Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(x=0~0.4)溶胶-凝胶法合成及其性质

以乙酸锂、硝酸铝、钛酸丁酯、磷酸二氢铵为原料,利用溶胶-凝胶法合成锂离子Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃(x=0~0.4)固体电解质体系,检测结果表明：Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃体系具有较好的结晶性,合成的粉末与烧结片之间的结晶性与结构差异不大;当Al³⁺掺杂量逐步增加时,离子电导率逐渐增大,并在x=0.3时达到最大值,但掺杂量进一步增加时,离子电导率迅速下降;活化能的变化趋势与离子电导率相反.     

锂离子电池电极材料Li4Ti5O12@TiO2的制备及性能

用水热法制备Li₄Ti₅O₁₂@TiO₂复合材料与同样方法制备的尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂进行对比.对2种材料采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、光电子能谱仪(XPS)进行表征;N₂吸附-脱附曲线进行比表面积分析;恒电流充放电测试和电化学交流阻抗(EIS)技术进行电化学性能分析.结果表明Li₄Ti₅O₁₂@TiO₂和Li₄Ti₅O₁₂均呈颗粒状,粒径分别约为50和70 nm.XPS分析显示Li₄Ti₅O₁₂@TiO₂中的Ti为+4价态.电化学测试结果显示Li₄Ti₅O₁₂复合了锐钛型TiO₂...     

锂离子电池LiFePO4/Li3V2(PO4)3复合正极材料的制备及性能研究

为了提高LiFePO₄正极材料的离子导电性,采用液相共沉淀法与碳热还原法制备一系列质量配比的LiFePO₄/Li₃V₂(PO₄)₃复合材料,通过X-射线衍射、扫描电镜、恒流充放电测试仪等分析测试手段测试样品。研究发现,m(LiFePO₄):m(Li₃V₂(PO₄)₃)=6:4时复合材料形貌较为规则且结晶度较高,在0.1C,1.0C,2.0C,5.0C,10.0C倍率下放电比容量可达148,136,130.5 ,121.5,112.3 mA·h·g-1,1C倍率下循环100次容量保持率仍可达98.5%,有效地解决了LiFePO₄离子电导率低的问题,推动了该复合正极材料在动力型锂离子电池中的应用。     

锂离子电池LiFePO4/Li3 V2(PO4)3复合正极材料的制备及性能研究

为了提高LiFePO₄正极材料的离子导电性,采用液相共沉淀法与碳热还原法制备一系列质量配比的LiFePO₄/Li₃V₂(PO₄)₃复合材料,通过X-射线衍射、扫描电镜、恒流充放电测试仪等分析测试手段测试样品。研究发现,m(LiFePO₄):m(Li₃V₂(PO₄)₃)=6:4时复合材料形貌较为规则且结晶度较高,在0.1C,1.0C,2.0C,5.0C,10.0C倍率下放电比容量可达148,136,130.5 ,121.5,112.3 mA·h·g-1,1C倍率下循环100次容量保持率仍可达98.5%,有效地解决了LiFePO₄离子电导率低的问题,推动了该复合正极材料在动力型锂离子电池中的应用。     

磷酸铜表面修饰富锂层状正极材料的制备及电化学性质

用溶胶 凝胶法制备富锂锰基层状正极材料Li_1.18Ni_0.15Co_0.15Mn_0.52O₂, 并对其进行Cu₃(PO₄)₂表面修饰. 用X射线衍射, 扫描电子显微镜和红外光谱测试样品的表面形貌, 并对样品进行恒电流充放电测试及电化学阻抗谱测试. 结果表明: Cu₃(PO₄)₂均匀包覆在材料表面, 以非晶态存在, 修饰后Li+在过渡金属层中的有序排列被破坏; 表面修饰后富锂材料的首圈库仑效率由77%提高至94%； 表面修饰前后材料的初始放电比容量均为244 mA·h/g, 100圈循环后经Cu₃(PO₄)₂表面修饰的富锂材料的放电比容量为203 mA·h/g, 容量保持率为83%； 表面修饰后的材料在3.0,2.7 V出现了一对氧化还原峰, 相对应在充放电曲线出现新平台; Cu₃(PO₄)₂修饰后富锂层状正极材料的阻抗明显减小.     

钛酸锂负极的相分离机制

尖晶石钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)作为锂离子电池负极材料具有长寿命、高稳定性的特点,是高功率锂离子电池的理想选择,对发展电动汽车以及智能电网有重要意义.结合球差校正透射电镜(STEM)、电子能量损失谱(EELS)和理论计算,在原子尺度观测到了尖晶石钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)的结构,实现了对脱嵌锂过程的直接观测与表征.在锂化过程中,出现一个近似理想的异质界面(Li₄Ti₅O₁₂/Li₇Ti₅O₁₂),界面两侧Ti离子呈不同价态分布(Ti³⁺/Ti⁴⁺).而随着锂离子在材料中的嵌入和脱出,TiO₆八面体里面的Ti—O键会产生相应的收缩或拉伸("呼吸"模型),而这种键长的变化直接导致材料在不同区域的电子电导率产生质的变化(由绝缘体的Li₄Ti<...     

Li4Ti5O12/石墨负极材料的湿法制备与电化学表征

以无水乙醇为溶剂,醋酸锂、钛酸丁酯和石墨为原料,采用湿法制备了Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料.采用X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜和电化学测试等对合成产物进行了表征.结果表明：600 ℃氩气气氛中煅烧6 h可制得碳质量分数5%左右的Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料,其可逆容量达到167.1 mAh·g^-1;经80次循环后,0.1C放电时,容量保持率为99.0%,2.0 C放电时容量保持率达到105.1%.与纯Li₄Ti₅O₁₂相比,Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料具有更好的循环性能和倍率性能,是一种优良的锂离子电池负极材料.     

Li4Ti5O12材料的固相法制备及其煅烧温度

以Li₂CO₃,TiO₂为原料,无水乙醇为分散剂,采用高温固相法,通过两步煅烧方式制备出不同煅烧温度下的Li₄Ti₅O₁₂粉末材料.采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）表征材料的结构和形貌,采用恒电流充放电、交流阻抗和循环伏安等方法测试材料电化学性能.结果表明：在800 ℃下煅烧6 h后可得到晶型完整的纯相Li₄Ti₅O₁₂,其颗粒均匀分布在200~400 nm.Li₄Ti₅O₁₂在0.5C倍率下首次可逆比容量为157.67 mA·h/g,库伦效率为96.1%,经过100次循环充放电后容量保持率为98.63%;在5C倍率下首次可逆比容量为107.0 mA·h/g,经过1 000次循环充放电后容量保持率为84.1%.     

新法制备单相KZr2(PO4)3粉体

以氯化钾、磷酸二氢氨和八水氧氯化锆为原料,采用固相合成法,制备KZr₂(PO₄)₃粉体。对样品进行XRD(X射线衍射)、TG-DSC(热重分析-示差扫描量热)、SEM(扫描电子显微镜)测试表征,研究煅烧温度对粉体制备的影响。结果表明,煅烧温度800℃,煅烧时间为6 h,可以制备获得方块形貌的KZr₂(PO₄)₃纯相。     

尖晶石型Li4Ti5O12的合成及其性能

采用高温固相法、溶胶-凝胶法和热聚合法制备锂离子电池负极材料Li₄Ti₅O_12.通过X-射线衍射、扫描电镜显微镜、电化学阻抗和恒流充放电表征产物的结构、形貌及电化学性能.3种方法制备的Li₄Ti₅O₁₂均为尖晶石结构,用高温固相法所得的粉体颗粒较大,而用溶胶-凝胶法所得粉体颗粒最小,其平均粒度在200~350 nm范围内,表现出较好的电化学性能;溶胶-凝胶法制备的样品粉末在0.2 C倍率下首次放电容量为174.5 mAh/g,经过25次循环后容量衰减仅5.7%.     

超支化聚三唑固态聚电解质及其锂离子和锌离子导电性

带刚性结构的超支化聚合物具有优良的溶解性，度低黏与力学性能优异，可用于制备固态电解质.含叠氮基的单体M1和含炔基的单体M2在亚铜离子Cu⁺的催化下发生叠氮-炔点击化学反应，得到超支化聚三唑hb-GPTA.该聚合物具有良好的溶解性、成膜性和热稳定性（热分解温度为350 ℃）.将该聚合物分别与三氟甲基磺酰亚胺锂 (LiTFSI)及三氟甲基磺酸锌 (Zn(OTf)₂)进行掺杂，制备固态电解质，对其电化学性能进行表征.结果表明，hb-GPTA/LiTFSI体系具有更高的电导率（32.7 μ S·cm^-1），电化学窗口为5.2 V；相比之下，hb-GPTA/Zn（OTf）₂体系电导率较低（0.42 μS·cm^-1），但其在-1~6 V电压范围内一直保持稳定.结合电化学稳定性分析结果，可以推断含三氮唑的聚合物在制作锌离子电池方面具有潜在的应用价值.     

超支化聚三唑固态聚电解质及其锂离子和锌离子导电性

带刚性结构的超支化聚合物具有优良的溶解性，度低黏与力学性能优异，可用于制备固态电解质.含叠氮基的单体M1和含炔基的单体M2在亚铜离子Cu⁺的催化下发生叠氮-炔点击化学反应，得到超支化聚三唑hb-GPTA.该聚合物具有良好的溶解性、成膜性和热稳定性（热分解温度为350 ℃）.将该聚合物分别与三氟甲基磺酰亚胺锂 (LiTFSI)及三氟甲基磺酸锌 (Zn(OTf)₂)进行掺杂，制备固态电解质，对其电化学性能进行表征.结果表明，hb-GPTA/LiTFSI体系具有更高的电导率（32.7 μ S·cm^-1），电化学窗口为5.2 V；相比之下，hb-GPTA/Zn（OTf）₂体系电导率较低（0.42 μS·cm^-1），但其在-1~6 V电压范围内一直保持稳定.结合电化学稳定性分析结果，可以推断含三氮唑的聚合物在制作锌离子电池方面具有潜在的应用价值.     

金刚石薄膜自支撑窗口试样的制备与实验研究

以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热丝CVD法，在硅片(100)基底上涂覆一层金刚石薄膜，在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了一种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法，并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支撑窗口试样．研究表明，所制备的金刚石薄膜自支撑窗口的形状比较规则，膜内残留内应力小，能很好地满足鼓泡实验的要求，可以用来定量检测金刚石薄膜膜基界面结合强度和综合评价薄膜力学性能，对于促进金刚石薄膜材料在半导体器件中的应用和推广具有积极的意义．     

[SiCo（H2O）W11O39]6-在玻碳电极上的多层膜修饰及电化学行为

制备了包含杂多酸[SiCo(H2O)W11O39]6-(SiCoW11)和阳离子聚电解质--聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)的多层膜修饰电极,用循环伏安法研究了SiCoW11在酸性水溶液中的电化学行为及pH的影响,初探了反应机理.逐层的循环伏安行为表明膜的增长均匀,峰电流随膜层数的增加而增加,与其在溶液中的氧化还原行为相比,多层膜中的SiCoW11对BrO-3和NO-2体系的还原具有良好的电催化性能.     

Thin films: unexpected magnetism in a dielectric oxide

It is generally accepted that magnetic order in an insulator requires the cation to have partially filled shells of d or f electrons. Here we show that thin films of hafnium dioxide (HfO2), an insulating oxide better known as a dielectric layer for nanoscale electronic devices, can be ferromagnetic even without doping. This discovery challenges our understanding of magnetism in insulators, because neither Hf4+ nor O2- are magnetic ions and the d and f shells of the Hf4+ ion are either empty or full.     

高力学性能及高导电性的防冻有机水凝胶电解质

由于水凝胶电解质的力学性能差且水在低温下会结冰,限制了水凝胶电解质在储能器件和电子导体方面的应用。加入大豆分离蛋白,以丙烯酰胺和甲基丙稀酰乙基磺基甜菜碱为单体,在二甲基亚砜/H₂O的混合溶液和氯化锂的存在下,通过自由基聚合制备了高力学性能、高导电性的防冻有机水凝胶。其具有良好的电导率(最高37.5 mS/cm)、良好的力学性能(最大应力69 kPa,最大应变762.5%)、优良的韧性和抗疲劳性能,对应变和温度具有良好的响应性、宽的传感窗口及稳定性,具有应用于传感器领域的潜力。另外,所制备的超级电容器在20 ℃和-20 ℃均表现出良好的电化学性能,20 ℃时,0.2 A/g电流密度下,超级电容器的比电容为62.1 F/g,5 A/g 的高电流密度下,比电容仍有30 F/g;同时具有良好的抗冻性能和循环稳定性,-20 ℃时,0.5 A/g电流密度下,超级电容器循环10 000圈后仍能保持20 ℃下容量的92%。     

碳基片上沉积的金刚石涂层多孔电极的特性(英文)

采用化学气相沉积法(CVD)在多孔活性碳基体上制备掺硼金刚石涂层多孔电极。用扫描电子显微镜(SEM)法表征了金刚石膜的表面微观结构,采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性质。结果表明,金刚石表面形态为球形,金刚石膜电极具有很宽的电势窗口,在酸性、中性和碱性3种介质中分别为4.4V、4.0V和3.0V。在铁氰化钾电解液中,金刚石膜电极表面在反应过程中始终保持良好的活性,在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性。     

共轭多孔聚合物薄膜的电化学制备及电容特性

以聚集诱导发光（AIE）材料咔唑基三苯乙烯衍生物（TPCz）为单体,采用循环伏安法（CV）以聚集诱导发光（AIE）材料咔唑基三苯乙烯衍生物（TPCz）为单体,采用循环伏安法（CV）原位聚合制备了咔唑基三苯乙烯衍生物多孔聚合物薄膜（TPCz-CMP）. 利用红外光谱（FT-IR）、紫外-可见吸收光谱（UV-vis）、高倍透射电镜（HR-TEM）等手段对其结构和形貌进行了表征,并对CMP薄膜修饰的电极进行了CV、恒电流充放电（CP）及交流阻抗（EIS）等电化学性能测试. 结果表明, TPCz-CMP薄膜具有微孔结构,在电流密度为4 A/g时,TPCz-CMP薄膜电极的比电容达到193 F/g,是一种具有优良应用前景的超级电容器材料.     

C60-聚吡咯复合膜的制备及其电化学性质

制备了C60与聚吡咯的单层及双层复合膜。应用电化学分析法研究了它们的循环伏安性质以及石英晶体微天平性质。发现无论是单层还是双层C60聚吡咯薄膜的电化学行为都与C60固态薄膜和聚吡咯薄膜的电化学性质不同。结果表明,多层C60聚吡咯薄膜的电化学性质不如单层C60聚吡咯薄膜的稳定。且单层C60聚吡咯薄膜的电化学性质基本不受C60含量的影响。     

Light-induced conversion of an insulating refractory oxide into a persistent electronic conductor

Materials that are good electrical conductors are not in general optically transparent, yet a combination of high conductivity and transparency is desirable for many emerging opto-electronic applications. To this end, various transparent oxides composed of transition or post-transition metals (such as indium tin oxide) are rendered electrically conducting by ion doping. But such an approach does not work for the abundant transparent oxides of the main-group metals. Here we demonstrate a process by which the transparent insulating oxide 12CaO x 7Al(2)O(3) (refs 7-13) can be converted into an electrical conductor. H(-) ions are incorporated into the subnanometre-sized cages of the oxide by a thermal treatment in a hydrogen atmosphere; subsequent irradiation of the material with ultraviolet light results in a conductive state that persists after irradiation ceases. The photo-activated material exhibits moderate electrical conductivity (approximately 0.3 S cm(-1)) at room temperature, with visible light absorption losses of only one per cent for 200-nm-thick films. We suggest that this concept can be applied to other main-group metal oxides, for the direct optical writing of conducting wires in insulating transparent media and the formation of a high-density optical memory.