层状钠离子电池正极材料的研究进展

钠离子电池作为一种新型电化学能源已经受到了广泛关注.其工作原理与锂离子电池相类似,钠元素的储量比锂元素更为丰富、成本更加低廉,因此在大规模电能存储中有着广阔的应用前景.近年来,针对钠离子电池电极材料的研究日益增多,其中关于正极材料的研究主要集中于聚阴离子以及层状过渡金属氧化物材料两大类.层状过渡金属氧化物因其导电性好,并且层状结构更加稳定而成为人们研究的热点.本文针对层状过渡金属氧化物正极材料的结构以及电化学性能进行综述,总结并分析层状材料作为钠离子电池正极材料的可行性以及目前面临的问题,为今后钠离子电池层状正极材料的研究与应用提供理论指导.     

TM_nCOT(n+1)层状团簇的结构及其电磁性质

应用密度泛函理论研究了TM-COT(TM:Ti,Zr,Hf;cyclooctatetraene,COT,环辛四烯)层状团簇(TMnCOTn+1,n=1～3),发现这些团簇具有很好的热力学稳定性;团簇的HOMO-LUMO能隙呈现奇偶交替变化的趋势,且TM2COT3团簇的HOMO-LUMO能隙最大,暗示这种团簇的电子结构最稳定.计算得到TMCOT2团簇的结合能最大,除了TiCOT的磁矩为2μB以外,其他所有团簇的磁矩均为0,尤其重要的是,它们的自旋稳定性要比EunCOTn+1好.     

铋层状共生铁电体的研究进展

铋层状共生铁电体是一类新的有潜在应用前景的铁电压电材料,结合近期国内外相关研究论文,归纳分析了铋层状共生铁电体的结构和电学特性,并展望了其今后的研究发展.     

高能量密度锂离子电池层状锰基正极材料研究进展

层状锰基材料Li[Lix(MnM)1-x]O2(M=Ni,Co,Cr,…)以高比容量成为最具应用前景的正极体系之一,近年来成为研究热点而倍受关注,尤其借助原位测试分析等先进表征手段,对Li[Lix(MnM)1-x]O2的结构及其高容量获取机理的研究取得显著进展.本文概括介绍了高能量密度层状正极材料的结构与充放电机理,重点针对其目前依然存在的问题,详细归纳了Li[Lix(MnM)1-x]O2正极材料充放电循环过程中电压衰减机理、界面/表面特征以及性能改善的研究新进展,而且对高能量密度层状正极材料的未来研究方向也进行了探讨.     

新型层柱材料MgAl—TiW11M（M=Mn,Co,Cr）的合成,表征及催化活性研究

从硝酸镁铝水滑石出发,通过水热离子交换反应合成了具有Ｋｅｇｇｉｎ结构的〔ＴｗＷ１１ＭＯ３９〕＾ｎ－（Ｍ＝Ｍｎ＾２＋,Ｃｏ＾２＋,Ｃｒ＾３＋）杂多阴离子柱撑水滑石粘土,并把它嵌入到ＭｇＡｌ型阴离子粘土层间。ＸＲＤ结果表明,这些层柱化合物具有较大的通道高度且层间阴离子保持其Ｋｅｇｇｉｎ结构。元素分析结果表明,杂多化合物符合ＴｉＷ１１Ｍ型结构,这类化合物对烯酸环氧化反应有较强的催化作用。     

Fe-M(M=Al,Nb,Si)的机械合金化研究

采用Ｘ射线衍射、扫描电镜、显微硬度测试等多种分析测试手段研究了纯元素混合粉末Ｆｅ５０Ａｌ５０、Ｆｅ５０Ｎｂ５０及Ｆｅ７５Ｓｉ２５的机械合金化过程．结果表明：球磨３０ｈ后，Ｆｅ５０Ｎｂ５０转变为非晶结构，Ｆｅ７５Ｓｉ２５粉末形成具有ｂｃｃ结构的α－Ｆｅ（Ｓｉ）固溶体，Ｆｅ５０Ａｌ５０的球磨产物为α－Ｆｅ（Ａｌ）＋Ｆｅ３Ａｌ＋Ａｌ１３Ｆｅ４三组混合结构．延－延组合的Ｆｅ５０Ａｌ５０及Ｆｅ５０Ｎｂｂ２５０形成具有层片复合结构的粉末．其显微硬度在球磨初期迅速增高，延长球磨时间，增高速度减慢最后趋于稳定．而延－脆组合的Ｆｅ７５Ｓｉ２５粉末在球磨初期则形成具有弥散复合结构的粉末，其粒度变化在球磨初期与Ｆｅ５０Ａｌ５０及Ｆｅ５０Ｎｂ５０不同，无明显增大趋势．对Ｆｅ－Ｍ机械合金化的产物进行了热力学分析．     

新型层柱微孔材料ZnAl—GaW9M3的合成,表征及催化活性研究

采用水热合成与离子交换方法合成了不同过渡金属三取代的Ｋｅｇｇｉｎ结构杂多阴离子ＧａＷ９Ｍ３（Ｍ＝Ｆｅ３＋、Ｃｕ２＋、Ｃｏ２＋、Ｚｎ２＋）柱撑粘土．元素分析、ＸＲＤ和ＩＲ对产物的组成和结构测试表明，杂多阴离子被嵌入粘土层间后仍保持原有的Ｋｅｇｇｉｎ结构，而粘土的层间距却从０．８９ｎｍ增大到１．４６±０．０１ｎｍ．ＥＳＲ结果则表明ＧａＷ９Ｃｕ３进入层间后，由于层板的影响，ＣｕＯ６八面体中的ＣｕＯ键的离子性有所增强．催化实验显示柱撑粘土对合成邻苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ）的酯化反应具有较高的催化活性     

硅基过渡金属掺杂MSi12-(M=V,Cr,Mn)团簇的结构和性质

基于密度泛函理论结合粒子群优化算法程序卡利普索,对硅基过渡金属掺杂团簇MSi₁₂^-（M=V, Cr, Mn）的几何结构、电子和光谱特性、热力学性质进行系统研究.结果表明,MSi₁₂^-（M=V, Cr, Mn）团簇的基态结构为M位于中心的鼓状高对称性(D_3d,D_3d和C_2h点群对称)结构.基于该基态结构,讨论了体系的分子轨道、电荷转移和极化率等电子特性.此外,拟合出了体系的光电子能谱、红外和拉曼光谱,对主要特征峰进行了归属分析.最后,分析了体系的热力学性质.以期该研究能为过渡金属掺杂硅基纳米材料的实验制备和表征提供重要理论参考.     

杂多阴离子柱撑粘土的结构与性质研究

采用水热合成与离子交换方法,合成了10种Keggin结构杂多阴离子柱撑粘土ZnAl—XW_(12-n)M_n,通过XRD、IR、UV—Vis、ESR和DTA等手段系统研究了它们的结构,讨论了杂多阴离子在层间与层板的相互作用以及这种作用对柱撑粘土的热稳定性、酸催化活性等性质的影响。     

二维层状钒氧化合物Co(bpy)(H2O)V2O6的水热合成和晶体结构

采用水热合成法合成了组成为Co(bpy)(H2O)V2O6(bpy=bipyridine)的钒氧化合物,并用红外光谱、元素分析和单晶X-射线衍射等手段对其进行了表征.结果表明:化合物的晶体属于正交晶系,Pca21空间群,a=0.922 3(10)nm,b=1.054 8(12)nm,c=1.439 7(16)nm,V=1.401(3)nm3,Z=4,R1=0.016 4.单晶结构解析表明,化合物具有由钒-氧锯齿链{V2O6}2nn-和n个Co(bpy)(H2O)2 单元通过氧原子共价连接而形成的二维层状结构.     

新型层柱微孔材料ZnAl-XW_9Cu_3(X=Si~(4+),Ga~(3+))的合成、表征及其酯化活性研究

采用水热合成与离子交换法，合成了过渡金属铜三取代的Ｋｅｇｇｉｎ结构杂多阴离子ＸＷ９Ｃｕ３（Ｘ＝Ｓｉ４＋，Ｇａ３＋）柱撑ＺｎＡｌ型硝酸根阴离子粘土．元素分析、ＸＲＤ和ＩＲ对产物的组成和结构测试结果表明，被嵌入到阴离子粘土层间的杂多阴离子仍保持其原有的Ｋｅｇｇｉｎ结构，而阴离子粘土的层间距却从０８９ｎｍ增大到１４６ｎｍ．ＥＳＲ结果表明，ＧａＷ９Ｃｕ３进入粘土层间后，由于层板的影响，ＣｕＯ６八面体中Ｃｕ—Ｏ键的离子性有所增强．催化实验结果表明，柱撑产物对乙酸与正丁醇的酯化反应具有较高的催化活性和极高的选择性．     

分子导体(PyH)[M(dmit)2]2(M=Pd,Ni)的晶体结构与能带结构

在配合物型分子导体(PyH)[Pd(dmit)2]2和(PyH)[Ni(dmit)2]2中,阴离子导电组元[M(dmit)2]^0．5-(M=Pd,Ni)的面对面堆积和肩并肩排列形成二维层状结构．采用推广休克尔紧束缚方法计算了二维导电层中相邻两阴离子的HOMO轨道的重叠积分,并进行了二维能带计算．计算结果表明它们是窄能隙半导体。与晶样的变温电导测试的结果一致.     

纳米材料特点及研究动态

综合纳米材料的早期和近期研究成果,阐述了作为一种新兴材料的纳米晶体的结构特点,并总结了纳米材料的一些特异性能及制备方法;在讲述了纳米材料研究现状及应用之后,提出了展望。     

Theoretical investigation of Ag_n@(ZnS)_(42)(n=6-16) using first principles:Structural,electronic and optical properties

Ag@ZnS nanoparticles display enhanced photocatalytic efficiency and good photoelectric properties compared to their single-component counterparts in the process of forming a core-shell structure using an Ag cluster as the inner core of a ZnS outer shell.In this study,first-principles calculations were used to investigate the structural,electronic,and optical properties of Ag_n@(ZnS)_(42)(n=6-16)core-shell nanocomposites.The calculated results show significant even-odd oscillations in the structural stability,that is,Ag@ZnS nanostructures with an even number of Ag_n core atoms are relatively more stable than those with an odd number of core atoms.The secondorder differences in the total energies(Δ_2E)and the core-shell interaction energy E_(cs) indicate that a Ag_(12)@(ZnS)_(42)nanostructure is the most stable configuration.A significant red shift was found in Ag_n@(ZnS)_(42)nanoparticles in the absorption spectrum compared with a(ZnS)_(48) nanostructure,which is likely attributed to the strong electron interactions between the Ag core and the ZnS shell.     

C_(1-x)M_x(M=Al,Si,x=0.1～0.3)复合材料的电化学嵌锂特性

用机械球磨法制备的C／Al、C／Si复合材料可作为镀离子电池的负极活性物质．研究结果表明，C_（0．7）Al_（0．3）和C_（0．8）Si_（0．2）（原子比）分别可以放出406mAh／g、和1039mAh／g的容量，远超过了原料碳的容量284mAh／g．经10次充放电循环、C_（0．7），Al_（0．3）放电容量衰退至251mAh／g．经20次充放电循环后C_（0．8）Si_（0．2）放电容量仍保持为749mAh／g．容量衰退主要是复合材料中包嵌入Al和Si部分容量衰退较快所致．     

G-SIS模型中组成员分级结构的研究

分组安全信息共享技术(G-SIS)作为信息共享技术的一项新的发展,近些年来也取得了许多实践的应用。例如在网络安全会议中,以G-SIS模型作为指导,运用分组的思想进行系统设计。但是目前的G-SIS模型在组成员上的局限性已经影响到信息系统的安全,主要表现在只强调主体在群组中的作用,而忽视了客体在群组中的作用,主客体之间的访问限制条件也没有进行相关的说明,不仅对群组的安全性构成威胁而且增加了系统后期授权的计算量。对此,将在目前的G-SIS模型中加入对客体的操作,并且对主客体的分层结构进行说明,用于系统预授权前的初始判断,以完善该模型。     

Hydrothermal synthesis of ultrathin Bi2MO6 (M=W,Mo) nanoplates as new host substances for red-emitting europium ion

Ultrathin Bi2MO6 (M?W, Mo) nanoplates were synthesized by a simple hydrothermal method. SEM, EDS and XRD were used to investigate the morphologies and compositions of the samples from BiONO3 nanoplates along with some nanoparticles, to precursory Bi2WO6 nanoplates and Bi2MoO6 nanoparticles, and to final Bi2MO6 nanoplates. The possible formation mechanism of products was proposed. The experimental results exhibited that Bi2MO6 nanoplates had stronger light adsorption in ultraviolet–visible range. Bi2MO6 nanoplates were useful host for rare earth ions, Eu3twas successfully doped in Bi2MO6 nanoplates and an energy efficiently transferred from Bi3t to Eu3t, displaying intense red color under ultraviolet (UV) light excitation. The morphologies of products kept constant after doping. It is suggested that Bi2MO6:Eu nanoplates have promising application in fluorescent mark.     

H6M4(N2H2)3(M=Al,Ga)簇合物的结构、红外光谱和热力学性质研究

采用自洽场方法(HF)和密度泛函(DFT)的B3LYP方法，在6-31G^*水平下，研究了H6M4(N2H2)3(a—M＝Al，b—M＝Ga)簇合物的几何构型、电子结构、红外光谱及热力学性质．结果表明：N—N键比肼中N—N键长，有进一步裂解的趋势．振动频率计算表明：铝、镓的肼簇合物为基态稳定结构．