WO_3纳米棒/石墨烯复合材料的制备及电化学储锂性能

以氯化钨和氧化石墨烯(GO)为原料,乙醇为溶剂,一步合成了WO3纳米棒/石墨烯纳米复合材料(WO3/RGO).将WO3/RGO纳米复合材料用于锂离子电池负极,并通过充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)技术综合考察了该材料的储锂性能.结果显示,在0.1C(1C=638 mA?g-1)倍率下,复合物的首次放电比容量达到761.4 mAh?g-1,100次循环后可逆容量仍保持在635 mAh?g-1,保持率为83.4%.即使在5C倍率下容量仍高达460 mAh?g-1.由此说明,WO3/RGO纳米复合物具有优异的循环稳定性及倍率性能,可望用于高性能锂离子电池.     

LiFeSO4F/石墨烯复合材料的制备与电化学性能

分别以FeSO4.H2O、FeSO4.4H2O和FeSO4.7H2O为原料与LiF在四甘醇介质中反应制得LiFeSO4F,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征LiFeSO4F的结构和形貌.热重分析表明LiFeSO4F在400℃开始分解.XRD结果表明,以FeSO4.4H2O和FeSO4.7H2O为原料,多个结晶水的存在可以延缓原料的脱水过程,有利于消除产物中FeSO4杂相的生成.利用循环伏安(CV)、电化学交流阻抗(EIS)和充放电实验测试材料的电化学性能,发现加入石墨烯后可以促进LiFeSO4F的电化学活性,提高材料的比容量、倍率性能和循环性能.     

MoO_3纳米带/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究

以水杨酸为模板剂和还原剂,采用水热法制备得到了一种MoO3纳米带/RGO复合材料。利用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱、恒流充放电、交流阻抗等手段对样品的结构、形貌以及电化学性能进行表征。测试结果表明,MoO3纳米带/RGO复合材料作为锂离子电池负极材料,在50 m A·g-1的电流密度下可逆比容量为1 000 m Ah·g-1,循环50次后比容量还保持在950 m Ah·g-1,相比于MoO3纳米带其容量保持能力和循环性能得到了显著改善。     

组氨酸功能化石墨烯量子点@纳米硅负极材料的制备及电化学性能研究

以柠檬酸和组氨酸混合物为碳源采用高温热解法制备组氨酸功能化石墨烯量子点（CH-GQD）.CH-GQD是由平均尺寸仅为3.5 nm的石墨烯片组成,片的边缘含有丰富亲水基团,产品极易溶于水,具有强而稳定的荧光发射.将CH-GQD包覆于硅纳米粒子表面得到石墨烯量子点@硅复合物,以此复合物电极为负极、金属锂片为正极装配锂电池,并测试其电化学性能.研究表明,CH-GQD的引入使硅负极的电子转移阻抗下降超过14.7倍,电极与电解质之间的锂离子扩散系数提高310倍,减少了因硅与电解液分子发生副反应造成的储锂容量迅速衰减.CH-GQD@Si电池在50和1000 mA·g^-1恒电流下首次放电容量分别是3325和1119 mAh·g^-1.在100 mA·g^-1电流密度下循环100圈放电容量仍保持1454.4 mAh·g^-1.CH-GQD@Si的电池行为明显优于硅负极和柠檬酸和丙氨酸热解产生石墨烯量子点（CA-GQD）改性后的硅负极.由于CH-GQD和CA-GQD在结构上仅相差一个咪唑边缘基团,上述结果还证明咪唑基对提高复合物电极电化学性能发挥了重要作用.     

石墨烯/尖晶石LiMn2O4纳米复合材料制备及电化学性能

采用溶胶凝胶法和还原氧化石墨法制备尖晶石LiMn2O4纳米晶和石墨烯纳米片,并采用冷冻干燥法制备了石墨烯/尖晶石LiMn2O4纳米复合材料,利用XRD、SEM、AFM等对其结构及表面形貌进行表征;利用CV、充放电、EIS研究纳米复合材料的电化学性能和电极过程动力学特征。结果表明:纳米LiMn2O4电极材料及其石墨烯掺杂纳米复合材料的放电比容量分别为107.16 mAh.g-1,124.30 mAh.g-1,循环100周后,对应容量保持率为74.31%和96.66%,石墨烯可显著改善尖晶石LiMn2O4电极材料的电化学性能,归结于其良好的导电性。纳米复合材料EIS上感抗的产生与半导体尖晶石LiMn2O4不均匀地分布在石墨烯膜表面所造成局域浓差有关,并提出了感抗产生的模型。     

Mn3O4/石墨烯复合材料的制备与电化学性能研究

本文以氧化石墨烯（GO）溶液为氧化剂,采用水热法使GO直接氧化Mn(Ac)₂制备Mn₃O₄/石墨烯复合材料,并通过在制备过程中加入氨水提高了复合材料中GO的还原程度与Mn₃O₄颗粒的分散性. 制得的Mn₃O₄/石墨烯复合材料表现出优异的电化学性能. 在0.5 A·g^-1的电流密度下复合材料质量比容量可达到850 mAh·g^-1,0.5 A·g^-1时充放电循环测试200周容量保持率为99%.     

Fe_3O_4/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究

以改进Hummers法合成的氧化石墨烯(GO)为前驱体,通过水热法结合烧结工艺制备了四氧化三铁/还原氧化石墨烯(Fe_3O_4/RGO)复合材料。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对复合材料的理化性能进行表征;通过充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等技术,综合考察了材料的储锂性能及电化学性能增强机制。结果表明,在200和600 m A/g电流密度下,Fe_3O_4/RGO复合负极循环60次后的放电比容量分别保持在709和479 mAh/g,表现出良好的倍率性能;相较于纯Fe_3O_4负极,复合负极呈现出更优异的锂电性能,其电化学性能的改善得益于RGO能增强材料的电导性和结构稳定性。     

三维交联石墨烯纳米纤维的合成及储锂性能

以氧化石墨烯为原料,高温下自组装得到高结晶的三维交联石墨烯纳米纤维.扫描电子显微镜和透射电子显微镜观测结果表明,三维石墨烯纳米纤维为实心结构,直径小于100 nm,石墨烯片层有序排列卷曲,具有较高的结晶度.电化学性能研究结果表明,该纳米纤维作为锂离子电池负极材料时,展现出较高的首次库仑效率(72. 4%)与储锂容量(0. 1C倍率下容量为692. 7 m A·h/g)、良好的倍率性能(20C倍率下容量为373. 3 m A·h/g)及优异的循环稳定性(1000次循环后容量保持率为84. 1%).     

负极材料NiO的制备及电化学性能

以Ni(NO₃)₂·6H₂O和NaOH为原料,采用水热法合成了锂离子电池负极材料NiO。通过TG-DSC分析，确定了合成过程的反应机理。通过XRD、SEM和恒流充放电测试,研究了NiO样品的结构、形貌及电化学性能。400 ℃焙烧得到立方结构的NiO产品，以0.10 mA·cm^-2充放电,首次放电比容量达到1 151 mAh·g^-1，经过20次循环后的比容量仍为776 mAh·g^-1。     

锂离子电池负极材料铜锌锡硫纳米颗粒的制备及其电化学性能

以金属氯化物为金属源,硫脲为硫源,聚乙二醇和乙二醇为混合溶剂,采用溶剂热法一步合成了球形的铜锌锡硫纳米颗粒.利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了铜锌锡硫纳米颗粒的物相、结构、形貌;利用电池测试系统对以铜锌锡硫纳米颗粒为锂离子电池负极材料组装的锂离子电池的电化学性能进行了测试.结果表明:所得到的产物为具有锌黄锡矿结构的纯相铜锌锡硫,颗粒直径在300～500nm.铜锌锡硫纳米颗粒作为锂离子电池的负极材料具有较好的稳定性,有望在锂离子电池研究和应用中得到推广.     

还原氧化石墨烯/TiO2复合材料在钠离子电池中的电化学性能

二氧化钛(TiO₂)作为有前景的钠离子电池负极材料, 具有良好的循环稳定性, 但由于其导电率较低, 而导致容量和倍率性能不佳限制了其实际应用. 本文采用喷雾干燥技术制备了氧化石墨烯/纳米TiO₂复合材料(GO/TiO₂), 通过热处理获得还原氧化石墨烯/TiO₂复合材料(RGO/TiO₂). 电化学测试结果表明, 还原氧化石墨烯改性的RGO/TiO₂复合材料的电化学性能得到显著提升, RGO含量为4.0%(w)的RGO/TiO₂复合材料在各种电流密度下的可逆容量分别为183.7 mAh·g^-1 (20 mA·g^-1), 153.7 mAh·g^-1 (100 mA·g^-1)和114.4 mAh·g^-1 (600mA·g^-1), 而纯TiO₂的比容量仅为93.6 mAh·g^-1 (20 mA·g^-1), 69.6 mAh·g^-1 (100 mA·g^-1)和26.5 mAh·g^-1 (600mA·g^-1). 4.0%(w) RGO/TiO₂复合材料体现了良好的循环稳定性, 在100 mA·g^-1电流密度下充放电循环350个周期后, 比容量仍然保持146.7 mAh·g^-1. 同等条件下, 纯TiO₂电极比容量只有68.8 mAh·g^-1. RGO包覆改性极大提高了TiO₂在钠离子电池中的电化学嵌钠/脱钠性能. RGO包覆改性技术在改进钠离子电池材料性能中将有很好的应用前景.     

Fe2O3/rGO纳米复合物的制备及其储锂和储钠性能

金属氧化物可通过电化学转换反应与锂离子及钠离子发生多电子可逆结构转换,是一类极具应用前景的高容量锂离子和钠离子电池负极材料。实验以氧化石墨烯和铁盐为前驱体,采用简单的溶剂法,成功将Fe₂O₃纳米单晶粒子均匀负载于石墨烯的导电片层上,获得Fe₂O₃/rGO(还原氧化石墨烯)纳米复合材料。复合电极在锂离子和钠离子电池中都表现出优异的充放电性能和循环稳定性。实验结果表明石墨烯的包覆不仅能降低Fe₂O₃发生转换反应的电荷传递阻抗,而且能够稳定电极在循环过程中带来的结构转变,极大改善电极大电流充放能力和循环稳定性。本研究为发展高容量的锂离子和钠离子电池负极材料提供了可行的途径。     

表面修饰中空LaF3纳米微粒的制备及其摩擦学性能

在油酸钠/十六烷基溴化铵乳液体系中合成了表面修饰中空LaF3纳米微粒. 通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG-DTG)、能谱分析(EDS)等测试手段对其结构和形貌进行了表征. 同时在四球摩擦磨损试验机上考察了LaF3纳米微粒作为润滑油添加剂时, 添加浓度和施加载荷对其抗磨减摩性能的影响. 结果表明, 此纳米微粒的表面为油酸修饰, 具有中空结构, 平均粒径约17.5 nm; 表面修饰中空油酸/三氟化镧纳米微粒作为成品润滑油的添加剂, 具有良好的抗磨性能. 另外, 对中空纳米微粒的形成机理进行了分析.     

Electrochemical kinetics and cycling performance of nano Li[Li0.23Co0.3Mn0.47]O2 cathode material for lithium ion batteries

Li[Li_0.23Co_0.3Mn_0.47]O₂ cathode material was prepared by a sol–gel method. The material had a primary particle size of about 100 nm, covered by a 30 Å of Li₂CO₃ layer. The material showed promising electrochemical performance when cycled up to 3C rate. The electrochemical kinetics of the first charge was much slower than that of the second charge, due to the complex electrochemical process which involved not only Li⁺ diffusion but also release of oxygen. By taking account of this, the material was pre-charged very slowly (C/50) in the first cycle. This led to excellent electrochemical performance in the following cycles. For instance, the 1C-rate capacity increased to 168 mA h g⁻¹ after 50 cycles, comparing with the 145 mA h g⁻¹ obtained without pre-charging.     

Nb 掺杂LiFePO4/C 的一步固相合成及电化学性能

用固相法一步合成了Nb掺杂的LiFePO4/C复合材料, 研究了Nb掺杂量对材料电化学性能的影响. 结果表明, Nb掺杂后LiFePO4/C复合材料的电化学性能明显提高. 在0.5C、1C和2C充放电倍率下, 名义成分为Li0.96Nb0.008FePO4/C正极材料的比容量分别为161、148和132 mAh•g−1, 已达到实用化水平. 阻抗谱和循环伏安特性测试显示, Nb掺杂有效地降低了复合材料电极的阻抗和极化, 说明Nb掺杂的主要作用是提高了LiFePO4的电子电导率.     

锂离子电池TiO2纳米管负极材料

锂离子电池负极材料二氧化钛(TiO₂)由于其零应变、环境友好和高安全性近年来得到了广泛的研究,但其较低的电子电导和离子迁移率以及较低的比容量(335 mAh·g^-1)限制了其应用前景.本文梳理了一种纳米结构TiO₂纳米管(TNTs)的研究历程以及最近研究进展,综述了TNTs常见的几种制备方法,即水热法、阳极氧化法和模板法及其形成机理,归纳了各种制备方法的优缺点,讨论了制备过程中各项参量对制得TNTs的影响.阐述了其晶体结构与形貌对电化学性能的影响,指出晶格取向一致、管壁厚度小,纳米管开口且同向排列的TNTs具有更好的电化学性能.同时探讨了针对该材料电导性差、比容量低而进行的包括结构设计、掺杂、复合等一系列改进措施,指出与高电导率及高比容量材料复合是一种方便有效的改进措施.最后总结了各种改性方法取得的进展及存在的不足,展望了TNTs的研究趋势和发展前景.     

二氧化锆/石墨烯复合材料对亚硝酸盐的电化学传感研究

制备了一种二氧化锆/还原氧化石墨烯(ZrO2NPs/rGO)复合材料修饰电极的亚硝酸盐电化学传感器,并成功用于亚硝酸盐的检测.采用循环伏安法和电流-时间曲线考察了修饰电极的电化学行为.实验结果表明,ZrO2NPs/rGO复合材料修饰电极对亚硝酸盐具有良好的电流响应.在最优实验条件下,电流-时间曲线中的电流响应信号与亚硝酸盐浓度在3.0×10Symbolm@@_7～1.0×10Symbolm@@_6 mol/L和1.0×10Symbolm@@_6～6.0×10Symbolm@@_6 mol/L的范围内呈良好的线性关系,检测限为1.0×10Symbolm@@_7 mol/L(S/N 3).该传感器灵敏性高、稳定性和重现性好.使用此传感器检测实际样品香肠中的亚硝酸盐的回收率为93.7％～110.4％,相对标准偏差为1.6％～2.1％.     

溶胶-凝胶法制备多孔LiMnPO4/MWCNT复合材料及其电化学性能

以柠檬酸为络合剂, 采用溶胶-凝胶法制备了多孔LiMnPO4和LiMnPO4/MWCNT(多壁碳纳米管)复合材料. 用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、N2吸脱附等温曲线(BET)和透射电镜(TEM)对其晶体结构与微观形貌进行了表征. 结果表明, 得到的样品具有橄榄石晶体结构, 物相较纯; 两种材料均具有丰富的多级孔道LiM结n构PO, 孔4中径形在成介了孔高范导围电内性分的布三集维中网, 比络表. 恒面流积充分放别电为测73试.7表、6明9.,9 与 m纯2·gL-iM1; n碳P纳O4米相管比以, 复嵌合入材或料包具埋有的更形高式的在放多孔电比容量, 在0.05C、2C倍率下的放电容量分别为108.8、33.2 mAh·g-1. 电化学交流阻抗谱(EIS)表明MWCNT可以有效提高LiMnPO4的电子导电性. LiMnPO4/MWCNT复合材料具有较优的电化学性能可归因于增强的电子导电性, 连接的孔道结构和高的比表面积.     

基于还原石墨烯/纳米银复合材料的电化学传感器测定双酚A

石墨烯特有的褶皱层状结构以及银纳米粒子良好的催化性能,使其在电化学方面具有良好的应用潜能.本研究以柠檬酸钠为还原剂,通过水热反应原位制备出还原石墨烯/纳米银复合材料(rGO/AgNPs),用于修饰玻碳电极,研究了双酚A的电化学行为.循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)的实验结果表明,双酚A可以在rGO/AgNPs修饰电极表面发生快速的氧化还原反应,基于此实现了对双酚A的高灵敏检测.在最优条件下,双酚A的氧化峰电流与其浓度在0.1~40.0μmol/L范围内呈良好的线性关系(r2=0.996),检出限为50.7 nmol/L(S/N=3).将其用于实际环境和塑料样品中双酚A的检测,回收率为91.7%~102.9%.