介孔球形LiFePO4的低温水热合成及其电化学性能

以廉价的LiOH,Fe(NO3)3和NH4H2PO4为原料,采用低温水热法(130℃)获得LiFePO4微球前驱体,并经进一步高温煅烧,获得具有介孔结构的橄榄石形LiFePO4/C微球.SEM,TEM,HRTEM和BET表征表明,所制备的LiFePO4/C微球由纳米颗粒聚集而成,颗粒间隙交织构成介孔通道.这种介孔微球结构同时具有高的比表面积和振实密度(≥1.4gcm-3),因而表现出良好的电化学性能.在0.5C电流密度下能够放出理论容量的90%,而1C时仍能保持80%的理论容量.此外,该合成方法简单、制备成本低廉,可用于LiFePO4材料的工业化生产.     

掺Ce锂离子电池正极材料LiNi1/3Co（1/3-x/3）Mn1/3Cex/3O2

采用共沉淀法和固相烧结法相结合合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和Ce掺杂LiNi1/3Co1/3-Mn1/3O2锂离子电池正极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征.结果表明,不同Ce含量的正极材料均具有良好的层状结构、结晶度高.采用电化学性能测试的结果表明,放电容量随着Ce含量的增加而有所增加,首次可逆容量的衰减也随着掺杂Ce而有所降低,当Ce含量为x=0.2,0.2C恒电流充放电时,循环50次后的容量保持为91%.     

聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)在锂氧电池中的电催化性能

采用化学聚合法合成了PEDOT粉体.将PEDOT/乙炔黑/PTFE和乙炔黑/PTFE分别按质量比4.5/4.5/1和9/1进行混合,调浆后均匀涂覆在镍网上,作为锂氧电池空气电极.用FTIR对复合物的结构进行分析.用四探针法、循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗法研究了乙炔黑和PEDOT/乙炔黑两种材料的导电性及电化学性能.测试结果表明,乙炔黑/PTFE(9/1)和PEDOT/乙炔黑/PTFE(4.5/4.5/1)的还原电位分别为2.20和2.57 V;乙炔黑/PTFE(9/1)的首次放电比容量为2812 mA h/g,而PEDOT/乙炔黑/PTFE(4.5/4.5/1)的比容量则达到了4056 mA h/g;添加PEDOT使乙炔黑模拟电池的电荷转移阻抗降低了~76.8%,表明PEDOT能够使锂离子在脱/嵌过程中的极化变小.以上结果说明PEDOT能够有效提高乙炔黑的电催化性能.     

电沉积-烧结制备掺杂C, Co的纳米NiO电极及其电容性能

研究了在Ni(NO₃)₂和Co(NO₃)₂乙醇溶液中电沉积与烧结制备掺杂C, Co的纳米NiO电极及其电容性能. 结果表明, 在0.5 mol/L硝酸盐乙醇溶液(Ni(NO₃)₂和Co(NO₃)₂摩尔比为8︰2)中, 以泡沫镍为阴极进行电沉积, 300℃烧结2 h, 获得的沉积物性能最佳. 分析结果表明, 所得产物基本组成相为NiO, 其中掺杂有C, Co, 其粒子形貌呈球状, 粒径在20~30 nm之间, 晶粒尺寸在4~5 nm之间. 将其组装成C/NiO模拟超级电容器, 在充放电电流为5 mA的条件下, 单电极比容量可达410 F/g, 30次循环后仍有380 F/g, 其比容量数值随循环次数增加逐渐趋于稳定.     

基于多酸制备的新型氮化钼基复合材料作为锂离子电池负极材料

锂离子电池作为新一代储能装置,已经在生产和生活中得到了广泛应用.多酸有着多电子转移、化学结构稳定、氧化还原性可逆等诸多优点,具有作为电池电极材料的良好潜力.但易溶于电解液、导电性差且易发生团聚等问题阻碍了多酸用于电池电极材料的应用研究.本工作为解决上述问题,充分利用磷钼酸良好的水溶性、优异的氧化还原性和独特的酸性,通过简单的一锅法,在温和的条件下制备了磷钼酸/聚吡咯/石墨烯前驱体(PMo12/PPy/RGO,简称PCG),并通过高温氨化处理制备了新型氮化钼基复合材料(NPC@Mo2N/NPRGO),磷钼酸、聚吡咯在提供金属源和碳源的同时也提供了P,N杂原子掺杂到多孔碳和石墨烯中,该材料作为锂离子电池负极材料表现出较好的循环性能和倍率性能.在电流密度为100m A/g时,NPC@Mo2N/NPRGO的首周放电比容量可以达到1446 mAh/g,循环200周后仍然可以达到771 mAh/g.在电流密度为100, 200, 500, 1000, 2000 mA/g时,循环比容量分别为797,725,630,545,460m Ah/g.尤其是在大电流密度(1000m A/g)循环300周后容量仍能达到554mAh/g.     

固态电解质Li3PS4晶相结构转变

硫化物Li₃PS₄是重要的含硫快离子导体,锂离子电导率高,机械性能优异,化学兼容性好,属于全固态电池中一类重要的固态电解质.Li₃PS₄具有多种晶体结构（玻璃态、α相、β相、γ相）,而晶体结构对于材料离子电导率有决定性的影响,因此探究不同Li₃PS₄晶体结构的合成条件及其转变过程对固态电解质的应用有重要意义.本文通过原位变温Raman和室温X射线衍射（XRD）分析发现,通过球磨法所得glass-Li₃PS₄在首次升温过程中（240℃）优先转变为亚稳态的β-Li₃PS₄,此时冷却到室温能保持β相结构,并具有较高的离子电导率(0.65 mS cm^–1).当烧结温度继续升高（>480℃）,β相会转变为离子电导率更高但热力学不稳定的α-Li₃PS₄,在后续的降温过程中,α相会直接转变为热力学更稳定但离子电导...     

宽禁带半导体掺杂机制研究进展

随着电子信息技术进入后摩尔时代,人们期望探寻一些新材料、新技术以推进半导体科学技术的发展.作为新一代战略电子材料,宽禁带半导体的技术应用近年来取得了飞速发展.宽禁带半导体的掺杂与缺陷调控是实现其重要应用价值的关键科学基础.本文主要介绍了我们和合作者近期围绕碳化物、氧化物、氮化物宽禁带半导体中掺杂与缺陷机理及性能调控展开的研究工作,具体包括:(1)探究4H-SiC中本征缺陷的电学和动力学性质,解释了实验上4H-SiC的有效氢钝化现象的内在物理机制;(2)研究In₂O₃中过渡金属元素的掺杂物理性质,提出了过渡金属掺杂的设计原则,并预测过渡金属Zr、Hf和Ta在In₂O₃中具有优异的n型特性;(3)采用轻合金化法调控Ga₂O₃材料的价带顶位置,并通过选取合适的受主杂质(如Cu_Ga),有望使(Bi_xGa_1–x)₂O₃合金成为高效的p型掺杂宽禁带半导体(4)...     

佛波酯可能诱导心肌细胞蛋白激酶C内源性抑制物产生

曾有文献报道卵母细胞、脑等组织中存在蛋白激酶C(PKC)内源性抑制物.心肌内是否有类似物质未见报道.培养的心肌细胞经蛋白激酶C激动剂十四酰佛波乙酸酯(PMA)处理20min,细胞浆PKC活力由对照细胞的1.60±0.8nmol/min·mg分别下降到0.83±0.45(15nmol/L PMA),0.41±0.22(100nmol/L PMA)和0.11±0.02(300nmol/L PMA)nmol/min·mg,细胞膜PKC活力由对照细胞的0.23±0.02nmol/min·mg分别升高到0.57±0.19,0.72±0.09和1.19±0.07nmol/min·mg,每组心肌细胞PKC总活力没有明显差异.结果表明PMA以浓度依赖方式激活心肌细胞PKC.纯化的大鼠脑PKC的基础活力为24.4±1.     

基于螺环季铵盐的阴离子交换膜的制备与性能

合成了N,N-二烯丙基吡咯烷溴盐([DAPy][Br]),采用光引发聚合的方式制备了基于[DAPy][Br]的聚合物膜,经过离子交换后得到OH~-型阴离子交换膜.改变原料配比调控膜的离子交换容量,发现膜的溶胀度、吸水率、离子交换容量与电导率都随着[DAPy][Br]含量的增加而增大.该阴离子交换膜具有良好的机械性能和热稳定性,拉伸强度在室温下为10.6～19.8 MPa. 80℃下最高离子电导率可达7.29×10~(-2) S/cm.在成膜过程中[DAPy][Br]发生交联,形成拥有两个五元环的N-螺环结构阳离子,有效提高了膜的耐碱性能,[PSAN]_(70~-)[DAPy][OH]_(30)膜浸泡于80℃下1mol/LKOH溶液中240h,电导率仅下降了11%.上述结果表明,拥有N-螺环季铵盐的脂肪主链的阴离子交换膜有望应用于燃料电池.     

影响锂离子电池实际容量的材料因素

正极材料的实际比容量一般都低于理论比容量,实际容量是直接影响电池能量密度的关键因素之一,不同电极活性材料的实际比容量/理论比容量的差别很大,差距主要来自充电前后的实际脱锂系数大小.通过大数据的整理,本文收集了层状LiMO_2(M=Ni和Co),尖晶石LiMn_2O_4和LiMPO_4(M=Fe,Mn和Ni)等20种典型正极材料的晶体结构和实际容量实验参数.利用第一性原理计算方法,得到了这些典型体系母体的价带和导带之间的能隙值.通过比较脱锂前后两种结构的能隙,确定了能隙比值与实际脱锂系数的关系,结果表明,脱锂前后结构的能隙越接近,正极材料的实际脱锂系数就越大,相对的实际容量也就越大.因此,通过比较能隙大小,可以了解影响锂离子电池活性材料的实际容量的本质因素.     

侧链含多季铵基团聚芳醚酮阴离子交换膜的制备与性能

成功合成了一个同时带有季铵基团和烷基溴的小分子(1-溴-6-(三甲基铵)己基溴化物),通过季铵化反应,将其接枝在三乙烯二胺季铵化的聚芳醚酮上,制备了带有柔性侧链且侧链上含有多季铵基团的聚芳醚酮(TQPAEK).利用溶液流延的方法,并经碱化处理制备得到OH~–型阴离子交换膜.通过改变起始聚合物的溴代度,可有效调控阴离子交换膜的离子交换容量,其范围在1.75～2.57meq/g.膜的溶胀度、吸水率与离子传导率均随着离子交换容量的增加而增大.该阴离子交换膜具有良好的热稳定性和机械性能,特别是柔性侧链的引入,显著地提高了聚合物膜的柔韧性,其断裂伸长率最高可达103.2%,拉伸强度仍在28MPa以上.引入多季铵化柔性侧链,有利于高局部离子基团的富集程度,在膜内形成了明显的相分离结构.80℃下最高离子电导率可达74.35mS/cm.这些结果表明多季铵化聚芳醚酮阴离子交换膜有望应用于燃料电池.     

聚对苯乙炔及其氮取代物的能带结构和电学性质

1 引言聚对苯乙炔[Poly(p-phenylene vinylene),缩写名PPV]是一种具有可机械加工性、在空气中稳定的优良导电高分子材料。80年代中期,有关实验发现:若用H_2SO_4,AsF_5等P型掺杂剂进行掺杂。掺杂后的PPV的电导率可达10~3scm~(-1)数量级。近一、二年,又发现它具有良好的电致发光性能,并已制成PPV发光二极管。由于PPV材料具有其它导电高分子材料所少有的易拉丝和易成膜等优点,因此它作为一种导电、发光高分子新材料,在制造全塑电子线路、电器元件和超薄大面积显示屏等高新科技领域有着广泛而又诱人的应用前景。     

快离子导体Rb_4Cu_(16)I_7Cl_(13)的~(63)Cu核磁共振研究

Rb_4Cu_(16)I_7Cl_(13)是目前已知的室温离子电导率最高的快离子导体。继日本高桥武彦(1979)和美国S.Geller(1979)(他们的组分相当接近,但分子式略有不同,分别为Rb_4Cu_(16)I_7Cl_(13)和RbCu_4I_2Cl_3)之后,陈立泉等同志已用纯度较低的国产原料成功地合成了Rb_4Cu_(16)I_7Cl_(13),其室温离子电导率为0.29Ω~(-1)·cm~(-1)。从实际应用和基础研究的角度来考虑,对这种材料进行深入的研究都有重要的意义。     

Fe对NiAl合金中缺陷电子密度的影响

NiAl合金具有许多优异的物理性能:它的密度低,仅为5.86g/cm~3;它的熔点高达1640℃;它有高的热传导性,是Ni基高温合金的4～8倍;它还具有良好的抗氧化性能.由于NiAl合金具有这些优点,使得它可望成为新一代高温结构材料但单晶和多晶NiAl合金在室温下很脆,这阻碍了它的现时应用Geoyge等人研究了微量B,C,Be对NiAl合金的断裂和晶界化学的影响,结果表明,用B,C,Be对NiAl合金微合金化,没有达到提高合金塑性的目的.而Rachinger等人的实验结果表明,用Cr,Co,Fe,Mn等元素对NiAl合金化能使NiAl有序能减小.Fe含量较高的Ni-20AI-30Fe经挤压后,其室温塑性延伸率达8%目前还没弄清这些合金元素影响NiAl合金力学性能的微观机制.本文通过测量NiAl,Ni_(48)Al_(45)Fe_7和Ni_(50)A1_(20)Fe_(30)的正电子寿命谱,揭示NiAl合金室温脆性的本质.研究Fe对NiAl合金缺陷电子密度的影响.     

气氛与压力对制取非晶碳纳米管的影响

采用温控电弧装置, 以Co, Ni合金粉末作为催化剂, 放电电流为80A, 电压为32V, 放电时间为5 min, 研究了不同气氛、压力及温度对制取非晶碳纳米管的影响, 确定了优化参数. 在环境温度为 600℃时, 氢气气氛, 真空度约为6.6×10⁴ Pa, 非晶碳纳米管的产量和纯度(质量分数)都分别达到了6.5 g/h和80%以上, 其管径为7～20 nm.     

MOF衍生N-CoFe-C@NF多级结构用于可充放锌-空气电池

锌-空气电池作为一种兼具成本低、容量高、环境友好等优点的高效储能器件,具有1084 Wh/kg的理论能量密度,甚至高于传统锂离子电池.锌-空气电池主要受限于其空气电极材料氧还原(ORR)和析氧反应(OER)缓慢的动力学,因此大量的研究都集中在如何优化其催化活性上.目前应用最广泛的ORR和OER的催化剂分别是Pt/C和RuO2,但是其高昂的价格和稀缺性使其应用受限.金属有机框架(MOF)是金属阳离子或阳离子团簇与有机配体配位形成的配位聚合物,具有高比表面积与结构可调控性等优势,经高温煅烧后可以获得结构各异且异原子掺杂(例如氮掺杂)的碳化物材料,展现了优良的ORR和OER催化活性,成为电催化领域的研究热点.类普鲁士蓝是一种典型的MOF材料,具有成分易调控、合成方法简单等优点.本研究通过氢氧化钴纳米棒的原位转化制备负载在泡沫镍上的钴铁双金属类普鲁士蓝,并以此为前驱体制备了氮掺杂钴铁双金属碳化物催化剂;使用扫描电子显微镜(SEM)、X光衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)等手段对样品进行表征;使用旋转圆盘电极、线扫描等测试材料研究其对ORR和OER催化性能的影响.结果表明,所制备的氮掺杂钴铁双金属碳化物催化剂具备较好的ORR和OER活性.在0.1 mol/L KOH溶液中, ORR半波电位为0.81 V; 1.0 mol/L KOH中, OER电流密度达到10 mA/cm~2时,过电位为300 mV.该材料作为空气电极催化剂组装锌-空气电池,开路电压为1.29 V,且具备较好的稳定性和循环性.     

纳米氧化钴的制备及其超电容特性

实验制得粒径为3 nm左右的氧化钴微粒材料并以此制成电化学电极. 分析测试表明该氧化钴微粒不仅粒度小, 具有较大的比表面积(192 m²/g)及适宜的孔径分布(1~3 nm为主), 而且在一定程度上解决了小颗粒材料存在的团聚问题. 电化学测试表明, 此电极具有典型的电容性能, 单电极比容量为370~401 F/g, 主要以超电容形式存在.     

利用响应曲面法优化秸秆水解液的丁醇发酵条件研究

丁醇是一种极具潜力的新型生物燃料,以玉米秸秆废弃物的酶水解液为底物,利用丙酮丁醇梭菌CICC8008发酵生产丁醇.采用Plackett-Burman(P-B)和中心组合实验设计(CCD)优化发酵条件.在Plackett-Burman实验设计时,考察酵母提取物、(NH4)2SO4,KH2PO4,MgSO4,FeSO4,CuSO4和CaCO3这7个因素,结果表明CaCO3为最显著因素.在中心组实验设计中,选用CaCO3用量,温度和反应时间这3个因素,结果表明最佳的发酵条件是CaCO3用量、温度和反应时间分别为5.04g/L,35℃和70h.利用数学模型分析预测得知最佳的丁醇产量为6.57g/L.经过实验验证表明,在优化条件下的丁醇发酵产量达到6.20g/L.这说明利用数理统计方法优化玉米秸秆的丁醇发酵是有效的.     

传感器电解质CaZr_(1-x)Mg_xO_(3-a)的导电性能

采用固相反应法在1673 K合成了CaZr_(1-x)Mg_xO_(3-α)(x=0,0.005,0.01,0.02)陶瓷粉体,在空气中1873K下对材料进行二次烧结10 h.X射线衍射物相分析结果确定合成后的样品中有CaZrO_3基固溶体和微量的MgO存在.为了明确CaZr_(1-x)Mg_xO_(3-α)的电化学性能,采用交流阻抗法在1073~1473 K,富氧气氛(Ar/O_2/D_2O)/(Ar/O_2/H_2O)和富氢气氛(Ar/H_2/H_2O)/(Ar/D_2/D_2O)下测量了固体电解质的电导率及其同位素效应与气氛依赖性.通过检测电导率的H/D同位素效应,确定了固体电解质的质子导电优势区域.结果显示在富氢气氛下,测定的1073~1473 K温度范围内有明显的H/D同位素效应,表明质子是主要的载流子.在富氧气氛下,1073~1273 K温度范围内,质子也是主要的载流子.该材料有可能作为氢传感器的固体电解质.     

Study on Cultivation of Anoxic Phenol- degrading Sludge

通过逐步提高进水中苯酚与NO3-N浓度,在反应瓶中对反硝化同时降解苯酚的菌种进行了70 d的驯化.驯化结束后,进水苯酚浓度为630mg/L,反应时间为24h,苯酚去除率可达85％以上,此时,MLSS=12 g/L,VSS/SS=0.78;控制反应瓶中MLVSS=3 000 mg/L,进水苯酚浓度为120mg/L时,在COD∶NO3--N=4∶1条件下,反应8h,苯酚去除率可达90％,降解速率为13.53 mg/(L·h),此时,硝酸盐氮还原速率为8.03mg/(L·h).