高容量超级电容器电极材料的设计与制备

超级电容器寿命长,安全性高,并可以实现快速充放电,是化学电源研究的热点之一。然而,超级电容器的能量密度较低限制了其更多的应用。因此,超级电容器领域的研究关注点在如何提高超级电容器的能量密度。其中,提高比容量是提高能量密度的一种有效途径。本文通过对电极材料和电解液的优化来研究制备得到高容量超级电容器的方法。电极材料的比表面积、孔道结构和导电性对其电化学性能有着直接的影响。一方面,通过优化电极材料的孔道结构和比表面积可以增加活性位点并提高电解液离子传导率,从而得到高比电容。另一方面,电极材料导电性的提高有利于提升其电子传导率从而得到较高的比容量。本文分别对碳材料和金属氧化物/氢氧化物的优化达到了增加双电层电容和赝电容的目的。不仅如此,还可以通过在电解液中增加氧化还原电对从而得到高比电容。这一方法为高容量超级电容器的制备提供了新的思路。     

MoO2储锂性能及循环容量反常特性的第一性原理研究

基于第一性原理,对MoO2作为电极材料的储锂性能进行了计算,并探讨了其储锂容量在一定循环次数内呈上升的反常现象微观机理.计算了MoO2材料中Li的单键能,态密度(DOS)及其嵌锂电压,结果表明MoO2中Li的吸附能较大,储锂结构稳定.嵌锂结构呈金属性,嵌锂电压变化规律与文献实验结果一致.针对循环容量反常特性,计算了Mo的空位形成能,LiMoO2的差分电荷密度以及电荷布居情况,计算结果表明Li的嵌入能为O提供电荷,减弱了Mo—O键间的相互作用,另一方面嵌入的Li能减弱Mo空位形成后的电荷极化作用,从而大大降低Mo空位的形成能.形成的Mo空位能为Li的嵌入提供了新的吸附位点,提高了嵌锂的容量.计算结果与实验符合得很好,能为电极材料储锂性能的改善提供一定的理论指导.     

高铅炉渣中铅的测定

高铅炉渣样品经硝酸分解并过滤,所得滤液中铅离子与硫酸反应生成硫酸铅沉淀,与锌、铁、钙、铜、铝等离子分离,再加入乙酸溶解硫酸铅沉淀,在pH 5.5～6.0的介质中,以二甲酚橙作指示剂,用EDTA标准溶液滴定滤液中铅含量(w1);过滤所得沉淀经过氧化钠碱熔后,用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定其中铅含量(w2),二者之和即为炉渣中的总铅(w)含量。     

多元杂环萘二酰亚胺衍生物的合成及其场效应性能研究

杂环修饰的萘二酰亚胺(NDI)类化合物由于其独特的光电性能被研究人员广泛关注,并应用于有机场效应晶体管(OFETs)、有机太阳能电池中(OSCs)、传感器等领域。但是含有给受体单元的多元杂环萘二酰亚胺衍生物的合成并不容易,本文通过简单高效的方法设计合成了含有氮、硫原子的11个杂环类萘二酰亚胺衍生物,并通过紫外可见吸收光谱、循环伏安曲线和X射线衍射对其进行了物性研究。通过溶液旋涂法,制备了该材料的底栅底接触场效应晶体管器件,在空气中表现出p型半导体性能,当退火温度为140 ℃时性能达到最优,其空穴迁移率为0.2 cm_²?V_^-1?s_^-1。     

基于钴酸锂载体构筑高体积比容量硫基复合材料

锂-硫电池具有高的理论质量/体积能量密度,因而成为最具发展潜力的高比能二次电池体系. 然而,由于硫载体通常采用轻质的碳纳米材料,导致硫基复合材料的振实密度和体积比容量均偏低,制约了电池体积能量密度的提升. 本文尝试采用具有高密度特征的钴酸锂(LiCoO₂)作为硫的载体材料,以构筑高振实密度的硫基复合材料,进而提高硫正极的体积比容量. 研究显示,LiCoO₂对可溶性多硫化物具有较强的吸附作用,能够促进硫的电化学转化,因而提高了硫的活性物质利用率和循环稳定性. 同时,由于具有高的振实密度(1.90 g·cm^-3),S/LiCoO₂复合材料的首周体积比容量高达1750.5 mAh·cm^-3,是常规硫/碳复合材料的2.2倍. 因此,本文利用具有高密度特征的LiCoO₂作为硫载体来提升硫复合材料的体积比容量,有助于实现锂-硫电池的高体积能量密度.     

传输栅掺杂对CMOS有源像素满阱容量及暗电流的影响（英文）

研究了传输栅掺杂,即N+TG和P+TG,对满阱容量以及暗电流的影响。沟道电势分布受传输栅与衬底功函数差的影响,随着钳位光电二极管和浮动扩散节点之间的势垒高度的增加,feedforward效应被抑制,满阱容量增加。另一方面,处于电荷积累状态的沟道可以降低暗电流。基于四管有源像素工作过程进行仿真,结果表明,在曝光期间不加负栅压的情况下,基于P+TG的像素的满阱容量相对N+TG的提高了26.9%,其暗电流为N+TG的0.377倍。当电荷转移效率大于99.999%时,N+TG的开启电压需高于2.3 V,而P+TG的开启电压需高于3.0 V。     

铝镁混合金属氢氧化物溶胶阴离子交换性能研究

本文研究了电解质对铝镁混合金属氢氧化物（Ａｌ－ＭｇＭＭＨ）溶胶粒子中Ｃｌ－和ＯＨ－的阴离子交换性能。在所研究的电解质ＮａＮＯ３，ＨＣＯＯＮａ，ＣＨ３ＣＯＯＮａ，Ｎａ２ＣＯ３，Ｎａ２ＳＯ４和Ｎａ３ＰＯ４中，发现高价阴离子的交换能力大于低价阴离子的交换能力，无机阴离子的交换能力大于有机阴离子的交换能力。所研究Ａｌ－ＭｇＭＭＨ溶胶粒子的阴离子交换容量为２．８２ｍｍｏｌ／ｇ，比粘土粒子的阳离子交换容量大得多。     

Mg-Fe-LDHs纳米颗粒的合成及其阴离子交换容量的研究

采用液相共沉淀法合成了镁铁型层状双氢氧化物(简称Mg-Fe-LDHs)纳米颗粒,考察了粒子形貌、化学组成、晶体结构、阴离子交换容量及原料配比的影响.结果表明,所合成样品为片状纳米颗粒,化学组成与原料配比基本一致.在所研究的原料配比范围内,产品中n(Mg):n(Fe)在2:1～4:1范围内,产品具有水滑石层状六方晶系结构.随n(Mg):n(Fe)从2:1增大到4:1,粒径增大(从37.9nm增大到61.2nm),六方晶格参数a降低(变化范围为0.317～0.310nm),而六方晶格参数c增大(变化范围为2.380～2.412nm),层间距增大(从0.793nm增大到0.804nm),阴离子交换容量增大(从0.52mmol/g增大到1.28mmol/g).     

二次离子电池高比容量负极碳载体的研究进展

二次离子电池商业化负极石墨的比容量已接近理论比容量. 合金型负极和金属负极因具有高比容量而受到广泛关注, 但其循环性能差和安全性问题限制了实际应用, 据此提出载体设计策略. 碳材料具有来源广泛、 易于调控等特性, 常用作二次离子电池高比容量负极的载体. 本文从碳载体的孔结构、 比表面积、 电子导电率、 离子导电率、 杂原子掺杂和界面修饰的角度出发, 综述了其在硅基、 磷基、 锗基、 锡基负极以及金属锂、 钠等负极中的研究进展, 展望了碳载体的发展前景和方向.     

可逆加成-断裂链转移自由基聚合法合成梳型磺化聚醚醚酮

以带双硫酯取代基聚醚醚酮为大分子链转移剂, 采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)法合成不同接枝率的磺化聚醚醚酮(g-SPEEK), 并对其结构进行表征. 在单体/链转移剂/引发剂的投料比(摩尔比)为50:4:1, 温度为70 ℃, 反应24 h, 得到聚合物膜的离子交换容量和吸水率分别为1.312 mmol/g和43.51%, 其溶胀率为5.05%, 低于Nafion膜的11.50%. 热重分析(TGA)结果表明该梳型g-SPEEK具有较好的热力学稳定性, 且该聚合物膜具有与Nafion膜相当的抗氧化性. 在相同的离子交换容量下, 梳型g-SPEEK比主链型SPEEK具有更好的H⁺离子透过性能.