光催化性能,降解率在60和120 min时分别能达到95%和99.4%,且循环重复利用5次后降解率不低于92%。     

菲啶和三苯基膦的Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)配合物的合成、表征和X射线晶体结构分析

以三苯基膦（PPh₃）为共配体,合成了2种新的铜（Ⅰ）和铜（Ⅱ）与菲啶（Phend）的配合物,其组成为[Cu（κ¹-Phend）₂Cl₂]（1）和[Cu₂（κ¹-Phend）₂（κ¹-PPh₃）₂（μ-Cl）₂]（2）。这些配合物的结构通过元素分析、摩尔电导率、FT-IR、UV-Vis和单晶X射线衍射进行了研究。典型配合物1的X射线衍射分析显示,Cu（Ⅱ）配位构型为扭曲的平面四方形,而双核配合物2的Cu（Ⅰ）中心为含μ-Cl^-离子的不规则四面体构型。FT-IR谱、元素分析以及UV-Vis谱证实了它们的成分、几何形状和配体相互作用。2种配合物的结构通过密度泛函理论（DFT）计算进行了优化,以解释电子光谱特性。     

自掺杂型锑氧化物材料的制备、表征及其对Sr(Ⅱ)的吸附性能

⁹⁰Sr 是核电站放射性废液中需要重点去除的核素之一,水合锑氧化物Sb₂O₅·mH₂O可以在酸性条件下选择性吸附脱除⁹⁰Sr. 本文在以醇为溶剂的无水体系中,以化学性能较稳定且毒性低的SbCl₃为原料,以紫外线照射辅助双氧水氧化及控制水解两步法制备出自掺杂型锑氧化物Sb（Ⅲ）/Sb₂O₅. 文中采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FTIR）光谱对材料结构进行结构表征,并采用批量实验方法研究不同Sb（Ⅲ）/Sb（total）比例与Sr（Ⅱ）吸附性能的相关性,以及溶液pH 值对Sr（Ⅱ）吸附性能的影响. 实验结果表明：Sb（Ⅲ）可在较大的比例范围内共存于立方烧绿石型Sb₂O₅晶格内,形成良好的固溶体Sb（Ⅲ）/Sb₂O₅;制备过程中通过控制醇溶剂的类型、氧化剂的添加方式以及两步反应温度,可以获得具有不同氧化率,即不同Sb（Ⅲ）/Sb（total）比例的Sb（Ⅲ）/Sb₂O₅材料;其中Sb（Ⅲ）/Sb（total）比例为49.8%的锑氧化物材料吸附性能最好,在纯水体系下对Sr（Ⅱ）的分配系数为6.6×107 mL·g^-1,在pH=3-13 范围内对Sr（Ⅱ）具有良好的吸附性能,并且在本文实验条件下,Sr（Ⅱ）在锑氧化物材料上的吸附更好地符合Langmuir吸附模型.