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VⅡ/VⅢ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

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。     

氮化钛纳米线的结构特征及其对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的电极过程

采用水热法在钛片表面直接生长二氧化钛纳米线(TiO_2 NWs),随后通过氨氮还原转化为氮化钛纳米线(TiN NWs)。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对材料的组成、微观结构和电极过程动力学的特征进行表征。结果表明,TiN NWs纳米线的直径约20-50 nm,长度超过5μm,其表面可能存在Ti-N键、Ti-O键和O-Ti-N键,这种含氮和含氧的化学态使得TiN NWs电极具有更好的电导性和电催化性能。TiN NWs电极对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)离子表现出更好的可逆性,其电极反应电阻R_(ct)值比TiO_2 NWs和石墨电极分别小约20倍和10倍。同时,TiN NWs电极上V(Ⅲ)还原反应的速率常数为5.21×10~(-4 )cm·s~(-1),约是石墨电极(速率常数9.63×10~(-5 )cm·s~(-1)的5倍,这可归因于TiN NWs的一维纳米线微结构特征及其较高的电催化性能。     

α-MnO_2纳米管自组装微球的可控制备及电化学性能

以KMnO_4、HCl为反应物,H_2SO_4、NH_4Cl为助剂,利用水热法成功合成了α-MnO_2纳米管自组装微球。并采用X射线晶体衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)表征手段对产物进行了形貌和结构表征,发现H~+与Cl-离子浓度对产物的晶型有很大影响:单一增加H+或Cl-离子浓度可以使纳米管管径减小、长度增加;同时增加两种离子浓度则产物从α相转化为β相;NH4+可以起到维持产物晶型(α相)以及管状形貌的作用。电化学性能测试表明,具有独特形态的α-MnO_2纳米管微球作为锂电负极具有高容量(20 m A·g-1电流密度下首周放电比容量达1783.5 m Ah·g-1)与良好的倍率性能,是具有广阔应用前景的锂离子电池材料。     

纳米氧化钨涂覆玻碳电极上的V(Ⅱ)/V(Ⅲ)氧化还原反应研究

用沉淀法制备出作为全钒液流电池负极电催化材料的具有单斜结构的纳米氧化钨粉体材料,并用透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)进行了表征.将此纳米氧化钨粉体用Nafion溶液涂覆于玻碳电极上,在1.5mol/L V(Ⅲ)+/1.5mol/L V(Ⅳ)+6mol/L H2SO4的电解液中通过循环伏安法测试了V(Ⅱ)/V(Ⅲ)氧化还原反应的反应活性和可逆性.循环伏安数据显示了V(Ⅱ)/V(Ⅲ)氧化还原反应在涂覆有氧化钨粉体的玻碳电极表面的反应为扩散控制的准可逆过程,室温下该反应的标准速率常数为4.22×10-6 m/s.     

Li_3V_2(PO_4)_3制备及其电化学性能

应用碳包覆固相法合成锂离子电池Li3V2(PO4)3正极材料.X射线衍射、扫描电子显微镜表征材料的结构和观察表面形貌.材料的电阻和电化学性能测试表明,碳包覆Li3V2(PO4)3材料可避免颗粒团聚,减小颗粒尺寸,提高材料电导率,改善其电极的电化学性能.     

宽电压范围下阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列及其热稳定性

采用电化学阳极氧化技术,以含有NH4F和H2O的甘油溶液为电解液,在宽氧化电压范围(20~100V)下于纯钛表面制备了结构高度有序的TiO2纳米管阵列。利用扫描电子显微镜(SEM)考察了阳极氧化工艺(氧化电压、NH4F浓度、环境温度、水分含量等因素)及退火处理对纳米管形貌的影响;采用X射线衍射分析(XRD)表征了不同氧化电压和退火前后TiO2纳米管阵列的物相;并从电流-时间曲线出发简要地分析了纳米管阵列的形成机理。结果表明,纳米管的内外径和管长随氧化电压的增大而增大;NH4F浓度和环境温度对纳米管形貌有一定的影响;水分含量的多寡决定了能否在高电压下自组装形成纳米管阵列;TiO2纳米管阵列具有良好的热稳定性,管状形貌可以保持到700℃;直接制备的TiO2纳米管阵列均为无定型结构,经450℃退火处理后,无定型的TiO2纳米管转变为锐钛矿相,而600℃退火处理后,部分锐钛矿相转变为金红石相。     

NH4F/H3PO4体系中阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列

以价廉的Ni板代替常用的Pt片为阴极,纯钛为阳极,采用电化学阳极氧化法在NH4F-H3PO4体系中制备出TiO2纳米管阵列.详细研究了制备参数(溶液酸度、氟离子浓度、外加电压和氧化时间)对所获纳米管阵列形貌的影响.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射(XRD)对样品的形貌和晶相结构进行了表征.在最优化的条件下,可以获得形貌规整、表面干净、有序的TiO2纳米管阵列.纳米管阵列的平均管径为60 nm.管长约530 nm.采用阳极氧化法制备的纳米管阵列是非晶态的.经400℃热处理2 h后,可以转变为锐钛矿相.实验结果还发现,经过热处理后,纳米管阵列变得更为有序,管径扩大至约95 nm.     

基于碳纳米管的氧化铈纳米管的合成及表征

建立了一种制备氧化铈纳米管的新方法, 即以碳纳米管(CNTs)为模板, 在常温常压下采用液相沉积法在CNTs表面包覆CeO2, 通过煅烧除去CNTs模板, 得到氧化铈纳米管. 通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对其形貌和结构进行了表征. 所得CeO2纳米管为面心立方结构, 直径40~60 nm, 长度0.5~2 μm.     

毛刺状竹节结构氮化硼纳米管的合成与生长机理

以非晶硼和氧化镍纳米颗粒为原料,在氨气中1100℃下合成了毛刺状竹节结构的氮化硼纳米管. 利用X射线衍射和透射电镜研究了氮化硼纳米管的结构和形貌. 竹节结构纳米管表面的毛刺是六方氮化硼的纳米薄片. 提出了一种基于固态硼和气态二氧化硼扩散的毛刺形貌生长机理.     

TiN纳米管的制备及其作为SERS基底的应用（英文）

采用阳极氧化法在钛片表面制备TiO_2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,TiO_2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。     

CoO纳米颗粒/石墨烯纳米纤维复合材料的制备及电化学性能

用石墨烯和Co(CH₃COO)₂·4H₂O作为原料,利用超声辅助法合成了锂离子电池的负极材料CoO纳米颗粒/中空石墨烯纳米纤维复合物.采用X射线衍射(XRD)确定材料的物相组成,采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察材料的表面形貌和微观结构,采用X射线光电子能谱(XPS)确定材料的价态结构.采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱表征材料的电化学性能.结果显示,在100 mA/g的电流密度下,循环了160次后,可逆容量仍超过800 mA/g,库仑效率保持在99%以上.该材料优异的电化学性能主要归因于石墨烯的中空纤维结构,中空内部可以容纳电解液,能直接将离子输送到颗粒表面,实现了离子的快速传输;二维中空纤维搭建成三维网络结构,实现了三维电子传导网络.     

石墨相氮化碳纳米管的合成及光催化产氢性能

通过硬模板法,采用氰胺前驱物和二氧化硅纳米管(SiO₂-NTs)模板,合成石墨相氮化碳纳米管(CN-NTs)光催化剂。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸附/脱附测试、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱、热重分析(TGA)等手段对CN-NTs催化剂的结构与性能进行表征。结果表明,CN-NTs的化学组成是石墨相氮化碳(g-C₃N₄),形貌为均匀的纳米管,且是介孔材料。与体相氮化碳(B-CN)和介孔石墨相氮化碳(mpg-CN)相比,CN-NTs的光吸收带边蓝移到440 nm,荧光发射谱的峰强减弱。在可见光(λ>420 nm)照射下,CN-NTs具有较高的光催化分解水活性,产氢速率为58 μmol/h,且表现出良好的光催化活性稳定性和化学结构稳定性。研究结果表明纳米管状结构能有效促进g-C₃N₄半导体激子解离,提高光生电子-空穴的分离效率,进而显著优化g-C₃N₄的光催化产氢性能。     

多壁碳纳米管-钛酸盐纳米管复合纳米材料的制备及其生物电化学性能

以TiO2纳米颗粒为前体,采用碱性水热法制备出钛酸盐纳米管(TNTs)与多壁碳纳米管(MWCNTs)的复合纳米材料(MWCNT-TNT);借助透射电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪分析了纳米材料的结构、组成和形貌.将辣根过氧化酶,室温离子液体,Nafion和复合纳米材料共同修饰在电极表面组成酶电极,利用循环伏安法研究了该酶电极的电化学性能.结果表明,TiO2纳米颗粒完全转化为钛酸盐纳米管并且很好的与MWCNTs结合在一起;复合材料修饰酶电极的循环伏安行为明显优于TNTs修饰酶电极,表明引入MWCNTs可改善钛酸盐纳米材料的导电性以及电化学性能.     

PtNiSnO_2/C的制备、表征及其电催化氧化乙醇活性

采用改进的B?nnemann法成功制备了Pt/C、Pt-Ni_(1/3)/C、Pt-SnO_2/C、Pt-Ni_x-SnO_2/C(x=1/4,1/3,2/3,1)阳极电催化剂。利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂晶型结构、表面形貌和表面电子结构进行了表征。运用线性扫描伏安(LSV)和电流密度-时间(j-t)曲线进行电化学测试,研究了乙醇电催化氧化(EOR)活性。并用原位红外光谱(in situ FT-IR)研究了EOR过程中产物的分布。结果表明,Pt-Ni_(1/3)-SnO_2/C是由Pt-Ni合金和SnO_2两相组成。XPS结果表明,在Pt-SnO_2中添加微量的Ni,Pt表面电子结构发生了改变。电化学结果表明,三元催化剂的EOR活性均优于二元和纯Pt,其中Pt-Ni_(1/3)-SnO_2/C的EOR活性最佳。Ni和SnO_2的加入并没有显著提高乙醇C―C键的断裂能力,但是二者的协同作用在低电位(0.1 V)下加强了乙醛的进一步氧化,生成了乙酸。     

双功能仿生膜修饰改性Li_4Ti_5O_(12)负极材料

采用简单有效的自聚合方法在Li_4Ti_5O_(12)颗粒表面包覆兼具离子导电和电子导电双重功效的聚多巴胺(PDA)/导电碳黑Super P(SP)复合包覆层,获得了电化学性能优异的锂离子电池负极材料.利用X射线粉末衍射(XRD)、扫面电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、充放电循环曲线和循环伏安(CV)等方法对复合材料的形貌、结构以及电化学性能进行表征.结果表明,当PDA包覆层的厚度为10 nm、Super P的含量为3%(质量分数)时,得到的包覆材料展示了优异的电化学性能:0. 2C倍率下初始放电容量为175m A·h/g,循环150周后,可逆放电容量仍在160 m A·h/g以上.     

WC/TiO2纳米复合材料的制备及其电催化性能

以TiCl4为原料, 采用溶胶水解法合成了金红石型纳米TiO2颗粒, 并以其为载体制备了WC/TiO2纳米复合材料. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)等手段分析了WC/TiO2纳米复合材料的晶相组成和表面形貌. 结果显示样品是由WC, TiO2和W组成, 纳米WC颗粒均匀地包覆在TiO2的表面, 并与TiO2构成了WC/TiO2纳米复合材料. 采用循环伏安法和计时电流法研究了WC/TiO2纳米复合材料对硝基苯的电催化性能. 结果表明, WC/TiO2纳米复合材料对硝基苯的电催化活性和电化学稳定性均优于介孔结构碳化钨(meso-WC)和纳米WC颗粒(part-WC).     

锌铈混合金属氧化物薄膜电化学沉积的研究

采用自制四电极体系,原位测量锌铈混合氧化物薄膜电沉积过程电极/溶液界面pH的动态变化。电极/溶液界面的pH-时间曲线表明,pH快速上升后达到平衡,且电沉积过电位越大,达到平衡pH值的时间越短,平衡pH值也越高。X射线粉末衍射(XRD)实验证明薄膜沉积物是由ZnO和CeO2组成。电感耦合等离子体(ICP)技术分析了不同电沉积电位、不同电沉积时间下电沉积产物中Ce(Ⅲ)/Zn(Ⅱ)的物质的量比,结果表明Ce(Ⅲ)/Zn(Ⅱ)的物质的量比随着pH值的升高而增加。依据Zn2+离子和Ce3+离子液相和固相中存在形态的热力学数据,计算了2种金属离子的条件溶解度随pH的变化曲线。结合实验测试数据和理论计算结果,讨论了电极表面金属氧化物的电化学沉积机理,并阐明了阴极表面混合金属氧化物的组成取决于液-固两相中金属离子存在形态的热力学性质。     

高氮含量MCM-41的制备及其对Knoevenagal缩合反应的催化性能

 采用二次合成法制备了含氮MCM-41分子筛,系统考察了氨气流速、氮化温度和氮化时间等因素对分子筛氮含量的影响,并通过X射线衍射、 N2吸附、透射电镜、 X射线光电子能谱和 29Si MAS NMR等方法探测了氮化后分子筛的物理化学特性. 结果表明,氨气流速和氮化温度是影响分子筛氮含量的主要因素. 氨气流速为400 ml/min时, 950 ℃下经12 h氮化后的MCM-41分子筛氮含量(质量分数)可达26.0%, 并较好地保持了原有分子筛的骨架结构. 由于氮化温度相对较低,对分子筛的结构破坏较小,而氮含量高、氮化后的MCM-41分子筛对Knoevenagal缩合反应具有很高的碱催化活性.     

碳布载Ni_3N纳米片阵列阳极材料的制备及析氧活性

通过水热法在碳布基底上生长了氢氧化镍纳米片陈列[Ni(OH)2NAs/CC],并以其为前驱物,合成了Ni3N NAs/CC纳米片阵列,构建了无需黏结剂的三维自支撑电极.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对复合电极表面的结构、组成和形貌进行了测试和表征.结果表明,与Ni(OH)2NAs/CC相比,Ni3N NAs/CC电极表面粗糙度和孔隙率变大,电化学有效面积增加;线性扫描及Tafel曲线等电化学测试结果表明,Ni3N NAs/CC电极的析氧活性大幅提高,析氧电位下降可达280 m V,且表现出了良好的稳定性.