溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiFePO_4/C

以Fe(NO_3)_3·9H_2O、LiNO_3、NH_2H_2PO_4为原料,以蔗糖为碳源,以草酸为配位剂和还原剂,通过溶胶一凝胶法制备了LiFePO_4/C复合材料.应用TG、XRD、SEM等手段对材料的结构和形貌进行了表征,并通过CV、EIS和恒流充放电测试研究了材料的电化学性能.结果表明,550℃时即可得到LiFePO_4晶体材料;而600℃时制得的LiFePO_4粒径细小且分布均匀,粒径在200～400 nm之间;该材料在0.1 C和1 C放电倍率下首次放电比容量分别为161、145 mAh/g,10 C时达到108 mAh/g.     

化学沉淀法去除木薯制备酒精废水中氨氮的试验研究

针对NH_3-N质量浓度为500~900mg/L木薯制备酒精的废水,采用正交试验及单因素试验研究了用化学沉淀法去除废水中氨氮的工艺条件,结果表明:以MgCl_2·6H_2O和Na2HPO4·12H_2O为沉淀剂,在pH=9.0时废水溶液中PO_4~(3-)与Mg~(2+)和NH_4~+一起发生沉淀反应生成MgNH4PO4·6H_2O,从而达到去除废水中的氨氮的目的;影响废水中的氨氮去除率的因素依次为n(Mg~(2+):NH_4~+),反应时间,n(PO_4~(3-)∶NH_4~+)和pH值。最佳反应条件是当pH=9.0,n(Mg~(2+))∶n(NH_4~+)∶n(PO_4~(3-))=1.4∶1.0∶1.2,常温下反应30min,静置30min,该工艺条件下,对初始氨氮为644.5mg/L的木薯制备酒精的废水进行处理,其氨氮的去除率90%。     

两种不同形貌FePO_4的制备及其正电极材料LiFePO_4的电化学性能

分别以Fe(NO_3)_3·9H_2O和FeSO_4·7H_2O为铁源,采用均相沉淀法和氧化-液相沉淀法制备了两种不同形貌的FePO_4粉体,再以FePO_4为前驱体,与LiOH·H_2O、蔗糖混合,采用碳热还原法合成了LiFePO_4正电极材料.用XRD和SEM对所制备的FePO_4粉体进行结构和表面形貌表征,测试了LiFePO_4样品的充放电性能.XRD和SEM测定结果表明,采用均相沉淀法制备的FePO_4为六方晶系纯相,颗粒形貌为圆片状,颗粒大小均匀;而液相氧化法制备的FePO_4也为六方晶系纯相,但颗粒形貌无规则.由圆片状FePO_4和无规则FePO_4所合成的LiFePO_4的颗粒形貌与其前驱体相同.充放电测试表明在0.5C下圆片状LiFePO_4的首次放电比容量为140 mAh/g,无规则LiFePO_4的首次放电比容量为89 mAh/g.经过50次循环后,前者的放电比容量仅下降1.43%,后者基本不变.     

微反应器辅助合成磷酸锰铁锂正极材料

采用微反应器法制备前驱体Fe_3(PO_4)_2·8H_2O和Mn_3(PO_4)2·3H_2O磷酸盐材料,并通过固相法制备含C的磷酸铁锂LiFePO_4/C(LFP/C)、磷酸锰锂LiMnPO_4/C(LMP/C)和磷酸锰铁锂LiFe_(0.5)Mn_(0.5)PO_4/C(LFMP/C)以及不含C的磷酸锰铁锂LiFe_(0.5)Mn_(0.5)PO_4(LFMP)4种正极材料。分别采用X线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试系统进行样品结构、形貌和电化学性能的表征。结果表明:通过微反应器法控制p H可获得颗粒细小、均匀的纳米磷酸盐前驱体,LFMP/C拥有最高的首次放电比能量526.12W·h/kg,且放电比容量达146.82 mA·h/g,50次循环后容量保持率达94%,电化学性能优异。     

氟、锌离子共掺杂的LiFePO_4/C阴极材料的制备及其在锂离子电池中的电化学性能研究

以醋酸锂、硝酸亚铁和磷酸二氢铵为主要原料,柠檬酸为溶剂和碳源,采用溶胶-凝胶法在氩气保护下合成橄榄石型LiFePO_4阴极材料.为了改善电池的电化学性能,在LiFePO_4阴极材料的制备过程中添加了氟和锌离子.采用扫描电镜、X线衍射光谱和恒电流充-放电测试系统分别表征了材料的微观结构、形貌和电化学性能.结果表明,氟和锌离子的添加能影响LiFePO_4作为锂离子电池阴极材料的微结构及电化学性能.在室温下,Li Fe_(1-y)Zn_y(PO_4)_(1-x/3)F_x/C(x=y=0.01)作为阴极材料制备的电池在0.1 C的倍率下放电,首次放电容量为166.0 m Ah·g~(-1),表明氟和锌离子共掺杂的材料在高倍率电流下具有更好的电化学性能.     

Fenton氧化降解苯胺及机制研究

以苯胺(C_6H_7N)废水为处理对象进行Fenton氧化降解试验,考察pH、H_2O_2投加量、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))比值以及苯胺初始浓度对Fenton降解苯胺的影响,并分析其降解途径.结果表明:苯胺初始浓度为50~200mg·L~(-1),pH=2~4,n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10,n(H_2O_2)/n(C_6H_7N)=10~15,反应60min苯胺去除率达75.4%~87.4%;若苯胺浓度大于600mg·L~(-1),所需反应时间延长且降解率降低.检测发现苯胺降解需经过羟基化、取代、脱氢、开环产酸阶段,其中丁烯二酸为苯胺降解过程中产酸阶段重要的中间产物,且可生化性高,易降解.因此,认为在Fenton预处理苯胺过程中,可将苯胺降解到控制丁烯二酸阶段,以丁烯二酸作为后续生化处理目标污染物的处理方法有利于苯胺的完全矿化.     

UV/H_2O_2/草酸铁络合物体系处理聚糖木质素钻井废液条件研究

在正交、单因素实验基础上,以H_2O_2投加量、H_2O_2/FeSO_4物质的量比及FeSO_4/K_2C_2O_4物质的量比为自变量,COD_(Cr)去除率为响应量,利用Box-Behnken实验设计对UV/H_2O_2/草酸铁体系去除聚糖-木质素钻井液废液COD的条件进行优化。结果表明:在优化实验条件H_2O_2加量0.75%(体积分数),H_2O_2/FeSO_4物质的量比为3.0∶1,FeSO_4/K_2C_2O_4物质的量比为2.5∶1下,经UV/H_2O_2/草酸铁体系处理后聚糖-木质素钻井液废液的COD_(Cr)去除率为70.51%,与预测值72.08%接近。     

可用于航空锂电池正极材料LiFePO4氮掺杂碳包覆改性研究

以二氰二胺为氮掺杂剂,采用溶胶凝胶法制备了氮掺杂碳包覆LiFePO_4的复合材料,并且分析了氮掺杂量对电极材料结构与性能的影响。研究结果表明,柠檬酸和二氰二胺在高温下的原位分解使合成的LiFePO_4颗粒表面包覆了一层氮掺杂的碳膜,有效的增加了各颗粒间的电接触,改善了LiFePO_4的电化学性能。当氮掺杂量为0.35 wt%时,LiFePO_4@N_(0.35%)C样品具有最优良的电化学性能。在2.5~4.2 V的电压范围内,电极材料在0.1 C倍率下的首次放电比容量达到157.2 mAh/g,经过30个循环后放电容量基本不变。     

铁盐复混除磷剂的优化

为了开发高效铁盐除磷药剂,以FeCl_3·6H_2O、Fe_2(SO_4)_3、FeSO_4·7H_2O和含铁聚合氯化铝(PAC)处理PO_4~(3-)–P质量浓度为12.4 mg/L的原水,分别考察了最优投量,并探索了混合各铁盐配置高效复混除磷剂的可行性.结果表明,离子型铁盐和絮凝型铁盐的除磷机理不同.在原水浊度较低的情况下,离子型铁盐通过结晶沉淀方式除磷的效率更高,且Fe~(2+)比Fe~(3+)具有更高的沉淀效率.FeCl_3·6H_2O、Fe_2(SO_4)_3、FeSO_4·7H_2O和含铁PAC的最优投量分别为108.2、80.0、166.8和25 mg/L.通过混合各类型铁盐配制复混药剂,可以发挥结晶沉淀、络合混凝等多重除磷作用,从而提高除磷效率.     

二(N,N-二甲基)苄脒离子型超分子聚合物合成、结构以及荧光研究

以H_2O_2为氧化剂与化合物[C_6 H_4{C(NMe_2)(=NPPh_2)}_2](1,4-;1,3-)进行反应,在乙腈溶液里得到了二(N,N-二甲基)苄脒离子型超分子聚合结构化合物C_6H_4[1,4-{C(NMe_2)(NH_2)}_2]_2+·2Cl~-(1)和C_6H_4[1,3-{C(NMe_2)(NH_2)}_2]_2+·2[Ph_2PO_2]-(2)的无色晶体.用X-射线单晶衍射方法分析了两个化合物的晶体结构,并用核磁共振、红外光谱及元素分析对化合物2进行了详细的表征.详细表述了化合物1和2的晶体结构,并进一步讨论了化合物2的荧光性质与离子型超分子结构的内在联系.     

LiFePO_4锂电池正极材料的Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3包覆改性

研究了以快离子导体Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(LLTO)包覆的LiFePO_4正极材料的锂离子电池的电化学性能。采用溶剂热法制备锂电池正极材料LiFePO_4,再采用溶胶凝胶法制备的LLTO粉体对LiFePO_4进行包覆,包覆量为LiFePO_4质量分数的1%~4%.通过进行充放电测试、交流阻抗测试及循环伏安测试,研究了不同包覆量对电池的充放电比容量、循环性能及可逆性的影响。发现当LLTO含量为3 wt%,2 C、5 C时,充放电时相对于没有包覆LLTO的电池正极材料的比容量分别提高29.7%、31.6%,30次循环之后,容量损失率减小4.13%,循环伏安曲线上氧化还原峰之间的电位差仅为0.117 V,以3 wt%的LLTO包覆改性LiFePO_4显著提高了电池的电化学性能。     

锌掺杂对包碳磷酸钒锂电化学性能的影响

以Li_2CO_3、V_2O_5、NH_4H_2PO_4和ZnO为原料,用葡萄糖作为碳源和还原剂,然后通过高温煅烧法制备了Li_3V_(2-x)Zn_x(PO_4)_3/C(x=0,0.05,0.10)。用X射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜,对制得的样品进行物相、结构和微观形貌分析表征。用恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱法测试样品的电化学性能。研究结果表明:掺杂Zn~(2+)不会改变Li_3V_2(PO_4)_3的结构。适量地掺杂Zn~(2+)能使Li_3V_2(PO_4)_3颗粒更加均匀、结构更稳定,同时显著改善其电化学性能。当x=0.05时,样品的首次放电比容量为123.1 m A·h·g~(-1),并且以0.5C充放电循环20圈后容量保持率仍达99.76%。     

蒙砂玻璃的研制与吸光效应的表征

对蒙砂玻璃研制的工艺技术做了研究,确立了蒙砂玻璃蚀刻液的组成和配比为NH_4F∶(NH_4)_2SO_4∶MgNH_4PO_4∶H_2SO_4∶H_2O=7.1∶1.2∶0.4∶4.5∶9.9,选择了玻璃蒙砂的优化工艺为:30℃水浴下加热,pH=2.0,蒙砂时间5min.对所研制的蒙砂玻璃进行了SEM和EDS测试,在最大吸收波长为580nm时,对吸光效应做了表征.结果表明,应用此技术研制的蒙砂玻璃,其吸光效应良好,透光率适宜,蒙砂均匀,表面光洁度高,为蒙砂玻璃的工业化加工提供了环保型可持续化生产途径.     

锂离子电池正极材料LiFe_(1-x)Eu_xPO_4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)结构和电化学性能研究

以CH_3COOLi·2H_2O、FeC_2O_4·H_2O、NH_4H_2PO_4、Eu_2O_3及C_6H_(12)O_6为原料,采用两步高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiFe_(1-x)Eu_xPO_4/C(x=0,0.06,0.08,0.10),通过XRD,SEM等方法对其物相结构和形貌进行了表征,结构分析表明:LiFe_(1-x)Eu_xPO_4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)样品具有橄榄石型晶体结构,空间群为Pnma.Eu的掺杂可使样品颗粒明显细化,引起晶胞参数c值、c/a比值增大、I111/I311比值增大,P-O键长增大.CV和EIS测试结果表明,Eu的掺杂使样品的放电容量增加,提高了循环稳定性能,改善了样品发生电化学反应的动力学性能,电荷转移电阻Rct明显减小,交换电流密度i_0增大.     

核壳结构Fe-Fe_3C@C微波吸收材料的制备及性能研究

采用水热法原位聚合Fe~(3+)/C_6H_(12)O_6结合高温碳化制备了Fe-Fe_3C@C复合微波吸收材料;通过X射线衍射、透射电子显微镜、矢量网络分析仪对样品的物相、微观形貌及吸波性能进行测试分析。结果表明,磁性颗粒Fe-Fe_3C被厚约10 nm的石墨碳包覆形成核壳结构,材料具有高的比表面积205.5m~2·g~(-1)与低的表观密度2.97 g·cm~(-3).其吸波性能优异,当涂层厚度为2.5 mm时,其最小反射损耗(RL)达到最低值-14.2 dB,主要归因于复合物有效的阻抗匹配特性及多重界面极化效应。Fe-Fe_3C@C复合材料优异的性能使其有望作为一种潜在的轻质微波吸收材料。     

新型二元相变材料结晶与储热性能的研究

将十二水磷酸氢二钠(Na_2HPO_4·12H_2O)与二水柠檬酸钠(Na_3C_6H_5O_7·2H_2O)以不同质量比例混合,制备一系列配比的新型二元相变材料.通过步冷曲线和DSC测试等手段,探索了其结晶及储热性能.实验表明,这些体系的结晶性能均优于Na_2HPO_4·12H_2O单一体系,且有着较好的储热性能.其中,Na_2HPO_4·12H_2O与Na_3C_6H_5O_7·2H_2O质量比为10∶1和10∶2的复合相变材料过冷度均较低,且能维持较高的相变焓,是应用前景良好的低温相变材料.     

氧化还原电位指示Fenton反应过程的研究

采用Fenton氧化法处理模拟苯酚废水,研究了氧化还原电位(ORP)与H_2O_2投加量、H_2O_2/Fe~(2+)投加摩尔比和pH等因素的变化,得出最佳控制条件:pH=3,n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10,n(H_2O_2)=15mmol/L.实验发现,pH对Fenton体系中ORP整体变化趋势影响不大,当pH=3~6时,体系中ORP可达到500mV以上;H_2O_2投加量越高,所对应的ORP峰值出现越迟.通过对ORP变化规律的研究,为建立ORP控制Fenton氧化反应系统提供基础.     

微波辅助法合成磷酸锆铜及其光催化性能

采用微波辅助加热法,以ZrOCl_2、NH_4F、CuCl_2及NaH_2PO_4为原料,水为溶剂,一步法制备磷酸锆铜(CuZr(PO_4)_2·4H_2O).运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和比表面积及孔隙分析仪(BET)等对产物的微结构、元素组成、比表面积和光学性能等进行了表征,同时考察了不同的合成条件对磷酸锆铜微观结构与形貌的影响.结果表明,当[Zr4+]=0.005mol/L,n(Cu)/n(Zr)=1,n(F)/n(Zr)=6,n(P)/n(Zr)=20,pH值为4.8时,在90℃条件下反应30min,可得到尺寸均一、由纳米片插层组成的类线团形貌的磷酸锆铜颗粒.对不同形貌的磷酸锆铜进行了光催化测试,试验结果表明,磷酸锆铜在紫外可见光的照射下对罗丹明B有一定的光催化效果,反应体系加入H2O2后,催化效率大幅提高,在pH值为5.0~9.0的条件下磷酸锆铜与H2O2表现出较好的协同催化性能.     

共沉淀法制备四氧化三铁的工艺

在无表面活性剂条件下制备四氧化三铁颗粒采用两种沉淀剂设计制备四氧化三铁颗粒的正交试验方案得出:1)用氢氧化钠为沉淀剂时才能制备出产量最好的四氧化三铁颗粒;2)选用浓氨水为沉淀剂时制备出的四氧化三铁颗粒含量更高;3)选用氢氧化钠为沉淀剂时Fe~(3+)/Fe~(2+)摩尔比为4∶4,反应时间为2.5 h,反应温度为50℃时制备出的四氧化三铁颗粒的产量最大;4)选用浓氨水为沉淀剂时Fe~(3+)/Fe~(2+)摩尔比为4∶4,反应时间为2.5 h,反应温度为50℃时制备出的四氧化三铁颗粒的含量最大.     

含硫(氮)二茂铁衍生物的合成与表征

正戊醛、异戊醛、对氯苯甲醛、胡椒醛、环已酮与二茂铁在浓H_2SO_4(-10℃)中缩合,产物用碳酸氢钠水溶液水解,水解产物在F_3CCO_2H催化下发生巯基化反应,合成了五种含硫二茂铁衍生物,(C_5H_5)Fe(C_5H_4CR′R~2SCH_2CO_2H)(I,R′=H,R~2=n-C_4H_9;Ⅱ,R′=H,R~2=i-C_4H_9;Ⅲ,R′=H,R~2=C_6H_4Cl-4;Ⅳ,R′=H,R~2=C_6H_3O_2CH_2-3.4;V,R′R~2=-(CH_2)-_5);再由Ⅲ和V与氨和羟胺反应,合成两种含氮二茂铁化合物,(C_5H_5)Fe(C_5H_4CH(NH_2)(C_6H_4Cl-4))(Ⅵ)和(C_5H_5)Fe(C_5H_4C(NH)H)(CH_2)_5)(Ⅶ)。