LiCoO2正极材料电子和离子传输特性的电化学阻抗谱研究

运用电化学阻抗谱(EIS)研究了LiCoO₂正极的电子和离子传输特性, 及其在电解液中贮存和充放电过程中的变化规律. 发现当LiCoO₂正极在电解液中贮存达到9 h时, 在EIS的中频区域出现一个新的半圆, 随着贮存时间进一步延长, 该半圆不断增大. 在充放电过程中, 这一中频区域半圆随电极电位的变化发生可逆的增大和减小, 其变化规律与Li_xCoO₂电子电导率随电极电位的变化规律相一致. 因此, 这一新的EIS特征应归属于LiCoO₂正极在贮存或锂离子嵌脱过程中Li_xCoO₂电子电导率的变化. 研究结果还发现, LiCoO₂正极表面SEI膜阻抗在充放电过程中可逆地增大和减小, 也可归因于充放电过程中LiCoO₂正极活性材料电子电导率的变化.     

无纺布支撑聚合物凝胶电解质锂离子电池

PVDF-HFP是制备聚合物电解质膜最常用的聚合物之一, 它具有成膜性好, 电化学性能优良等特点. 纳米SiO₂粒子均匀地分散在聚合物电解质膜中可以提高膜的孔隙率, 有利于提高聚合物电解质膜的离子电导率和电化学性能. 本文将无纺布在PVDF-HFP/SiO₂/丁酮/丁醇/增塑剂混合液中浸渍后, 真空干燥除去增塑剂制得多孔的无纺布支撑聚合物电解质复合膜, 并以其为隔膜组装聚合物锂离子电池(LiCoO₂/无纺布聚合物复合膜/MCMB), 对其电化学性能进行了表征. 研究结果表明, 无纺布聚合物复合膜具有一定的机械强度和良好的电化学性能. 室温下无纺布聚合物复合膜的离子电导率为3.35×10^-4 S/cm, 约相当于同样条件下普通隔膜的60%; 其电化学稳定窗口为4.8 V vs. Li⁺/Li. 使用无纺布聚合物复合膜组装的聚合物锂离子电池具有良好的倍率放电特性及充放电循环性能.     

电解质溶液受热破裂降膜的Marangoni效应

采用高精度红外热像仪, 实验研究了电解质Na₂SO₄-H₂O溶液受热破裂降膜的Marangoni效应. 结果表明, 降膜的流向和径向都存在分别由液膜表面温度和浓度分布不均引发的热和溶质Marangoni效应, 并对降膜的传热过程产生了不同的影响. 引入Marangoni数(Ma)和溶液浓度(c₀)参数, 提出了受热破裂降膜Nusselt数(Nu)的关联式.     

离子液体双水相萃取分离青霉素

建立了由亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸[Bmim]BF₄ 和NaH₂PO₄形成的双水相体系萃取青霉素G的新方法. 考察了NaH₂PO₄浓度、青霉素浓度以及离子液体用量对双水相形成和萃取率的影响. 结果表明, 离子液体双水相体系的pH值在4~5范围内, 在该条件下萃取过程不发生乳化现象.     

原位氧化插层法制备层状LiMnO2及其机理与性能

以Mn(OH)₂作为反应前驱体, LiOH为锂化剂, (NH₄)₂S₂O₈为氧化剂, 采用原位氧化插层反应方法, 在缓和的实验条件下合成出层状正交结构LiMnO₂. 采用X射线粉末衍射(XRD)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)、透射电子显微镜(TEM)及核磁共振(⁷Li-NMR)等手段对样品进行了表征, 结果表明, 使用该方法可以获得单一相、晶型较好、纯度较高的样品. 电化学测试表明该方法合成样品具有较好的电化学性能: 首次放电容量达到208 mA·h·g^-1, 30周循环后放电容量仍保持在180 mA·h·g^-1.     

基于AFM针尖电化学刻蚀的金纳米电极制备

利用导电原子力显微镜针尖, 对组装在单晶硅上的有序长链硅烷(OTS)单分子膜进行微区电化学氧化, 非破坏地改变其表面甲基为羧基, 形成线宽、间距在纳米量级且可控的梳状结构模板. 然后通过镉离子吸附, 与硫化氢(H₂S)气体反应, 生成硫化镉(CdS)线, 继续与氯金酸(HAuCl₄)反应, 形成金纳米结构. 通过导电原子力显微镜测试, 发现其具有较好的导电性, 可以作为纳米电极.     

几种有机多硫化物的摩擦膜和热膜的XANES分析

采用X射线吸收精细结构光谱(XANES)对烷基、苄基以及两种酰基有机多硫化物与钢表面反应生成的摩擦膜和热膜的化学特征进行了分析. 结果表明, 热氧化条件下, 4种多硫化物与钢表面反应生成的热膜的主要成分是FeSO₄, 酰基多硫化物BOOS形成的热膜的次表面和本体中还含有少量烷基二硫化物. 生成的摩擦膜中, 多硫化物的结构不同呈现出不同的特征, 其中烷基多硫化物最外层表面以烷基二硫化物为主, 苄基多硫化物最外层表面以FeSO₄为主, 两者摩擦膜的次表面主要是FeSO₄, FeS₂和亚砜的混合物, 本体是FeSO₄; 而两种酰基多硫化物摩擦膜的最外层表面都是以烷基二硫化物为主, 次表面和本体主要是FeS₂.     

荧光猝灭响应的溶解氧有机改性溶胶-凝胶传感膜的构筑

利用二甲基二甲氧基硅烷为有机改性剂, 制备溶胶-凝胶, 并通过对氧荧光猝灭指示剂4,7-二苯基-1,10-邻菲咯啉钌(Ru(dpp)₃(ClO₄)₂)的包埋, 构筑以Ru(dpp)₃(ClO₄)₂为荧光指示剂的氧传感敏感膜. 利用蓝光发光二极管(LED, l_max = 475 nm)为激发光源, 考察了氧敏感膜的荧光行为, 并以此进行了水体中溶解氧含量的检测. 传感膜对水溶液溶解氧的最低检出限为0.2 μg/mL, 测定的相对标准偏差为2%, 线性范围为0.5~16 μg/mL, 响应时间(t₉₅)为60 s, 敏感膜使用寿命大于10个月.     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的巨磁光Faraday效应

研究了射频溅射法制备的纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe-In₂O₃颗粒膜的巨磁光Faraday效应. 实验结果表明, 当Fe体积百分比为35%时, 颗粒膜样品的室温Faraday旋转角θ_F数值达到10⁵ (°)/cm数量级. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F随温度的变化关系表明, 当温度低于10 K时, θ_F数值随温度的下降而迅速增大, 在温度T = 4.2 K时Faraday旋转角θ_F达到10⁶ (°)/cm. 通过研究颗粒膜低场磁化率χ(T)与温度的关系以及不同温度下的磁滞回线, 证明当温度降低到临界温度T_P = 10 K时, 颗粒膜中发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变. Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品的Faraday旋转角θ_F在温度低于 10 K时的迅速增大, 可能是由于纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe_0.35(In₂O₃)_0.65颗粒膜样品在处于“类自旋玻璃态”时存在sp-d交换作用造成的.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30%PbTiO3弛豫铁电单晶的异常压电响应行为

利用高真空度扫描力显微术(HV-SFM)的压电响应模式原位研究了Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-30%PbTiO₃ (PMN-PT)弛豫铁电单晶(111)晶面的压电响应行为. 观察到与单晶束缚电荷补偿机制密切关联的异常的压电响应行为. 高真空度条件下的压电响应退化行为与本征屏蔽电荷不足以补偿极化电荷所引起的极化状态的不稳定性有关. 而大气环境下相当强的压电响应信号源于表面吸附机制所致的表面束缚电荷对畴状态较强的稳定作用.     

两种新的自旋转换配合物的热力学表征

以4-NHR-1,2,4-三唑(R = 异丙基, L₁; 环己基, L₂)为配体, 合成了两种新的自旋转换配合物[Fe(L₁)₃](BF₄)₂∙5H₂O (1)和[Fe(L₂)₃](BF₄)₂·2H₂O (2). 配合物1和2在室温为白色, 在液氮中变为紫红色, 利用变温光谱和变温磁化率测试表明配合物1高低自旋转换发生在120~170 K之间, 滞后宽度约为10 K; 配合物2的T_c为190 K, 但未发现滞后现象. 利用热力学畴壁模型、二能位Ising模型和正规溶液模型得到了表征配合物自旋转换的热力学参数和某些微观参数.     

PEO-LiClO4-ZSM5复合聚合物电解质的电化学研究

以催化领域广泛使用的微孔“择形”分子筛ZSM5为填料, 通过溶液浇铸法制得PEO-LiClO4-LiZSM5全固态复合聚合物电解质膜. 实验表明LiZSM5的引入可以显著地提高体系的离子电导率, 25℃时PEO₁₀-LiClO₄-10%LiZSM5的离子电导率达到1.4×10^-5 S·cm^-1. 利用交流阻抗-稳态电流相结合的方法对体系的锂离子迁移数进行了测定, 表明掺入LiZSM5后锂离子迁移数明显升高. 电化学稳定窗口实验表明PEO-LiClO₄-LiZSM5复合聚合物电解质在全固态锂离子二次电池领域具有良好的应用前景.     

菱方晶体的有序结构

就菱方晶体建立了简单菱方晶格气体模型, 用密度波理论研究了菱方固溶体的有序结构. 根据无序态固溶体系统的能量在Brillouin区高对称点取极值的特点, 确定驱动有序结构的波矢量. 由此推导出7种有序结构类型, 包括4种完全有序结构和相应的A基元浓度. 根据这些理论结果预报了A_1/4B_3/4, A_1/2B_1/2, A_3/4B_1/4型有序固溶体的存在. 根据刚玉型二元金属氧化物的特点, 用二次有序化理论对其中阳离子的有序结构进行研究, 预报了(A_1/4B_3/4)₂O₃, (A_1/2B_1/2)₂O₃ 和 (A_3/4B_1/4)₂O₃型有序固溶体的存在. 根据理论结果对文献报道的典型实验结果进行了解释, 包括刚玉结构的过渡金属掺杂α-Al_2-xT_xO₃ (T = Sc, Y, La, Ac, x = 0.5)晶体, 刚玉型α-FeAlO₃晶体, α-Fe_2-xCr_xO₃固溶体, 以α-Al₂O₃, α-Cr₂O₃和α-Y₂O₃ 为主要成分的抗高温氧化的多元膜和复合膜等. 这些有序结构的确定为材料结构和性能的第一性原理研究等奠定了基础.     

人工合成H2O及NaCl-H2O体系流体包裹体低温原位拉曼光谱研究

盐水化合物低温时具有特征的拉曼光谱, 已有实验证明这种拉曼光谱适合于判定标准溶液的溶质性质. 人工合成流体包裹体作为天然包裹体的参照物, 可以被用来验证许多涉及流体包裹体的假设的有效性, 也是检验激光拉曼法测定单个流体包裹体溶质性质可行性的关键. 本文采用Sterner和Bodnar提出的方法, 在50/100 MPa, 500~600℃范围内合成了纯H₂O体系和NaCl含量为5.12, 9.06, 16.6, 25wt%的NaCl-H₂O体系的流体包裹体. 联合使用冷热台和激光拉曼探针, 在低温(-180℃)时原位测定采集了冰及水石盐(NaCl·2H₂O)的拉曼光谱. 研究表明合成包裹体的盐水化合物(NaCl·2H₂O)具有特定的拉曼光谱, 可以做为鉴定自然界水-盐体系包裹体中NaCl存在的标准. 包裹体中的水在冷冻后以结晶冰的形式出现, 而不是以非晶质的固体(水玻璃)形式出现. 初次冷冻后采集的原位拉曼谱显示了明显的冰峰(3098 cm^-1), 但没有典型的水石盐拉曼谱峰出现. 随着温度的升高, 在-40~-22℃温度区间观察到明显的相变, 其代表了水石盐的结晶事件而不是熔化事件, 对低于NaCl-H₂O体系低共熔点(-20.8℃)的相转变温度的解释应该慎重. 盐水化合物的拉曼谱与冰的拉曼谱的相对强度及截面之比, 指示出流体包裹体盐度的相对大小. 水石盐的3423 cm^-1峰与冰峰(3098 cm^-1)的峰高、峰的截面积之比是获得NaCl-H₂O体系盐度信息的比较理想的参数.     

镀NiFeB膜的绝缘层包裹BeCu丝的巨磁阻抗效应和低频磁电阻效应

用化学镀方法制备了镀NiFeB膜的绝缘层包裹BeCu复合结构丝. 该复合结构丝在较低频率驱动电流下有较大的巨磁阻抗效应. 在10 kHz时磁阻抗效应(ΔZ/Z)_max达31.4%, 500 kHz时(ΔZ/Z)_max为250%. 同时在较低频率驱动电流下出现了磁电阻效应, 当频率为540 Hz时磁电阻效应(ΔR/R)_max为–8.5%, 10 kHz时(ΔR/R)_max达38.7%. 由于软磁NiFeB层的作用, 当交流驱动电流通过BeCu导电丝时产生了等效电阻和电感, NiFeB复合丝的巨磁阻抗效应特性和低频磁电阻效应与此密切相关.     

有机-无机杂化P123-em-SBA15对复合聚合物电解质中锂离子迁移性能的影响

以含有模板剂(EO₂₀PO₇₀EO₂₀, P123)的介孔SBA-15(P123-em-SBA15)为填料, 通过溶液浇铸法制得PEO-LiClO₄-P123-em-SBA15全固态复合聚合物电解质. 实验表明, P123-em-SBA15可能通过其特有的拓扑结构而大幅度提高复合聚合物电解质的锂离子迁移数. 另外P123-em-SBA15还可以使体系的室温离子电导率提高两个数量级以上. 优良的锂迁移性能表明PEO-LiClO₄-P123-em-SBA15复合聚合物电解质在全固态锂离子二次电池领域具有良好的应用前景.     

含Mn(Ⅱ)配位超分子的晶体结构和表面光-电性能

采用水热方法合成了两个具有新颖结构的Mn(Ⅱ)配位超分子化合物, [Mn₂(C₈H₇O₂)₄(phen)₂ (m-H₂O)](1), [Mn₂(btec)(phen)₂(H₂O)₆]·2H₂O(2), (phen=1,10-phenanthroline, H₄btec=1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid). 通过X射线单晶衍射、红外光谱(IR)和紫外光谱(UV-Vis)等方法对化合物进行了表征. 结果表明, 化合物(1)和(2)均为双核Mn(Ⅱ)配合物, 而且分别由氢键连接成为具有1D和3D无限结构的配位超分子. 测定了化合物的表面光电压光谱(SPS)和场诱导表面光电压光谱(FISPS). 结果表明, 两个化合物的SPS均在300~600 nm范围内呈现正的表面光伏响应(SPV), 但是SPV的强度、位置、谱峰的数量明显不同. 这主要是由于配合物的结构和中心金属Mn(Ⅱ)离子所处的配位环境不同引起的. 化合物的表面光电压相位谱和FISPS表明它们均具有一定的p-型半导体的特征, 并讨论了氢键在超分子构建中的作用以及不同配位环境对于配合物表面光电压的影响.     

正钽酸钇掺Er3+与Er3+, Yb3+共掺上转换发光

报道了YTaO₄: Er³⁺和YTaO₄: Er³⁺, Yb³⁺上转换发光材料的合成与980 nm LD抽运下的发光特性. 上转换发光光谱表明, 共掺Yb³⁺后, 显著提高了绿光(²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2)、红光(⁴F_9/2→⁴I_15/2)发射, 同时抑制了红外光(⁴I_9/2→⁴I_15/2)发射. 另外, 绿光发射强度随着Yb³⁺浓度变化规律是先增强后减弱, 而红光和红外光发射强度却呈增减交替变化. 给出了稀土离子的最佳掺杂浓度, 并分别讨论了Er³⁺单掺和Er³⁺, Yb³⁺共掺的上转换机理, 发现当Yb³⁺浓度增至12%(摩尔分数)时, 上转换机理由两步能量传递过程转化为协同敏化过程, 如果继续增加Yb³⁺浓度, 则发生反能量传递(Er³⁺→Yb³⁺), 其结果导致绿光猝灭、红光和红外光略有增强.     

压电反射光谱电化学研究聚邻苯二胺中梯形与线型链结构间的相互转化

联用紫外可见反射光谱电化学与电化学石英晶体微天平(EQCM)方法, 结合傅里叶变换红外(FTIR)反射光谱表征, 研究了酸性和碱性水溶液中金电极上恒电位(0.8 V vs SCE)聚合所得聚邻苯二胺(PoPD)中线型类聚苯胺链结构和梯形吩嗪环链结构间的相互转化. 聚合介质分别为含0.20 mol·L^−1 H₂SO₄(PoPD₁膜)或0.40 mol·L^−1 NaOH(PoPD₂膜)的0.20 mol·L^−1 Na₂SO₄ + 0.10 mol·L^−1邻苯二胺水溶液. 实验结果表明, 线型结构可向梯形结构转化, 但逆转较难. 通过PoPD₂新鲜膜在0.10 mol·L^−1 H₂SO₄中0.6 V vs SCE电位附近的氨基氧化峰电量和EQCM测得的PoPD₂膜质量求得PoPD₂新鲜膜中线型类聚苯胺链结构占19%摩尔分数(相对于邻苯二胺单元总摩尔数), 与该膜的甲醛结合(羰氨反应)实验结果一致. PoPD₂膜通过40圈电位环扫(0.2~0.8 V vs SCE)处理可经由分子内环化反应全部转变成梯形吩嗪环链结构. 而PoPD₁由梯形吩嗪环链结构组成, 共轭程度更高而更稳定, 经−0.4~0.1 V vs SCE区间40圈电位环扫处理后也仅有约2.5%摩尔分数的梯形吩嗪环链结构能转变为线型类聚苯胺链结构.     

水稻不完全隐性卷叶主基因rl(t)的精细定位

利用奇妙香(QMX)为轮回亲本, 与卷叶珍汕97B(JZB)杂交并回交的BC₄F₂和BC₄F₃两群体为研究材料, 对卷叶性状进行了遗传分析, 并对卷叶基因进行精细定位. 遗传分析表明, 卷叶性状主要受1对不完全隐性主基因的控制, 命名为rl_(t), 并同时受到数量性状基因和或环境的影响. 利用500个SSR标记和新开发的15个InDel标记, 通过BSA法在卷叶DNA池和平展叶DNA池间筛选到8个多态性标记, 并用MAPMAKER/EXP3.0构建遗传连锁图. 基因定位方法采用复合区间作图法(CIM). 利用BC₄F₂分离群体将rl_(t)初步定位于第2染色体长臂, 位于标记InDel 112~RM3763之间, 两标记之间的遗传距离为2.4 cM, rl_(t)距离InDel 112约1.0 cM. 为精细定位rl_(t), 从BC₄F₂代经标记选择得到1个中度卷叶植株, 自交扩繁成855株个体的BC₄F₃代株系, 另发展4个新的InDel标记. 连锁分析表明, InDel 112.6和InDel 113位于标记InDel 112和RM 3763之间. 利用BC4F3株系中分离出的191个卷叶株和185个平展叶株, 将rl_(t)定位于InDel 112.6~InDel 113之间, 物理距离为137 kb. 对该区段进行了初步的侯选基因分析, 推测rl_(t)可能参与了microRNA(miRNA)系统对叶片发育的调控.