Y3+掺杂LiV3O8正极材料电化学性能研究

 利用固相合成干冷空气淬火法,合成了一系列Y³⁺掺杂的LiV_3-yY_yO₈ (y=0,0.01,0.03,0.05,0.1,0.2)正极材料.XRD结果表明,Y³⁺掺杂量不同对LiV₃O₈结构的影响不同.适量Y³⁺掺杂能保持LiV₃O₈的原有结构,增大其d₁₀₀值,同时降低材料的结晶度.当Y³⁺掺杂过多时,样品中会产生YVO₄杂相.充放电循环、循环伏安(CV)及交流阻抗(EIS)测试结果表明,Y³⁺掺杂虽然降低了材料的初始容量,但适量的Y³⁺掺杂能稳定材料的循环性能.电池存放实验表明Y³⁺掺杂还能提高电池的存放性能.在高电压下存放15d后,掺杂样的放电容量保持率为94.2%,高于未掺杂样的88.2 %.     

Ca掺杂的对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料及其电化学性能研究

为探讨Ca的掺杂对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料结构和电性能的影响，以草酸为沉淀剂，以不同含量Ca对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂进行掺杂改性，并通过X射线衍射（XRD）对产品进行表征，探讨了不同Ca含量样品的电化学性能.结果表明：大量Ca掺杂生成明显CaO杂相，而少量Ca掺杂则能顺利进入材料晶格之中.随着Ca掺入，晶体类型不变，但c轴略收缩，形成更紧密的结构. 充放电显示Ca在低倍率(2.5～4.3 V，0.5 C)时，能一定程度提高材料的循环性能；但在高倍率(2.5～4.3 V，5 C)时，能明显提高容量和循环性能.充放电曲线同时显示未掺杂的材料高倍率下极化严重，放电平台严重降低；而Ca掺杂的材料极化状况则不明显，说明Ca掺杂能抑制极化并提高电化学性能.     

基于MOF为前驱物的锂电负极材料α-Fe2O3的合成及性能表征

采用基于铁离子构筑的金属有机骨架化合物(MIL-53-Fe、MIL-88-Fe、MIL-100-Fe)为模板,通过简单的煅烧处理制备出三种不同形貌的α-Fe₂O₃。结果表明当其作为锂离子电池负极材料时,以MIL-53-Fe为前驱物制备的α-Fe₂O₃具有最优异的电化学性能,当电流为0.1 C时,首次放电容量超过1100 mAh/g,在电流为1 C循环100次后,容量保持在245 mAh/g。     

钴掺杂Mn3O4作为模板制备锂离子电池正极LiMn2O4

以水热合成的钴掺杂Mn₃O₄作为模板,通过固相反应制备尖晶石LiMn₂O₄。XRD谱图和SEM照片显示制备的LiMn₂O₄具有岩石状结构并呈现良好的结晶性,同时Co的引入能够引起LiMn₂O₄晶格的收缩。作为锂离子电池正极材料,Co含量的增加能够提高循环稳定性但降低材料放电比容量,3% Co掺杂的LiMn₂O₄在0.5 C的电流密度下,经过100次循环后,剩余放电比容量达101.6 mAh·g^-1;在10 C的电流密度下,放电比容量可维持在81.0 mAh·g^-1,优于未掺杂的LiMn₂O₄。这是由于Co的引入能够稳定LiMn₂O₄晶体结构并抑制循环中的姜-泰勒扭曲。     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展

Li₄Ti₅O₁₂材料具有稳定、安全、寿命长等显著优点,是锂离子电池负极材料的研究热点。介绍了Li₄Ti₅O₁₂的结构特点和储能机制,对制备Li₄Ti₅O₁₂的高温固相合成法、微波合成法、溶胶凝胶法以及其他制备方法进行讨论和概述,同时对离子掺杂、表面包覆和形貌调控等改性研究进行了总结和评述。最后,对Li₄Ti₅O₁₂的发展前景进行了展望。     

氨化改性Sr2Ta2O7/SrTa4O11光催化剂用于光电催化性能研究

以钽酸锶同素异质结Sr₂Ta₂O₇/SrTa₄O₁₁（STO）为原始材料,采用高温氨化法对原始材料做氮掺杂改性处理,得到了新型氮掺杂钽酸锶同素异质结材料Sr₂Ta₂O_7-xN_x/SrTa₄O_11-xN_x(STO-N),并对其光电催化性能进行研究。结果显示,对比改性前的STO,STO-N具有更强的可见光吸收能力。紫外可见漫反射光谱证明,氮掺杂使得STO的吸收阈值从319 nm红移到485 nm,相应的带隙由3.97 eV减小到2.51 eV,这主要是由于N 2p和O 2p轨道的混合作用导致价带顶部上移。性能测试结果表明：STO-N₂₀的光电催化性能提升最为显著,在施加0.7 V偏压下,STO-N₂₀电极测得的光电流密度达到了570 nA/cm²,是STO电极的光电流密度（8.6 nA/cm²）的66倍。根据推算出的STO及STO-N₂₀的能带结构可知,STO-N₂₀性能提升的原因是禁带宽度变窄。     

A12O3在一次烧结BaTiO3中的作用探讨

 探索了掺微量Al₂O₃和SiO₂的BaTiO₃的一次烧结工艺,该工艺有效降低了烧结温度.应用电子探针、光学显微镜、X射线衍射仪,TN-524能谱等设备对样品进行分析.BaTiO₃瓷体电阻随Al₂O₃掺杂量的变化关系及Al在BaTiO₃中分布情况等实验事实,表明在BaTiO₃烧结过程中Al可能是一种半导化元素,起施主的作用.通过新工艺,得到了性能较好的BaTiO₃热敏电阻.     

原位合成CNTs/Cu-Al2O3复合材料的性能研究

对Al的质量分数分别为0.20%,0.35%,0.60%的Cu-Al合金粉末进行内氧化,得到Cu-Al₂O₃粉末。采用化学气相沉积法在Cu-Al₂O₃粉末表面原位生长碳纳米管(carbon nano tubes, CNTs),采用放电等离子烧结工艺成功制备了CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了CNTs/Cu-Al₂O₃复合粉末、复合材料断口的形貌。采用显微硬度计、微拉伸试验机、摩擦磨损试验机分别对纯Cu及复合材料的维氏硬度、抗拉强度、摩擦因数进行测试。采用电化学工作站测试复合材料在3.5%NaCl (质量分数)水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,随着Al的质量分数的增加,粉末表面合成的CNTs的数量也增多。Al的质量分数为0.35%时,CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料的综合性能最佳,与纯Cu相比,复合材料的抗拉强度和腐蚀电势分别提高了86.4%和43.2%,分别为315 MPa和-0.268 V,摩擦因数降低了53.3%,仅为0.28。     

Bi12O17Br2的制备及其光催化固氮性能的研究

采用一步水解法,通过控制不同水解时间制备系列Bi₁₂O₁₇Br₂,对其晶相、氮吸脱附、光吸收及电化学特性进行鉴定与表征。将Bi₁₂O₁₇Br₂用于可见光辐照下光催化固氮的结果表明,随制备时水解时间的延长,Bi₁₂O₁₇Br₂对N₂的化学吸附量增大,光催化固氮的活性增加,在不采用助剂、仅有N₂和水的情况下,产NH＋₄的速率高达144 μmol/(L·g·h)。电化学测定结果显示,随制备时水解时间的延长,所得Bi₁₂O₁₇Br₂的电化学阻抗降低、光电流响应增大。     

Ti掺杂对正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构和电化学性能的影响

为研究离子掺杂对锂离子正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响,采用氢氧化物共沉淀法制备了Ti4+掺杂改性的锂离子正极材料LiNi1/3-1/40Co1/3Mn1/3Ti1/40O2、LiNi1/3-Co1/3-1/40Mn1/3Ti1/40O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3-1/40Ti1/40O2,并运用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对Ti掺杂改性后正极材料的晶型和微观结构进行表征,通过高精度电池性能检测系统对正极材料的电化学性能进行检测.结果表明:Ti分别取代Ni、Co和Mn对三元复合正极材料进行掺杂改性后,改性材料都保持典型的α-NaFeO2层状结构,且晶型良好;LiNi1/3-Co1/3Mn1/3-1/40Ti1/40O2轮廓最分明,且形貌均一;3种改性材料的电化学性能均有一定程度的提高,其中LiNi1/3Co1/3Mn1/3-1/40Ti1/40O2提高最为明显,在0.1 C、1.0 C和2.0 C倍率下其首次放电比容量分别为145.35、140.79和125.60 mA.h/g,1.0 C倍率下循环30次后的容量保持率为88.06%.     

Lead-bismuth-free piezoceramics （Na0.5K0.44Li0.06）Nb0.95Sb0.05O3-Na5.6Cu1.2Sb10O29

Newly developed sintering aid Na5.6Cu1.2Sb10O29 (NCS) and lead-bismuth-free piezoceramics (Na0.5K0.44Li0.06) Nb0.95Sb0.05O3 (NKLNS) were prepared by the conventional solid state reaction. The effects of sintering aid NCS on the electrical properties of NKLNS were investigated. It was found that the addition of a proper amount of sintering aid NCS to NKLNS is effective not only on improving the density and the piezoelectric activity, but also on reducing the dielectric loss of NKLNS. The NKLNS doped with 0.4 mol% NCS has a piezoelectric constant d33 as high as 261pC/N and an electromechanical coupling factor k33 above 60%. These results show that NCS-doped NKLNS is a promising and practicable candidate for lead-bismuth-free piezoceramics.     

Single-negative properties of Ba2Co1.8Cu0.2Fe12O22 and Ba3Co2Fe23.4Zn0.6O41 hexagonal ferrites

The electromagnetic properties of Ba₂Co_1.8Cu_0.2Fe₁₂O₂₂ (Co₂Y) and Ba₃Co₂Fe_23.4Zn_0.6O₄₁ (Co₂Z) were studied by measuring microwave scattering parameters. In the transmission spectra of Ba₂Co_1.8Cu_0.2Fe₁₂O₂₂, a forbidden band emerges due to ferromagnetic resonance, and the permeability will turn to negative in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency. In the complex permittivity spectra of Ba₃Co₂Fe_23.4Zn_0.6O₄₁, the negative permittivity can be obtained due to dielectric resonance. Therefore, Co₂Y and Co₂Z can be used to construct left-handed materials possessing negative permeability and negative permittivity simultaneously.     

TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3绝缘结构的真空沿面闪络特性

基于变插入层介电常数的多层绝缘结构能改善电场分布、提高真空沿面闪络特性.通过真空热压烧结制备了TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3(A-B-A)3层绝缘结构,A层w(TiO2)为0.5%到20%.测量了该绝缘结构的真空沿面闪络特性,发现闪络特性随w(TiO2)的增加而提高,当w(TiO2)为20%时,其脉冲初次闪络电压较同等厚度的Al2O3陶瓷提高了63%.研究发现:A层的介电常数可由w(TiO2)调控,介电常数的增大能有效降低真空-绝缘子-阴极三结合点处的电场强度;A层表面存在的TiO2颗粒可以减小二次电子发射系数并改善表面电荷分布;TiO2的电导率虽比Al2O3高,但其仍为绝缘体,即使TiO2含量较高时也不会形成贯穿的导电通道.     

CaO-ZrO2-TiO2-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃陶瓷的制备及化学稳定性研究

玻璃陶瓷是固化处理中、高放废物和α废物较为理想的候选材料之一。研究了特定条件下制备的CaO-ZrO2-TiO2-Al2O3-B2O3-SiO2体系玻璃陶瓷在水淬和空气中自然冷却的两种冷却制度对其结晶行为和显微结构的影响,用粉末浸泡实验方法测试了其化学稳定性。结果表明:自然冷却形成的玻璃陶瓷晶相主要是ZrSiO4和ZrTiO4;在25～70℃范围内,温度对玻璃陶瓷浸出率无明显影响,90℃下浸出率比25℃,40℃,70℃的浸出率高一个数量级;7 d元素总的归一化浸出为1.87 g/m2。     

层状化合物K0.81Li0.27Ti1.73O4的合成

研究以K₂CO₃,Li₂CO₃和TiO₂为反应原料合成层状钛酸盐K_0.81Li_0.27Ti_1.73O₄过程中合成条件对产物的影响. 结果表明: 反应温度在
1 000~1 200 ℃, 反应原料配比为n(K₂CO₃) ∶n(Li₂CO₃) ∶n(TiO₂)=(0.405~0.42) ∶(0.135~0.165) ∶1.73时, 均可以得到产物K_0.81Li_0.27Ti_1.73O₄, 延长反应时间及升高反应温度均有利于产物的生成; 在1 200 ℃高温条件下, 使用刚玉坩埚为反应容
器时, 最佳的反应条件是： 反应温度为1 100 ℃, 反应原料配比为n(K₂CO₃) ∶n(Li₂CO₃) ∶n(TiO₂)=0.405 ∶0.135 ∶1.73, 反应24 h.     

纳米Fe2O3-Al2O3复合材料的制备

采用溶胶-凝胶表面包覆法制备了纳米Fe₂O₃-Al₂ O₃复合材料, 利用X射线衍射和透射电镜对样品的物相、 粒度和形貌进行了研 究. 结果表明, α-Fe₂O₃掺杂降低了Al₂O₃相变温度, 在900 ℃可以得到稳定的α-Al₂O₃相.     

La0.55Eu0.1Sr0.15Na0.2MnO3的制备及其磁性

采用溶胶\|凝胶方法制备钙钛矿型稀土锰氧化物La_0.55Eu_0.1Sr_0.15Na_0.2MnO₃, 利用X射线衍射(XRD)、 振动样品磁强计(VSM)和磁性测量系统(MPMS)对样品的结构、 居里温度、 磁卡效应和磁电阻效应进行研究. 结果表明, 样品具有单相六角钙钛矿结构, 居里温度为310 K, 磁电阻变化率为11.18％, 最大磁熵变为1.45 J/(kg·K).      

Crystallization Mechanism of Na2O-CaO-Al2O3-SiO2-F- Glass Containing Cr2O3

The effect of Cr₂O₃ on the nucleation and crystallization of Na₂O-CaO-Al₂O₃-SiO₂-F- glass has been investigated by means of ESR(Electron Spin Resonance), SEM(Scanning Electron Microscope), EDS(Energy Dispersive Specrometer) and so on. Computer pattern recognition is applied to optimize the heat-treatment schedules. The experimental results show that the base glass containing more than 1.5 % (mass fraction) Cr₂O₃ can be nucleated internally and converted to spheroidal crystal glass materials. The spheroidal crystal consisted of fibrous wollastonite crystals radiating from a center. The residual glass phase filled in the interstices between the fibers and between the spherulites. During heat treatment process, the valence states ofchromium changed from Cr6- to Cr3-, and the Cr-spinel solidsolution [CaCr₂O₄] precipitated followed this valence change. At the primary stage of crystallization, the Cr-spinel could act as a nucleating center on which the principal or}stalline phase β-CaSiO₃ grew epitaxially.