中间相沥青基介孔炭的表征及其用作锂离子电池负极材料的电化学性能

以中间相沥青为碳源、CaCO_3为模板,制备中间相沥青基介孔炭(MPMC)。采用XRD、SEM、TEM等手段表征所制介孔炭的结构和形貌,并将其用作锂离子电池的负极材料,测试电化学性能。结果表明,所制MPMC具有丰富的介孔结构和较大的比表面积及孔体积,随着CaCO_3质量分数的增加,MPMC的比表面积和孔体积先增加后减小,当CaCO_3的质量分数为70%时,所制MPMC的比表面积和孔体积最大;MPMC用作锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能,能有效提高锂离子电池的可逆比容量,具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

石墨烯基TiO_2复合材料的表征及其可见光催化活性研究

以氧化石墨烯与石墨烯为碳源,在熔盐介质中与钛粉反应原位生成石墨烯基TiC中间产物,并通过后续控制氧化制得石墨烯基TiO_2复合光催化剂,结合FTIR、XRD、Raman、SEM等手段,对两种石墨烯材料的结构及形貌差异进行表征,并分析了其对所制复合材料结构、形貌及可见光催化活性的影响。结果表明,所制复合材料仍保持碳源的层片状结构,TiC和TiO_2颗粒均匀包覆在碳源表面;以石墨烯为碳源更有利于表面原位生成TiC晶粒的生长,其晶体结构更为完善;两种结构的石墨烯基TiO_2复合材料均对目标污染物亚甲基蓝有较强的吸附能力和可见光降解能力。     

少层Ti_3C_2T_x基复合材料的制备及其光催化性能

通过刻蚀Ti_3AlC_2前驱体制得少层Ti_3C_2T_x(DL-Ti_3C_2T_x),以二甲基亚砜为反应溶剂采用溶剂热法控制氧化DL-Ti_3C_2T_x制备了TiO_2/DL-Ti_3C_2T_x复合材料。借助XRD、SEM、TEM、Raman等对相关样品的物相结构及微观形貌进行表征,并通过罗丹明B的光降解实验评价了所制复合材料的光催化性能。结果表明,复合材料DL-Ti_3C_2T_x片层的表面形成了均匀致密的锐钛矿型TiO_2纳米颗粒,通过控制溶剂热温度能够调控复合材料中DL-Ti_3C_2T_x和TiO_2的相对含量,并且当溶剂热温度为100℃时,所制TiO_2/DL-Ti_3C_2T_x复合材料光催化性能最佳。     

一种六元环桥连茂金属化合物催化乙烯聚合

含六元螺环桥连双环戊二烯配体C1与正丁基锂和TiCl4.2THF反应,生成相应的桥连茂基钛化合物[(CH2)5C(C5H4)2]TiCl2(C2).以(1H NMR)和(13C NMR)以及元素分析表征了该化合物.在MAO(Methyl Aluminoxane)助催化下,化合物C2成功催化乙烯聚合.催化体系在60~70℃显示出高活性,反应温度低于60℃条件下所得聚乙烯(PE)粘均分子量(Mv)超过34万.GPC测定结果说明聚合物分子量分布较窄(PDI=2.69),具有茂金属催化剂典型的单活性中心特征.DSC测试结果表明,所得聚合物为低支化度高熔点线形聚乙烯.     

碳纳米管增强一维高导热C/C复合材料的微观结构与物理性能

以中间相沥青基炭纤维和中间相沥青为主要原料,并添加一定量多壁碳纳米管,通过热压成型和高温热处理工艺制备一维高导热C/C复合材料。采用偏光显微镜、扫描电镜、激光热导仪、电子万能试验机等对复合材料的微观结构、导热性能和力学性能进行表征。结果表明,碳纳米管的添加导致复合材料的孔隙率下降和体积密度升高,而且对复合材料的力学性能及不同方向的导热性能都有显著影响。随着碳纳米管添加量的增加,复合材料沿炭纤维轴向的室温热扩散系数逐渐降低,而垂直于纤维轴向的抗弯强度和室温热扩散系数均呈现先上升后下降的趋势。经过2900℃石墨化处理后,添加体积分数3%碳纳米管的复合材料垂直于纤维轴向的抗弯强度为113.4 MPa、热扩散系数为40.1mm~2/s,较未掺杂碳纳米管时分别提高了56%和79%。     

TiO2-MWCNT复合材料的合成与结构表征

以金属钛粉为钛源、多壁碳纳米管为反应性模板碳源,采用熔盐法在KCl-LiC体系中合成TiC-MWCNT复合材料,并通过混合空气氧化制备TiO2-MWCNT复合材料.采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱和扫描电镜对上述产物的晶相结构、光谱特征和表面微观结构进行分析.结果表明,TiC-MWCNTs经过控制氧化后,仍然保持MWCNTs的基本管状形貌,TiC颗粒氧化生成TiO2并均匀地涂覆在多壁碳纳米管表面;TiO2-MWCNT复合材料中TiO2以锐钛矿相存在,平均晶粒尺寸约为13 nm,该复合材料在紫外光和可见光区域都具有良好的光吸收性能.     

软硬双模板法制备双介孔炭及其储锂性能研究

以中间相沥青为前驱体,三嵌段共聚物F127和纳米CaCO_3分别为软硬模板剂,采用有机-无机自组装方式制备双介孔炭(BMCs)用作锂离子电池负极材料。借助XRD、Roman、SEM、TEM、氮气吸脱附及恒电流充放电测试对所制双介孔炭材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征,研究了软硬模板剂比例与热处理温度对其孔结构及电化学性能的影响。结果表明,当中间相沥青、三嵌段共聚物F127、纳米CaCO_3质量比为2∶1∶7时,所制备的双介孔炭材料电化学性能最佳,在100 mA/g的电流密度下,该材料首次放电比容量可达563.2 mAh/g,100次循环容量保持率为81.25%,在2000 mA/g的电流密度下,其放电比容量为206.3mAh/g;随着热处理温度的升高,双介孔炭孔道结构逐渐坍塌,其可逆储锂容量不断降低,在热处理温度为1800℃时降到最低值,当热处理温度进一步升高达到2300℃以上时,因石墨微晶排列有序度大幅提高,有利于锂离子的嵌入脱出,由此导致材料的可逆储锂容量又开始不断增加。热处理温度低于2300℃时,材料的储锂容量主要取决于其内部缺陷及孔隙,在2300℃及更高温度进行热处理时,材料的储锂容量主要为层间插锂容量。     

TaC及Ta2O5涂覆纳米碳管的制备与表征

以纳米碳管为反应性模板、金属钽粉为金属源,采用熔盐法在纳米碳管表面反应原位生成TaC涂层,在混合空气下将TaC涂层于不同温度氧化转化为Ta2O5涂层,并运用XRD和SEM对生成产物的晶体组成和形貌进行表征。结果表明,采用熔盐反应法可在纳米碳管表面生成较为均匀的TaC涂层,经不同温度氧化后生成Ta2O5涂覆纳米碳管复合材料,在较高温度下其仍能保持纳米碳管原有的形貌。     

特种石墨尾料用作锂离子电池负极的研究

特种石墨尾料具有低灰分、较高的石墨化度和较大的碳微晶尺寸等特点,有望用于锂离子电池的负极材料。通过XRD、SEM和比表面分析仪对特种石墨尾料石墨化处理前后样品的微观结构进行了分析对比,评价了其电化学性能,探讨了特种石墨尾料用于锂离子电池负极材料的可行性及对其进行石墨化处理的必要性。结果表明,特种石墨尾料可以直接用作低端负极材料的生产原料;经过高温石墨化处理后,负极材料的循环性能、首次库仑效率和可逆容量均得到不同程度提升,应用范围进一步扩大。     

三维炭/还原氧化石墨烯纳米片的制备及其电化学性能

采用水热合成法,将间苯二酚甲醛树脂涂覆在还原氧化石墨烯片层上,经冷冻干燥及炭化后构筑三维炭/还原氧化石墨烯纳米片。使用SEM、TEM、FTIR、XPS等对样品的形貌与结构进行表征,利用循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗法测试了样品的电化学性能。结果表明,间苯二酚甲醛树脂成功将还原氧化石墨烯片包覆,二者构筑的三维炭/还原氧化石墨烯复合纳米片厚度为25nm;当循环伏安测试扫描速率为20mV/s时,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料的比电容分别为还原氧化石墨烯与间苯二酚甲醛树脂炭电极材料相应值的1.8和2.8倍;在0.2A/g的充电电流密度下,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料比电容为154.4F/g。