单分散球形纳米Fe3O4的可控合成和嵌锂性质研究

利用水热法合成出单分散的球形纳米Fe3O4,探讨含十二烷基三甲基溴化铵表面活性剂合成样品形貌和尺寸.测试表明Fe3O4纳米球呈现出优越的倍率性能和循环性能.     

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%.     

封装包覆结构多孔Fe3O4长循环锂电池负极材料

本文通过封装与包覆结构共同作用抑制多级孔Fe₃O₄在循环过程中的体积膨胀,提高Fe₃O₄电极材料的电化学性能。通过采用硬模板法将葡萄糖和尿素作为造孔剂合成具有多级孔结构的Fe₃O₄材料,再利用醛脂包覆系统在多级孔Fe₃O₄上均匀的包覆一层碳材料,随后使用氢化工程对体积膨胀率仅为～4%的TiO₂进行氢化处理并提高TiO₂的导电率,将氢化TiO₂作为封装材料对碳包覆多级孔Fe₃O₄进行封装处理,制备出具有三维网络传输结构的H-TiO₂-C-Fe₃O₄电极材料。结果表明,封装与包覆结构较好的缓解了H-TiO₂-CFe₃O₄电极材料在充放电过程中的体积膨胀,在0.2 A·g^...     

还原氧化石墨烯封装核壳多孔Fe3O4锂离子电池阳极材料

首先,将葡萄糖和尿素按1∶1的质量比进行混合,作为多孔造孔剂,以水热法和煅烧法制备多孔结构的前驱体Fe₂O₃。随后,通过碳热还原的方法在制备碳包覆核壳结构的同时将Fe₂O₃还原成Fe₃O₄。最后,通过溶剂热法使用还原氧化石墨烯(rGO)对核壳多孔Fe₃O₄(CP-Fe₃O₄@C)进行封装,形成三维层状复合材料,记为rGO-CP-Fe₃O₄@C。具有三维网络传输结构的rGO-CP-Fe₃O₄@C在0.3 A·g^-1的电流密度下循环200圈之后的比容量为839 mAh·g^-1。值得关注的是,rGO-CP-Fe₃O₄@C在6 A·g^-1的大电流密度下充放电的比容量能够达到165 m...     

Fe3O4/聚苯乙烯纳米复合材料的结构与性能

采用油酸(OA)表面改性的粒径均一的Fe3O4纳米粒子(OA-Fe3O4)与工业化聚苯乙烯(PS)通过溶液共混挥发干燥方法得到了具有超顺磁性的OA-Fe3O4/PS纳米复合材料.透射电子显微镜表征结果表明,在OA-Fe3O4质量分数为1%~10%时,OA-Fe3O4纳米粒子均匀分散在PS聚合物基体中.示差扫描量热分析表明,随着纳米粒子加入量的增加,纳米复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低.热失重分析表明,OA-Fe3O4的存在显著提高了PS在空气条件下的热稳定性.流变分析表明,随着纳米粒子加入量的增加(0~10%),复合材料黏度逐渐降低.进一步研究了分子量双峰分布的PS与OA-Fe3O4纳米复合体系的流变行为,结果表明,当PS基体的平均分子量大于临界缠结分子量,且填充的纳米粒子的半径小于双峰分布PS的均方旋转半径时,加入纳米粒子仍然导致体系的复合黏度降低.     

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。     

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。     

Fe3O4纳米催化剂的制备及其F-T合成性能研究

基于溶剂热合成体系,制备了不同形貌的Fe₃O₄微球和纳米片催化剂,考察了水热合成条件对Fe₃O₄晶粒形貌的影响,并研究了Fe₃O₄纳米催化剂的费托合成(F-T)性能。结果表明,成核和晶体生长速率是控制Fe₃O₄晶体形貌的关键。与传统的沉淀铁催化剂相比,Fe₃O₄纳米催化剂更容易还原和向活性相转变,因此,具有更高的F-T反应活性、低碳烯烃选择性及C₅₊选择性;Fe₃O₄微球催化剂比纳米片催化剂更易维晶粒的稳定,具有更高的反应活性和稳定性。     

纯相Li4Ti5O12水热合成及其电化学性能

以纳米级锐钛矿型二氧化钛(TiO2)和氢氧化锂(LiOH)为原料,利用水热法合成了尖晶石型Li4Ti5O12材料,并研究了LiOH浓度、水热反应时间及热处理温度对Li4Ti5O12样品结构和电化学性能的影响,分析了Li4Ti5O12的形成过程.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)分析样品材料结构,观察材料形貌.结果表明,LiOH浓度0.2 mol.L-1、水热反应时间12 h及煅烧温度700℃可得到纯相尖晶石型Li4Ti5O12,该样品1C倍率放电比容量为146.3 mAh.g-1,40C高倍率其放电比容量仍有101.3 mAh.g-1.     

磁性Fe3O4纳米晶的电化学制备及在线混凝过程研究

以铁片和碳纤维为电极,采用电化学法实现了磁性Fe3O4纳米晶混凝剂的快速制备、在线混凝和磁性过滤的预处理过程.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对磁性Fe3O4纳米晶进行了表征.结果表明,所制备的磁性Fe3O4纳米晶具有均匀的晶体尺寸,粒子尺寸分布在30~100 nm之间.利用Fe3O4纳米晶对高浊度高岭土悬浊液进行了混凝研究,并在外加磁场的作用下实现了絮凝体和水体的快速分离.结果证实电化学法磁混凝技术能够快速高效去除污水浊度,省去了机械过滤过程.理论研究结果表明,磁性Fe3O4纳米晶去除浊度的过程是电荷中和与沉淀卷扫共同作用的结果,而电荷中和过程发生是由于电化学制备Fe3O4纳米晶时表面电荷种类的均一性.     

锂离子电池负极材料ZnMn2O4微米空心球的制备和电化学性能

通过溶剂热方法合成了ZnMn2O4微米空心球,并探讨了其形成机理。采用XRD,SEM,TEM等测试手段对产物的结构、形貌和组成进行了表征。实验结果表明,溶剂热反应条件如反应温度、反应介质对于产物的结构和形貌起着关键作用。在140℃,采用乙醇和水作为反应介质,反应6 h可以制备出直径约3μm的ZnMn2O4微米空心球;当以乙醇为溶剂,反应6 h可以得到团聚的尺寸约250 nm的ZnMn2O4纳米颗粒。将所制备的ZnMn2O4微米空心球/纳米颗粒组装成锂扣式模拟电池,考察其电化学脱嵌锂性能。电化学测试结果显示,与ZnMn2O4纳米颗粒相比,空心结构的ZnMn2O4微米球具有较高的初始放电容量(1335 mAh·g-1)和较好的倍率性能,有望作为锂离子电池的新型负极材料。     

金属有机框架衍生的高性能锂离子电池负极Co3O4/C复合材料

为克服Co_3O_4负极材料导电率低、循环稳定性差的缺点,选择Co_2(NDC)_2DMF_2(NDC=1,4-萘二甲酸根)为前驱体采用两步煅烧工艺,制备了具有高碳含量的Co_3O_4/C复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对样品进行了表征。采用热重分析法(TGA)测定了Co_3O_4/C中非晶态碳的含量。作为锂离子电池的负极材料,Co_3O_4/C具有高的可逆比容量、优异的循环性能(在200 m A·g~(-1)的电流密度下,循环200圈后放电比容量稳定保持在1 000 mAh·g~(-1))和良好的倍率性能(在100、200、500、1 000和2 000 mA·g~(-1)的电流密度下,放电比容量为分别1 076.3、976.2、872.9、783.6和670.1 mAh·g~(-1))。材料优异的电化学性能归结为有机配体衍生的高含量非晶态碳的导电和缓冲作用有利于电子的快速传递并有效减缓了金属氧化物充放电过程中的体积膨胀。     

Li4Ti5O12/CMK-3复合材料的制备及其作为锂离子电池负极材料的性能

将LiNO₃和Ti(OC₄H₉)₄填填充在有序介孔碳CMK-3 孔道中, 然后烧结合成了Li₄Ti₅O₁₂/CMK-3复合材料. 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对其结构和微观形貌进行了表征. 利用差热-热重分析(TG-DTA)测试复合材料中Li₄Ti₅O₁₂的含量. 利用充放电测试、循环伏安和电化学阻抗技术考察了复合材料作为锂离子电池负极材料的性能. 发现Li₄Ti₅O₁₂分布在CMK-3孔道中及其周围, 复合材料的高倍率充放电性能显著优于商品Li₄Ti₅O₁₂, 复合材料中Li₄Ti₅O₁₂的比容量明显高于除去CMK-3的样品(在1C倍率时比容量为117.8 mAh·g^-1), 其0.5C、1C和5C倍率的放电比容量分别为160、143 和131 mAh·g^-1, 库仑效率接近100%, 5C倍率时循环100次的容量损失率只有0.62%. 本研究结果表明CMK-3明显提高了Li₄Ti₅O₁₂的高倍率充放电性能, 可能是CMK-3特殊的孔道结构和良好的导电性减小了Li₄Ti₅O₁₂的粒径并提高了其电导率.     

钒掺杂对正极材料LiFePO_4/C的电化学性能影响

以LiH2PO4和廉价的Fe2O3为原料,葡萄糖为有机碳源,通过选择高价V5+进行铁位掺杂固相合成碳包覆复合改性的LiFe1-xVxPO4/C(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.1)材料。700℃下处理得到结晶性好、电化学性能良好、较高振实密度ρ=1.2 g·cm-3的材料。X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明掺入的钒为高价态V5+,能产生更多的过剩电子,从而提高了电子电导率,且V5+的掺入没有改变Fe的价态。交流阻抗测试结果进一步证明了V5+的掺入降低了电荷迁移阻抗,提高了材料的电子电导率。其中优化的材料LiFe0.95V0.05PO4显示了不同倍率下良好的充放电比容量,在0.1C、1C、2C和5C倍率的放电比容量分别为155、146.5、135.3和125.9 mAh·g-1,5C循环500次后容量为119.5 mAh·g-1,容量保持率为94.9%,材料循环性能较好,具有良好的实际应用价值。     

草酸盐共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2及其电化学性能

使用草酸盐共沉淀法合成了LiNi0.5Mn0.5O2, 并研究了共沉淀时的pH条件对终产物的结构、形貌及电化学性能的影响. 采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了在pH值为4.0、5.5、7.0和8.5时得到的共沉淀和终产物LiNi0.5Mn0.5O2的结构和形貌. 使用充放电实验研究了不同pH条件下得到的LiNi0.5Mn0.5O2的电化学性能. 结果表明, pH为7.0时, 合成的材料颗粒更小、分布最均匀, 材料具有良好的层状特征, 且材料中锂镍的混排程度最小. 电化学测试结果印证了pH为7.0时合成的材料具有更好的电化学性能, 在0.1C的倍率下, 材料的首次放电比容量达到了185 mAh·g-1, 在循环20周后, 放电比容量仍然保持在160 mAh·g-1. X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明, pH为7.0时合成的LiNi0.5Mn0.5O2中Ni为+2价, Mn为+4价.     

ZnCo2O4纳米颗粒组装的毛线团状的微球用于锂离子电池负极材料

通过液相共沉淀法获得Zn和Co的前驱,经过600℃煅烧处理获得ZnCo₂O₄纳米颗粒组装的毛线团状的微球。电化学测试表明,在0.5 A·g^-1的电流密度下循环200次可逆比容量保持为965 mAh·g^-1;在0.8 A·g^-1的电流密度下循环350次可逆比容量保持为882 mAh·g^-1。倍率性能测试表明在2 A·g^-1的电流密度时可逆比容量为736 mAh·g^-1。     

ZnCo2O4纳米颗粒组装的毛线团状的微球用于锂离子电池负极材料

通过液相共沉淀法获得Zn和Co的前驱,经过600℃煅烧处理获得ZnCo₂O₄纳米颗粒组装的毛线团状的微球。电化学测试表明,在0.5 A·g^-1的电流密度下循环200次可逆比容量保持为965 mAh·g^-1;在0.8 A·g^-1的电流密度下循环350次可逆比容量保持为882 mAh·g^-1。倍率性能测试表明在2 A·g^-1的电流密度时可逆比容量为736 mAh·g^-1。     

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.     

钒掺杂对正极材料LiFePO4/C的电化学性能影响

以LiH₂PO₄和廉价的Fe₂O₃为原料,葡萄糖为有机碳源,通过选择高价V⁵⁺进行铁位掺杂固相合成碳包覆复合改性的LiFe_1-xV_xPO₄/C（x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.1）材料。700℃下处理得到结晶性好、电化学性能良好、较高振实密度ρ=1.2g·cm^-3的材料。X射线光电子能谱（XPS）测试结果表明掺入的钒为高价态V⁵⁺,能产生更多的过剩电子,从而提高了电子电导率,且V⁵⁺的掺入没有改变Fe的价态。交流阻抗测试结果进一步证明了V⁵⁺的掺入降低了电荷迁移阻抗,提高了材料的电子电导率。其中优化的材料LiFe_0.95V_0.05PO₄显示了不同倍率下良好的充放电比容量,在0.1C、1C、2C和5C倍率的放电比容量分别为155、146.5、135.3和125.9mAh·g^-1,5C循环500次后容量为119.5mAh·g^-1,容量保持率为94.9%,材料循环性能较好,具有良好的实际应用价值。     

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。