电化学合成γ-MnO2/PANI复合材料及性能研究

用超声波法合成γ相二氧化锰(γ-MnO2),然后通过循环伏安法在γ-MnO2颗粒表面电聚合聚苯胺(PANI),合成PANI/MnO2复合电极. 应用恒流充放电方法测试样品的电化学性能,结果表明γ-MnO2电极材料在电流密度500 mA/g时,比电容为210 F/g,而复合材料电极比电容为500 F/g,相比γ-MnO2电极材料提高了1.38倍.     

羟基磷灰石/碳纳米管复合生物材料的制备与表征

为了赋予碳纳米管(CNTs)表面良好的生物性能,拓展CNTs在硬组织生物材料及组织工程支架材料中的应用,采用化学共沉淀和水热后处理法宏量制备了羟基磷灰石(HA)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料,通过调节制备过程中浓硝酸纯化的MWCNTs加入量,考察不同MWCNTs含量的HA/MWCNTs复合材料的结合形式.扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征结果表明,当ω(MWCNTs)＝15%时,MWCNTs表面均匀地包覆了一层由纳米HA晶粒紧密相连的膜层,在此情况下MWCNTs与纳米HA形成最佳结合状态.体外细胞培养实验表明,制备的HA/MWCNTs复合材料具有良好的生物相容性.     

超级电容器用热裂解炭黑电极材料的电化学性能研究

将废旧轮胎热裂解得到炭黑,采用氢氧化钾(KOH)为活化剂,通过高温活化、浓硝酸(HNO_3)酸化处理成多孔活性炭,制备超级电容器电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和氮气吸脱附对材料的微观形貌、晶体结构以及比表面积、孔径分布进行分析,并通过电化学工作站CHI660E对热裂解炭黑电极材料的电化学性能进行测试。结果表明:利用KOH活化以及浓HNO3酸化所制备的电极材料具有较好的电化学性能,其在0.5 A/g的电流密度下的放电比容量达到160 F/g,在20 A/g的电流密度仍然有127 F/g的放电比容量,容量保持率为79%,表现出较好的倍率性能。     

纳米碳管复合及聚苯胺包覆Sb2MoO6复合材料的制备及储锂性能研究

以三氟化锑和钼酸铵为锑源和钼源,采用水热法制备出锑钼锑(Sb₂MoO₆)和Sb₂MoO₆/纳米碳管(CNTs)复合物,利用苯胺聚合在Sb₂MoO₆和Sb₂MoO₆/CNTs上继续包覆聚苯胺(PANI)得到Sb₂MoO₆@PANI (Sb₂MoO₆/CNT)@PANI。采用XRD、SEM、EDX等手段对样品结构和形貌进行表征,结果发现制备的Sb₂MoO₆为不均匀的长为10μm的棒状形貌,而CNTs复合后的Sb₂MoO₆形貌变成厚约为100 nm的片状。作为锂离子电池负极材料,对所有合成的样品进行电化学性能测试,探讨CNTs复合和聚苯胺(PANI)包覆对Sb₂MoO₆样品的电化学性能的影响。结果表明：...     

λ-MnO_2/PPy复合电极的制备及其电化学辅助锂离子选择性吸附性能

λ-MnO_2是锂离子选择性吸附材料,适用于从成分复杂锂含量低的盐湖卤水中提取锂,然而这种方法依然存在着吸附平衡时间长、因锰溶损而导致的重复使用性差等问题.将λ-MnO_2制作成电极,通过电化学辅助MnⅢ/MnⅣ转换被认为是提高锂吸附速率的途径之一.为了减少电化学辅助提锂过程中锰溶损现象、提高电极重复使用性能,本研究提出聚吡咯(PPy)包覆λ-MnO_2颗粒制作λ-MnO_2/PPy复合电极.电化学研究结果表明,PPy的包覆提高了LiMn_2O_4颗粒间及其与基体电极之间的导电性,加之PPy包覆层的物理阻隔作用,显著改善了电极中活性物质的提锂效率和重复使用性能.研究结果表明,利用λ-MnO_2/PPy电极进行电化学辅助锂离子提取的效率可达到17.1mg·g~(-1)·h~(-1).     

Mn_3O_4/CNTs正极材料的制备及其电化学性能研究

针对水系镁离子电池正极材料循环不稳定及电化学性能差的问题,采用Mn3O4作为水系镁离子电池正极材料,通过简单的溶液共沉淀法将Mn3O4与碳纳米管(CNTs)原位复合形成Mn3O4/CNTs。经X射线粉末衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)、通射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)和循环伏安(cyclic voltammetry,CV)及充放电测试等表征,结果表明CNTs表面均匀附着尖晶石型Mn3O4纳米颗粒,提高了Mn3O4电极的导电性和电化学性能。Mn3O4/CNTs正极材料在100 m A/g下表现出305 mAh/g的比容量及长循环寿命,远高于Mn3O4的电池性能。Mn3O4/CNTs材料作为水系镁离子电池正极材料具有潜在的应用价值。     

纳米TiO_2/CNTs复合粉体的制备及其电化学性能

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,制备了不同质量比的纳米二氧化钛/碳纳米管(TiO2/CNTs)复合粉体材料.扫描电镜和X射线衍射的测试结果表明,CNTs可以有效地抑制TiO2溶胶分子水解过程中的团聚现象,并且锐钛矿型纳米TiO2粒子可以均匀地分散在CNTs的表面;紫外一可见光漫反射吸收光谱测试结果表明,当TiO2与CNTs的质量比为5:1时,CNTs可以明显增强TiO2的吸光强度.对利用此复合粉体材料做成的ITO膜电极进行了电化学测试,CV测试表明,CNTs的引入明显减弱了TiO3在0.25 mol/LH2SO4中的氧化还原峰电流;电化学阻抗谱测试说明,与单独机械混合的情况不同,对复合ITO膜电极而言,在高频区只呈现出一个半圆,且随CNTs含量的增加,TiO2的电化学反应电阻明显增大.     

球磨时间对AB5/10wt.%CNTs复合储氢合金电化学性能的影响

将Mm(NiCoMnAl)5合金与CNTs均匀混合后机械球磨制备Mm(NiCoMnAl)5/10wt.%CNTs复合储氢合金.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试方法研究复合合金的结构和电化学性能.结果表明:Mm(NiCoMnAl)5/10wt.%CNTs复合合金主要具有CaCu5结构,在其表面键合了众多的CNTs.随球磨时间增大,复合合金中CNTs含量逐渐减少.复合合金的最大放电容量、循环稳定性和高倍率放电性能随球磨时间的增大呈现出先增大后减小的变化规律,其中球磨时间为5h时,最大放电容量达到最大值291.9mAh/g;当球磨时间为3h时,合金电极经60次充放电循环后的容量保持率高达91.2%,且具有最佳的高倍率放电性能.     

磷化钴/碳纳米管纳米复合电极材料的电催化制氢性能研究

采用化学气相沉积法,在316L不锈钢基底上原位生长碳纳米管,然后在一定浓度的CoSO_4、NaH_2PO_2、NaOAc混合溶液中,用电化学沉积法在碳纳米管表面负载磷化钴纳米颗粒,得到磷化钴/碳纳米管复合结构。利用SEM、EDS和拉曼光谱,对CoP/CNTs复合材料的形貌、成分及物相组成进行分析;通过阴极极化曲线、交流阻抗等电化学测试,重点考察了复合电极在0.5mol/L H_2SO_4溶液中的电催化析氢性能。结果表明,所制CoP/CNTs复合结构中,CoP呈颗粒状均匀分布在CNTs表面;CoP的引入提高了碳纳米管材料的电催化性能,当沉积圈数为4圈时,所制CoP/CNTs复合电极具有最佳的电催化活性;极化曲线测试表明,该电极在电流密度为10mV·cm~(-2)时的过电位与沉积2圈和6圈的CoP/CNTs复合电极相比,正移了约140 mV和90mV,同时也呈现出良好的循环稳定性。     

硅/Ag/碳复合负极材料的制备、结构及其电化学性能研究

研究了银包覆和银-碳复合包覆对硅的结构和电化学性能的影响。采用XRD和TEM等手段分析了样品的结构和形貌,并采用恒电流充放电测试、循环伏安法和电化学阻抗法研究了改性处理前后硅负极的电化学性能。结果表明,硅/Ag/碳复合负极材料中,Ag纳米微粒以晶体的形式分布在硅颗粒的表面,一层无定形沥青炭包覆在硅/Ag复合颗粒的表面,这有利于提高硅颗粒的结构稳定性。电化学测试表明,与硅相比,硅/Ag/炭复合负极材料的电化学阻抗减小,电化学极化减弱,电化学反应的可逆性和循环寿命显著提高,第40次循环的比容量保持在390 m Ah g-1。     

MnO_2/MWCNTs/GO/PANI复合电极材料的制备及其电化学性能的研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并通过原位聚合法将二氧化锰修饰的聚苯胺嫁接到多壁碳纳米管作载体的氧化石墨烯上,制备出新型复合电极材料。使用X射线光电子能谱,扫描电镜及电化学工作站对复合电极材料的形貌、结构进行了研究,通过循环伏安、交流阻抗、循环稳定性测试,表征出复合电极材料的电化学性能,并与未掺杂石墨烯的MnO_2/PANI/MWCNTs电极材料进行了对比。结果表明,引入石墨烯的电极材料的比电容有较大的提升,达到了1 365 F·g~(-1)。     

中间相炭-天然石墨球复合材料的制备及电化学性能

以煤焦油为原料在天然石墨球表面包覆一层中间相炭制备复合炭材料,研究中间相炭、天然石墨球和复合炭材料作为锂离子二次电池炭负极材料的电化学性能,并考察不同温度热处理得到的复合炭材料的电化学性能。研究结果表明：复合炭材料同时具有中间相炭及天然石墨球的优点;随着热处理温度的升高,复合炭材料的充放电容量有所降低,于700℃处理2 h的性能最佳,首次充电容量达378 mA.h/g,首次充放电效率为91.3%。复合炭材料在Li/C扣式电池中的循环性能得到提高,50个循环后容量保持率为96%。     

La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金表面包覆铜及其电化学性能

以A2B7型贮氢合金La1.5Mg0.5Ni7为研究对象,研究未包覆和表面包覆Cu以及对包覆铜的贮氢合金进行再包覆Ni、Co处理的合金电极电化学性能.实验结果表明,表面包覆Cu和Cu-Ni后的贮氢合金电极循环稳定性有所提高,而包覆Cu-Co的合金电极稳定性较差,但电极容量有所提高.线性极化扫描和电化学阻抗图谱分析结果表明,包覆Cu、Cu-Co及Cu-Ni处理改善合金电极的交换电流密度I0,降低电化学阻抗,说明包覆处理改善合金表面的电催化活性,加快合金表面电荷的迁移速率,从而提高高倍率放电能力.     

二氧化铅/石墨烯电极的制备及其电化学性能

采用沉淀结合法,制备二氧化铅/石墨烯(β-PbO₂/rGO)复合材料.通过X-射线粉末衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和比表面积分析仪研究该复合材料的结构、形貌和比表面积,利用电化学测试技术研究β-PbO₂/rGO复合电极和纯β-PbO₂电极的电化学性能.结果表明:在复合材料中,纳米β-PbO₂较均匀地分散在rGO片表面,β-PbO₂/rGO复合材料比纯β-PbO₂具有更大的比表面积;复合电极因具有更多的反应活性位点,电化学反应速度较快;在不同的电流密度下,β-PbO₂/rGO电极的质量比容量比纯β-PbO₂电极高,证明复合电极具有比纯β-PbO₂电极更好的电化学性能.     

CNTs改性及水体中Cr(VI)离子的吸附性能研究

为了脱除水体Cr(VI),600℃下于Fe2Ni/γ-Al2O3上苯催化化学气相分解(catalytic chemical vapor decomposition)制备碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs),粗CNTs经混酸(H2SO4/HNO3,3∶1,volume ratio,体积比),超声氧化纯化,纯化的同时赋予其表面功能基团,进一步地,表面包覆功能分子聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)。系统探讨了改性CNTs对高浓度水体Cr(VI)离子的吸附脱除,结果表明,CNTs的氧化纯化使其表面植入-COOH、-OH等功能基团,进一步地,富含羟基功能基团的PVA分子在CNTs表面包覆,赋予CNTs表面活性的同时,显著提高CNTs的亲水性能。观察到了随氧化纯化和PVA修饰的CNTs上高浓度Cr(VI)离子吸附的逐步和明显提升,吸附热力学和动力学研究表明,CNTs表面Cr(VI)的吸附符合Freundlich热力学和准二级动力学特征。随氧化纯化和PVA修饰,CNTs对水体Cr(VI)吸附性能的提高可能与CNTs亲水性能的提升以及表面功能化基团对Cr(VI)的化学吸附的促进相关联。     

NF@Ni3S2超级电容器电极材料的性能研究

采用泡沫镍作为镍源和电流收集体,通过水热法合成了NF@Ni_3S_2复合电极材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、比表面积和电化学表征对电极材料进行分析和表征.研究结果表明,合成的NF@Ni_3S_2复合电极展示了较高的电化学性能.独特松树状三维结构具有较高的比表面积,能与电解液充分接触,OH~-离子能够快速进入电极内部,有效地提升电极/电解质界面氧化还原反应和电子传输速度.NF@Ni_3S_2电极材料具有较高的面积比电容,在电流密度为1 A·cm~(-2)时的电容为1 441.90 mF·cm~(-2).     

表面包覆不同含量CoOOH的氢氧化镍对镍电极电化学性能的影响

对球型Ni(OH)2表面包覆处理后的表面物理性能和电化学性能进行研究.采用沉淀转化法制备纳米氢氧化镍,以化学沉积法在其表面包覆不同含量的CoOOH,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电技术、循环伏安测试进行组织和性能研究.结果表明:包覆不同质量分数CoOOH的球型氢氧化镍仍为β相结构,2.5%的包覆层形成了均匀的导电网络,使活性物质利用率显著提高;表面覆钴质量分数为2.5%时,氢氧化镍具有优良的电化学循环稳定性,300次循环后比容量仅降低15%;包覆质量分数为2.5%的CoOOH的氢氧化镍电极反应的可逆性和充电效率明显提高,并强化镍电极的析氧极化.     

前处理对CdS敏化TiO2纳晶复合半导体电极光电化学性能的影响

将TiO₂纳晶薄膜在尿素及聚乙二醇（PEG）的混合水溶液中进行前处理，并采用连续离子吸附反应技术制备了具有多孔结构的纳米复合CdS/TiO₂薄膜电极。利用表面分析及光电化学方法研究了前处理对复合电极材料的结构、光学及光电化学性能的影响。结果表明，前处理能有效地提高CdS在TiO₂表面的沉积量，在400～500nm处提高了复合电极材料的光吸收效率。光电化学性能结果表明，前处理对复合电极的光电流及光电压没有产生明显的影响，但有效地提高了太阳能电池填充因子，因此有利于提高太阳能电池的光电转换效率。     

元素掺杂对镁基储氢合金电化学性能的影响

利用氢化燃烧合成复合高能球磨法制备镁基储氢电极合金Mg2NiH4,并对合金进行不同元素(Cr、Co、Nb、Ti和V)掺杂处理。使用X线衍射仪(XRD)和电化学工作站对材料结构性能进行表征,并考察不同元素掺杂对电极合金的结构和电化学性能的影响。结果表明:少量金属元素掺杂处理并没有改变合金的主相结构。元素掺杂降低了合金电极的最大放电容量和动力学性能,但是合金电极的电化学循环稳定性均得到不同程度的提高,其中Ti掺杂处理对于改善合金电极电化学循环性能最为明显。     

C/KOH/Ni（OH）2非对称电容器活化过程电极行为

通过对电极和电极材料的电化学性能测试,分析了C/KOH/Ni(OH)2非对称电容器在活化过程中的正、负电极行为.实验结果表明,表现双电层电化学行为的活性炭负极活化过程相对快速,30周循环后电极性能稳定;Ni(OH)2正极的活化是影响非对称电容性能的关键因素,活化过程中Ni3 在电极上积累,在添加剂的共同作用下,活性物质表层组成发生改变,电极的析氧电位升高,导电性改善,容量性质和快速充放电性能提高.