三元材料重要改性方法专利分析

锂离子电池主要有四大材料构成,其中,正极材料是四大材料中的核心材料,本文从专利角度分析了正极材料的发展现状,重点分析了正极材料中三元材料重要改性方法的专利技术路线,经过分析发现掺杂和包覆是最常规且发展迅速的重要改性手段;进一步针对掺杂和包覆分析了申请量逐年分布情况,从申请量上发现近些年掺杂改性的申请量一直高于包覆改性的申请量,三元正极材料的改性研究主要集中在掺杂改性技术上;并以Li[Ni,Co,Mn]O_2(NCM)为例探讨了三元材料中Ni、Co、Mn三种元素比例分布对三元材料性能的影响。     

掺杂体系TmAG∶Fe~(3+)和TmGG∶Fe~(3+)中络合物(FeO_6)~(9-)的理论研究

采用基于量子力学完全能量矩阵的方法,考虑了由全部自旋态构成的3d~5组态电子的C_10~5维空间,在低对称下,构造3d~5组态离子完全能量矩阵,研究了掺杂体系TmAl_5O_(12):Fe~(3+)和Tm Ga_5O_(12):Fe~(3+)的络合物(Fe O_6)~(9-)局域微观结构。计算结果表明掺杂体系Tm Ga_5O_(12):Fe~(3+)局部结构参数R=2.016 5?和R=2.047 3?与相应的实验数据吻合,这也进一步证明了我们理论计算的可靠性。     

阳离子Fe位掺杂对LiFePO4正极材料 电化学性能的影响

以蔗糖为碳源,采用高温固相法制备了Fe位掺杂不同阳离子(Al 3+,Ni 2+和Mn2+)的LiFe0.97M0.03PO4/C(M=Al,Ni,Mn)锂离子电池正极材料.用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)等研究了不同阳离子Fe位掺杂(Al 3+,Ni 2+和Mn2+)对LiFePO4的结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:阳离子Fe位掺杂没有改变LiFePO4的晶体结构,但是减小了LiFePO4材料的粒径,最终改善了LiFePO4的电化学性能.特别是LiFe0.97Mn0.03PO4/C材料具有更好的电化学性能,在0.1C和1C下放电,LiFe0.97Mn0.03PO4/C材料的首次放电比容量分别为162mAhg-1和140mAhg-1,且1C充放电倍率下循环50次后容量保持率仍然为98%.     

Fe（Ⅲ）掺杂介孔TiO2的溶剂热法合成与表征

采用溶剂热法,以钛酸丁酯为前驱体,十八烷胺为模板剂合成了Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2材料.利用XRD,TEM,氮气吸附,热重-差热,红外,UV-Vis 漫反射,XPS 等手段对材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布、热学性能及吸光性能进行了表征.研究结果表明Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2材料的蠕虫孔道结构实际上是由TiO2纳米晶排列而成.通过降解甲基橙水溶液来考察Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2材料的光催化性能,实验结果表明,Fe(Ⅲ)掺杂介孔TiO2的光催化明显优于未掺杂样品,其原因在于掺杂的微量金属离子能够捕获光生电子,有效地阻止光生电子与空穴的复合,提高了光催化效率.     

第一过渡系金属离子掺杂的TiO2纳米粒子光催化活性的研究

用溶胶-凝胶法制备纯的和分别掺杂第一过渡系金属离子(V5 、Cr3 、Mn2 、Fe3 、Co2 、Ni2 、Cu2 和Zn2 )的TiO2纳米粒子,以甲基橙的光催化氧化评价纳米粒子的活性,借助XRD考察掺杂对TiO2相变及粒径的影响,探讨金属离子的物化性质与其对TiO2性能影响的关系,研究掺杂改性的机制.结果表明:除Cr3 外的其它离子掺杂均能提高TiO2活性且最佳掺杂量相近,反应过程中V2O5析出使0.1%V-TiO2活性逐渐降低;掺杂均能轻微抑制锐钛矿向金红石的转变,对晶粒长大轻微抑制或无影响;离子适中的Ea/r及全充满或半充满的电子构型均有利于TiO2活性提高,两者谁占主导地位随掺杂离子不同而不同;离子化合价高于 4时高化合价对催化剂活性的正效应能完全克服不适的Ea/r与电子构型的负效应.第一过渡系金属离子掺杂对TiO2活性的影响由金属离子的Ea/r、电子构型及价态共同决定,与掺杂对TiO2结构相变和粒径的影响关系不大.     

纸上反相层析研究稀土的协萃效应及与其它金属离子的分离

本文用单十四烷基磷酸酯(P-538,H_2RPO_4)分别和 PMBP、MiBK、DMSO、TBP、P-204 或 P-507组成的混合萃取剂的氯仿溶液,处理层析纸作为固定相,硫酸溶液用作展开剂,研究对稀土元素的协萃效应及其与非稀土元素的分离,实验表明二元异类协萃体系中,以 PMBP 的协萃效应最为显著,MiBk 和 DMSO 几无协萃效应,而 TBP 对 P-538萃取稀土有反协萃效应。二元同类协萃体系中,P-204的协萃效应较 P-507的好。根据协萃图的最高点提出协萃物的可能组成为 Ln(PMBP)_3·3P-538和 Ln(HRPO_4)_3·3H_2RPO_4·(2-3)P-204。测定了稀土及 UO_2~(2+)、Th~(4+)、Sc~(3+)、Al~(3+)、Fe~(3+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)、Pb~(2+)等八种金属离子在0.325 mol/LH_2SO_4溶液中展开时的 R_F 值,除 Fe~(3+)、Al~(3+)外,其它金属离子都能获得良好的分离.     

纳米材料Ce/ZnO合成及其光学性质的研究

运用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)谱等技术对所制备的纳米材料进行了系列表征.掺入质量分数(w)为2%的铈可以明显改善氧化锌表面状态,可以抑制光生电子与光生空穴(e-/h+)的复合,显著提高光催化脱色活性和光催化稳定性.在纳米材料中掺杂适当的金属离子能够有效地调控其电子能态结构,并改变其表面状态,进而起到提高光催化性能的作用.     

碳纳米管/聚氨酯复合材料制备方法的研究

首先对碳纳米管进行酸化处理,在聚氨酯合成过程中分别利用共混法和原位聚合法制备碳纳米管/聚氨酯复合材料,利用碳纳米管的性能对聚氨酯材料进行改性。利用傅立叶变换红外光谱分析仪研究了酸化对碳纳米管性能的影响,微机控制电子万能试验机、动态力学分析仪和数字超高电阻、微电流测量仪对碳纳米管聚氨酯复合材料力学、热力学和导电性能进行了研究,对比研究了两种制备方法对改善聚氨酯材料性能的不同影响。结果表明:通过两种方法制备的复合材料均可以提高聚氨酯材料的力学、热力学和导电性能,原位聚合法制备的复合材料在性能上的提高要比共混法更为明显有效。     

铝硅磷掺杂碳纳米锥场发射性质的理论研究

采用第一原理密度泛函理论方法,分别研究了铝、硅和磷原子掺杂碳纳米锥的几何结构和电子结构,进而研究其场发射特性．计算结果表明：与纯碳纳米锥相比,铝和硅原子掺杂对其场发射性能的提升意义不大,磷原子易于掺杂在碳纳米锥顶部,引起其费米能级附近最高占据分子轨道明显提升,功函数和离化能降低．计算结果表明,磷掺杂碳纳米锥体系是较好的场发射材料．     

二种无机酸掺杂聚苯胺的制备及其导电性能影响因素研究

通过四探针测试仪对二种无机酸掺杂聚苯胺的导电率进行了测试,用控制变量的方法研究了掺杂酸的种类和浓度、引发剂的量、合成温度等对聚苯胺导电率的影响。研究发现,引发剂与苯胺单体的摩尔量相同、盐酸浓度为2mol/L、温度为0℃时合成的聚苯胺的导电率最佳。