离子液体中不同形貌ZnO纳米材料的合成及表征

在不同的咪唑基离子液体中通过微波加热合成出了ZnO的片状聚集体、棒状聚集体和塔棒聚集体等纳/微米结构, 考察了不同合成条件对ZnO形貌的影响, XRD表明产物为六方相纤锌矿ZnO结构, SEM和TEM表明产物形貌主要分为片的聚集体和棒的聚集体, 电子衍射表明ZnO棒具有单晶结构, 片的聚集体的PL谱表明在室温下这种形貌的ZnO具有很强的绿光发射和弱紫外光发射现象.     

三元添加剂水溶液体系制备CaCO3空心球

利用原位聚合方法, 通过加入一定量的引发剂使甲基丙烯酸原位聚合, 在三嵌段共聚物(P123)、聚甲基丙烯酸(PMAA)和十二烷基硫酸钠(SDS)的三元添加剂混合溶液体系中成功地制备了CaCO3空心球. 采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)对合成样品的形貌、结构进行了表征. 结果显示, 方解石CaCO3空心球直径约0.5-2 μm. 空心球壁由直径约25-35 nm的圆形粒子组成, 壁厚约100-300 nm. 利用核鄄壳机理解释了空心球结构的形成过程.     

三维SiO2欧泊模板溶剂热法制备硫化锌光子晶体

以单分散二氧化硅微球在重力场下自组装得到的三维有序欧泊(opal)为模板，采用溶剂热法在模板空隙内生长ZnS晶体，从而制备高质量的硫化锌基光子晶体. 通过X射线衍射(XRD)和Raman光谱证明ZnS晶体为闪锌矿结构且晶体质量较好，并对其生长机理进行了讨论. 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和紫外-可见分光光度计对所合成的ZnS/opal复合物与ZnS反欧泊结构进行了表征，结果表明两种结构都保持了欧泊三维有序性，并且在Г-L方向(垂直于(111)方向)上出现了布拉格衍射峰，说明其具有良好的光子晶体特性.     

溶剂热-热解法制备具有纳米孔结构的Co3O4

Nanoporous rhombohedral Co₃O₄ was synthesized by thermal decomposition of the precursor obtained via a solvothermal method in the presence of Co(CH₃COO)₂·4H₂O, urea, sodium dodecyl sulfate (SDS), ethanol and water. The calcined sample was characterized by XRD, FTIR, SEM, TG-DTA, Nitrogen adsorption-desorption, cyclic voltammetry and galvanostatic charge/discharge measurements. The results show that the calcined sample at 400 ℃ is rhombohedral structure Co₃O₄ with nano-porosity assembled by uniform nanosheets. The BET surface area is 49 m²·g^-1 and its specific capacitance as single electrode is up to 233.4 F·g^-1 at 5 mA·cm^-2 current density.     

计算化学和计算材料学项目式实验设计:锂离子电池有机电解液分子动力学模拟

分子动力学模拟已在化学、材料等科研领域得到广泛应用,但在本科化学、材料学实验中鲜有涉及。为培养学生化学、材料计算设计思维,同时帮助学生充分掌握分子动力学模拟方法,基于锂离子电池有机电解液研究案例设计了一个分子动力学模拟综合实验。本实验设计包括分子和溶液结构建模、结构优化、模拟退火、热浴平衡、后处理性质计算等操作步骤,帮助学生初步掌握分子动力学模拟的基本原理、流程和分析方法,实现理论方法水平和软件操作技能的双重提升。     

固体电解质界面层锂合金相的高通量筛选与界面离子输运研究

固体电解质界面层(SEI)对锂离子电池的电化学性能有着重要影响,理想的SEI层应同时具备良好的电子绝缘性、较高的离子电导率,以及一定的界面机械强度来承受锂沉积/剥离行为所伴随的体积变化和抑制锂枝晶形成。构筑LiF基人工SEI层已被证明是保护固态锂离子电池负极界面的有效策略。本工作通过材料数据库挖掘技术、高通量第一性原理计算和从头算分子动力学模拟对若干锂合金进行相图计算、扩散能垒计算,以评估其热力学稳定性和锂离子扩散能力,最终筛选出27种可用于LiF基人工SEI层锂离子导电相的锂合金材料。同时,对若干锂合金的晶体结构-扩散性质进行构效关系分析发现,锂合金晶体结构类型对锂离子扩散能力的影响比其元素组分更加显著,即■族群结构的锂合金具备非常优异的锂离子输运性能,而■族群结构的锂合金扩散通道狭窄,锂离子输运性能差。此外,本计算工作发现锂离子在LiF晶体中扩散迁移是极其困难的,而在LiF晶界和LiF/LiM合金界面迁移扩散阻力极小,藉此获得人工SEI界面层中锂离子输运的物理图像。     

介孔碳纳米纤维制备与超电容性能研究

采用低分子量酚醛树脂/F127混合物填充多孔氧化铝模板孔道,制备了大尺寸介孔孔道、核-壳结构的介孔碳纳米纤维.分别以SEM、TEM及N2等温吸附-脱附观察分析样品形貌和孔结构参数.循环伏安与恒流充放电测定该介孔纳米纤维电极(阳极)的超电容性能.结果表明:介孔碳纳米纤维比电容明显增大,且在高扫速、大电流下具有良好的超电容特性.     

离子液体中微波合成纳米结构的Bi2S3和Bi19Br3S27

在不同咪唑基离子液体中, 利用微波辅助法快速合成了不同形貌的Bi2S3纳米粒子和Bi19Br3S27纳米棒. 利用XRD, TEM和SEM对合成产物进行了结构和形貌的表征. 实验结果表明离子液体在合成过程中对产物的相结构和形貌发挥了重要的作用. 实验中还进一步考察了不同实验条件对产物形貌的影响. 对实验的合成机理进行了初步探讨. 对不同形貌和纳米结构的Bi2S3和Bi19Br3S27进行了UV-Vis光谱分析.     

P123 / SDS水溶液中碳酸钙结晶及形貌的研究

仿生合成是模拟生物矿化合成人工晶体的一种方法。在生物矿化中的无机矿物往住是在有机基质的参与下形成的,它们在有机基质上成核,并且在整个结晶过程中受到有机基质及其他生命活动的调控,因而在晶体的形态、尺寸、以及取向上都具有高度的统一性和有序性[1],     

双模板法合成介孔/大孔二级孔道碳材料

以酚醛树脂低聚物为前驱物, 利用双模板法制备了具有介孔/大孔双孔结构的碳材料. 其中以二氧化硅蛋白石为大孔模板, 以嵌段共聚物自组装结构为介孔模板. 对样品进行了扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附实验表征. 结果表明所制备的双孔碳材料大孔直径约为230 nm, 介孔直径10 nm.