固相反应法制备α-LiAlO2包覆LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的电化学性能研究

以提高锂离子电池正极材料LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂的循环性能为目的,以LiNO₃和Al(OH)₃为原料,采用固相反应法制备了α-LiAlO₂包覆LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂正极材料。微观组织结构分析结果表明,包覆热处理后LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂颗粒表面形成了一层不均匀絮状包覆物α-LiAlO₂。电化学测试表明,α-LiAlO₂包覆处理有效减缓了充放电循环过程中总阻抗的增加,改善了材料的循环性能。3wt% LiAlO₂包覆的正极材料在室温1C充放电循环100次后,平均每次衰减率由包覆前的0.19%下降到0.14%。     

纳米Co-Sn金属间化合物的合成、表征及电化学吸放锂行为

用溶剂热法合成了三种纳米尺寸的Co-Sn金属间化合物, 即CoSn2、CoSn和Co3Sn2, 并研究了它们作为锂离子二次电池新型负极材料的电化学性能. 合成的粉末经过了X射线衍射(XRD), 透射电镜(TEM)和场发射扫描电镜(FESEM)的表征. 研究发现, 这三种金属间化合物均显示出较高的充放电稳定性. 由于低的锂离子扩散速率, 在嵌锂过程中锂离子不能深入到晶粒内部, 导致它们的电化学活性较低, 尤其是Co3Sn2, 其首次充电容量仅为 93 mAh•g−1.     

用于高效析氧反应的交联多孔镍阵列的合理构建

为应对世界能源格局的巨大变化,追求高效绿色能源技术研究始终是一个热点.通常,电化学水分解被认为是最有潜力的环境友好型能量转换策略之一.氧气释放反应(OER)作为水分解的必要过程依赖于低成本高效电催化剂的发展.目前,贵金属氧化物(如氧化铱/氧化钌)被认为是碱性溶液中最高效的OER催化剂.然而,高成本、稀缺性和不稳定性阻碍了它们的广泛应用.因此,探索成本低廉且高效的OER电催化剂成为现今工作的重点.以过渡金属为基础的催化剂因其天然丰度、较高的催化活性、低廉的成本和较好的循环稳定性受到人们的青睐.其中,包括氢氧化镍、氧化镍、硫化镍、磷化镍等在内的镍基化合物是最有代表性的研究对象.到目前为止,已有很多工作对镍基材料进行优化来增强其电子导电性和电化学活性面积,从而大大提高了OER催化性能.但是,这些非阵列的镍基材料由于物质团聚导致反应活性位点被覆盖,??g?遫圃?h??圃???遫圃????圃}圃j?遫圃????}圃悍?遫圃?h??圃肍???遫圃f???灚圃肏?遫圃??悐?肐????遫圃同时平面或者粉末状的结构使得材料表面与电解液的接触面积有限,因而催化性能受到限制.相比之下,无粘合剂的3D多孔镍结构通过增加可接触面积和电化学活性位点来改善电催化活性,交联结构也为电子传输和离子扩散提供了更丰富和更短的传输通道,从而提高了催化剂的导电性,有利于电催化性能的提高.本文通过简便的一步电沉积方法合理地设计了具有交联多孔结构的3D镍阵列作为碱性溶液中自支撑的高效OER电催化剂.SEM图清晰地展示了3D多孔镍阵列的形貌特征.3D镍与基底结合紧密且均匀有序地生长,表现出高度交联分支的多孔结构,样品由许多直径为0.5–1.5μm的镍颗粒构成,阵列的孔洞直径为5–10μm.对3D多孔镍阵列的形成机理进行了探讨.利用TEM和XRD对样品进行了微观结构和物相的进一步表征,发现镍分支由200–400 nm的纳米颗粒组成.通过晶面间距、电子选区衍射和XRD图谱确定合成了镍的纯相,并与泡沫镍的形貌和物相进行了对比.样品的电催化性能测试表明,与泡沫镍相比, 3D多孔镍表现出优越的OER电催化性能,具有较低的过电位(50 mA cm~(–2)时为496 mV)、较小的Tafel斜率(43m V dec~(–1))、较小的电阻、较大的电化学活性面积以及碱性溶液中的长期稳定性(24小时后无衰变).同时,我们在对3D多孔镍催化性能提高的原因进行了分析.本文提出的合理设计策略可为其他先进3D多孔材料的构建以及电催化剂的改进提供一个新思路.     

不同形貌和尺寸的锂离子电池SnS负极材料

通过高能球磨、微波辅助合成和化学合成方法制备不同形貌和不同尺寸的SnS材料. 运用X射线衍射和透射电镜对其结构和形貌进行分析. 在透射电镜下观察发现, 所得SnS材料呈现出纳米颗粒、层片和纳米棒状. 电化学测试结果表明, 高能球磨和化学合成(无表面活性剂加入)得到的SnS材料有较好的电化学性能, 在循环40个周期后仍分别有375和414 mAh·g-1 的电化学容量. 纳米级SnS电极材料良好的电化学性能有赖于其紧凑的纳米结构, 一定的形貌及合适的尺寸. 尽管非活性相Li2S可以帮助维持SnS电极在充放电过程中的稳定结构, 但SnS的形貌及尺寸才是获得良好电化学性能的SnS电极的关键因素.     

Ni-P-无机类富勒烯WS_2纳米材料化学复合镀层的制备及其摩擦学性能初步研究

用化学复合镀技术制备了含有无机类富勒烯硫化钨纳米材料的Ni-P-(IF-WS_2) 复合镀层。用环-块摩擦实验测试了Ni-P-(IF-SW_2)的摩擦学性能。研究结果表明 它比与Ni-P，Ni-P-(层状2H-WS_2)和Ni-P-石墨复合镀层具有更高的耐磨性能和更 低的摩擦系数。分析了无机类富勒烯纳米材料改善镀层摩擦学性能的机理。     

钾掺杂多壁纳米碳管储氢性能研究

使用自制的钴催化裂解碳氢气法制备多壁纳米碳管 ,并对其进行退火、掺杂等一系列预处理 ,然后使用高压高纯氢源 ,在中压 (12MPa)和室温条件下 ,进行钾掺杂多壁纳米碳管的储氢性能实验 .结果表明 :预处理对纳米碳管的储氢性能有很大影响 .实验条件下 ,经过氮气退火 ,并在 1.0mol/L硝酸钾溶液中掺杂的多壁纳米碳管吸氢量最大 (H/C质量分数为 3.2 % ) .上述样品在室温下的放氢量一般不超过其吸氢量的 5 0 .8% .     

Ni—P—纳米碳管化学复合镀层的摩擦磨损特性

用化学镀方法制备了 Ni- P-纳米碳管复合镀层 ,研究了热处理对复合镀层微观结构及摩擦学性能的影响 .结果表明 :Ni- P-纳米碳管复合镀层比 Ni- P- Si C和 Ni- P-石墨镀层具有更好的摩擦磨损性能 ;在 6 73K条件下热处理 2 h后 ,复合镀层的耐磨性能显著改善 ;除 Ni- P-纳米碳管复合镀层的摩擦系数基本不变以外 ,其余复合镀层的摩擦系数均降低 .     

纳米碳管作为氧扩散电极催化层第二相碳载体的电极特性

以纳米碳管和活性碳二元碳材料为催化层碳载体制备了氧扩散电极,采用稳态极化和电化学阻抗技术对其在碱性介质中氧还原反应的电催化活性进行了研究.结果表明,双载体电极比单载体纳米碳管、活性炭电极具有更高的电催化活性,纳米碳管和活性炭质量比为50∶50时双载体电极的催化活性最好;电极动力学参数测试表明,催化层中引入第二相纳米碳管载体提高了电极比表面积、电子导电性和氧还原反应速度;采用浸渍还原法在第二相纳米碳管载体中负载纳米级Pt催化剂,即使在低Pt负载量下(45.7μg/cm2)也明显改善了双载体电极的催化活性.阻抗测试表明,载Pt与未载Pt催化剂的双载体电极均受氧在薄液膜中的扩散控制.     

铝基体上定向碳纳米棒阵列膜的制备

采用两步阳极氧化法在铝基体上制备多孔阳极氧化铝(AAO)薄膜,然后在其上有序纳米孔中电化学沉积过渡金属Co作为催化剂,通过催化化学气相沉积(CCVD)法制备出高度有序的定向碳纳米棒阵列。利用场发射SEM、Raman光谱仪、XRD及高分辨率TEM等方法表征及分析定向碳纳米棒阵列膜的表面形貌和微观结构。实验结果表明:铝基体上AAO薄膜的孔洞为六边形蜂窝状结构且大小均匀,孔径约为85nm,孔洞密度为1.16×1010/cm2;制备出的定向碳纳米棒排列高度有序,直径与模板上的孔洞基本一致,且主要呈现非晶态结构。     

粉末冶金Cu-Fe复合材料的摩擦磨损行为

研究了 Ｆｅ 含量、施加载荷和滑动速度对粉末冶金 Ｃｕ Ｆｅ 复合材料摩擦磨损性能的影响,并用电子显微镜和 Ｘ 射线能谱分析了 Ｃｕ Ｆｅ 复合材料的磨损机理．结果表明：载荷和滑动速度对摩擦系数影响不大, Ｃｕ Ｆｅ 复合材料的摩擦系数随 Ｆｅ 含量的增加略有增加;在低载荷下,随 Ｆｅ 含量的增加, Ｃｕ Ｆｅ 复合材料的耐磨性提高;当载荷大于 ２００ Ｎ 时,含 Ｆｅ 量高的复合材料的耐磨性反而降低;在低载荷高速滑动条件下,随滑动速度的增加, Ｃｕ Ｆｅ 复合材料磨损率下降