硅氧碳氮新型硅负极材料的制备及其电化学性能

以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)与甲醛为原料通过烷氧基水解和席夫碱反应生成前驱体,高温热解制备硅氧碳氮(SiOCN)复合负极材料。比较研究了商用的电解液添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)和自制的有机氟硅电解液添加剂(MFSM2)在SiOCN电池中的电化学性能。与使用基础电解液相比,在使用MFSM2和FEC后电池可逆容量从614.6 m A·h/g分别提高至899.9 m A·h/g和886.9 m A·h/g,库仑效率从58.3%分别提高至62.2%和62.8%。循环伏安、电化学阻抗谱、扫描电子显微镜等分析结果表明,加入添加剂后在SiOCN电极表面反应形成稳定均匀致密的固体电解质界面膜,减小了界面阻抗,提高了离子传输速率,从而提高了SiOCN电池的电化学性能。

腈基功能化有机硅氧烷成膜添加剂的合成及其在NCM811/Li电池中的应用

设计合成了一种腈基功能化有机硅氧烷化合物2-甲基-4-(1,1,3,3,3-五甲基二硅氧烷)丁腈(DSMCN),研究其作为电解液添加剂在高能量密度高镍三元NCM811电池中的电化学性能。利用线性扫描伏安法(LSV)测试了DSMCN的氧化电位,考察了DSMCN添加剂对富镍三元NCM811电池的循环、倍率和高温等条件下的电化学性能。在25℃下,NCM811/Li电池在1 C倍率下循环200圈后,容量保持率由基础电解液的80.93%提升至94.89%;在55℃的高温下,容量保持率从59.52%提升至88.09%。电化学阻抗谱(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试发现,DSMCN化合物能够在NCM811电极表面参与形成更稳定、均匀致密的正极电解质界面膜,展现出更优的电化学动力学特征,降低了界面阻抗,有利于常/高温下电极/电解液界面的Li+扩散和电荷转移,从而提高了NCM811电池的电化学性能。

多孔氮氟共掺杂碳气凝胶的制备及其在锂硫电池中的应用

锂硫电池以其超高的理论能量密度,已成为最具发展潜力的新一代电化学储能技术,但硫正极存在电导率低、体积膨胀、多硫化物穿梭效应等技术瓶颈问题,制约了其实际应用。通过甲醛和3-氨丙基三乙氧基硅烷的醛胺缩合和溶胶-凝胶化反应合成了席夫碱二氧化硅凝胶,经与聚四氟乙烯乳液冷冻干燥、热处理同步刻蚀二氧化硅以及碳化制备了多孔氮氟共掺杂碳气凝胶(NF-CA)。以NF-CA为载体制备的NF-CA/S正极材料表现出优异的循环性能和倍率性能,0.2 C循环初始放电比容量高达1322 mA∙h/g,1 C循环200圈可逆比容量可保持564 mA∙h/g,2C倍率下可逆比容量高达598mA∙h/g。

偶氮苯聚合物(PAZOS)的合成及其三阶非线性光学特性

合成及表征了一种偶氮苯聚合物聚［３′－甲基－４′－二（Ｎ，Ｎ－氧亚乙基）氨基－４－硝基偶氮苯癸二酰］（ＰＡＺＯＳ），通过简并四波混频方法（ＤＦＷＭ）研究了这种聚合物膜的三阶非线性光学性质，测得其三阶非线性光学系数χ（３）为６．６×１０－６ｅｓｕ，并考察了其相位共轭光产生特性及光致异构动力学。

有机/无机复合非线性光学材料的制备与性能

设计合成了一种含偶氮苯基团的功能化有机硅氧烷， 并与正硅酸乙酯进行水解缩合， 形成的溶胶进行旋转涂膜和干燥处理得到凝胶膜， 经电晕场极化交联后获得有机／ 无机复合二阶非线性光学材料． ＳＨＧ 测量表明， 这种有机／ 无机复合材料的二阶非线性光学系数（ｄ３３） 较高， 达到５７９ ×１０－ ７ ｅｓｕ ； 非线性光学的热稳定性较好， 室温下１ ４４０ ｈ 后ｄ３３ 维持初值的９６％ ， １００ ℃下５ ｈ 后ｄ３３ 维持为初值的６０ ％ ．

功能化甲基丙烯酸甲酯共聚物合成及其交联膜的二阶非线性光学性能

合成了一种甲基丙烯酸甲酯与侧链含有偶氮苯生色团和可化学交联基团 -羟基的甲基丙烯酸酯共聚物 ,这种共聚物和甲苯 -2 ,4 -二异氰酸酯 (TDI)交联得到的交联网络结构使极化后生色团取向稳定化。 SHG测量表明 ,固化后的聚合物膜的非线性光学稳定性较好 ,其二阶非线性光学系数 d3 3 值室温下 1 680 h能维持初值的～ 96% ,1 0 0℃时 1 0 0 0 min仍能维持初值的～ 70 %。极化交联膜的 d3 3 值也较高 ,达到 6.1 0× 1 0 -7esu。

非线性光学环氧聚合物的近程结构对二次谐波产生弛豫特性的影响

设计合成了三种具有不同主链化学结构的二阶非线性光学功能化环氧聚合物，并对其化学结构进行了表征，考察了聚合物近程结构对材料极化后二次谐波产生弛豫特性的影响。极化后线型聚合物链节的扭转弹性回复是二次谐波产生弛豫的主要原因，在温度处于Ｔｇ 以下或Ｔｇ 附近时玻璃化转变温度的高低决定了二次谐波产生弛豫的快慢；聚合物交联后有助于提高二次谐波产生的稳定性，但此时聚合物单个链节结构的柔顺性成为影响二次谐波产生弛豫的主要原因，刚性越大，材料将具有更稳定的二次谐波产生性能。极化聚合物的二次谐波产生弛豫过程非常复杂，需要综合考虑聚合物材料的近程和远程结构因素。

二阶非线性光学互穿聚合物网络的合成与表征

合成表征了由侧链带有羟基的聚甲基丙烯酸酯共聚物与二异氰酸酯（ＴＤＩ）热交联聚合物网络以及丙烯酰化环氧聚合物的热交联网络组成的新型二阶非线性光学（ＮＬＯ）互穿聚合物网络（ＩＰＮ）体系，此ＩＰＮ体系只有一个Ｔｇ，具有优良的光学品质．ＳＨＧ测量表明，ＩＰＮ的非线性光学稳定性较好，其二阶非线性光学系数ｄ３３值在８０℃下经４８０ｍｉｎ几乎未见衰减，ＩＰＮ体系的ｄ３３值也较高，达到１．８６×１０－７ｅｓｕ．

核桃青皮的化学成分研究--酚类化合物

核桃青皮是一种传统的中药材,含有大量的酚类化合物,具有镇痛、消炎、抑菌、抗肿瘤等功效。为了从核桃青皮中分离得到更多的酚类成分,以利于更好地阐明其作用机理,该研究采用大孔树脂Diaion HP-20SS、凝胶Sephadex LH-20,HPLC等方法对核桃青皮80%的乙醇提取物进行分离纯化。结果表明:共分离了10个单体化合物,它们的结构经质谱(MS)、一维核磁共振谱(~1H NMR和^(13)C NMR)、二维核磁共振谱(HSQC,HMBC)数据的分析及文献数据的比较确定为没食子酸(1),没食子酸甲酯(2),对羟基苯甲酸(3),3,4-二羟基苯甲酸甲酯(4),6-O-咖啡酸-D-葡萄糖(5),6-O-没食子酸-葡萄糖苷(6),4,8-二羟基-1-四氢萘醌(7),5,8-二羟基-4-甲氧基-1-四氢萘酮(8),5,8-二羟基-1-四氢萘酮(9),4-羟基-1-四氢萘酮(10)。其中,化合物5,化合物6为属内首次分离到。该研究结果为进一步深入研究核桃青皮的化学成分和药理作用提供了一定参考。

一种新型有机硅离子液体电解液在超级电容器中的应用

设计合成了一种新型有机硅室温离子液体(SiN1IL),并对其化学结构和电化学窗口进行表征,通过与具有高介电常数的丙烯碳酸酯(PC)/低粘度的乙腈(AN)匹配组成电解液,其离子电导率达到商业实际应用的要求(19.6mS·cm-1).对以活性炭(AC)为对称电极的超级电容器的电化学性能测试表明,SiN1IL基电解液与活性炭有很好的界面相容性,其高倍率充放电、阻抗性能优于商用四乙基四氟硼酸铵(Et4NBF4)/PC电解液,在电流密度为1000mA·g-1的条件下,工作电压为2.7V,其比电容为108F·g-1.

偶氮苯聚合物薄膜光致微结构的研究

利用光场梯度力理论,对前向四波混频光路制作偶氮苯聚合物薄膜表面微结构的结果进行解释,经过分析认为用这种方法制作亚微米微结构存在机理缺陷.采用“Step-by-Step”制作偶氮苯聚合物薄膜表面四方微结构,该方法将是制作二维亚微米微结构的有效手段,同时指出这种规则微结构光学各向异性特点有利于二维光子晶体完全带隙的形成.

镁合金表面处理技术的研究进展

利用表面处理技术可以有效改善镁合金稳定性和耐腐蚀性能,以扩大其应用范围。文章总结了近几年适用于镁合金的常用表面处理技术,并对镁合金表面处理技术的研究和发展方向进行展望。

谷氨酸及其衍生物在304不锈钢表面的自组装膜

采用电化学阻抗谱、极化曲线、量子化学和分子动力学,研究了谷氨酸、焦谷氨酰胺、焦谷氨酸三种自组装膜在0.5mol/L硫酸溶液中对304不锈钢的缓蚀性能。结果表明,三种缓蚀剂均为阴极型缓蚀剂,对不锈钢具有较好的缓蚀作用;在0.02mol/L的浓度下,随着组装时间的延长,自组装膜对不锈钢的缓蚀效率也相应增强。它们的缓蚀能力与理论EHOMO越高、能量间隙ΔE越低。自组装分子成键能力越强、缓蚀效率越高相一致。三种缓蚀剂分子中的氮原子、氧原子可以与铁原子形成化学键,发生化学吸附。缓蚀能力依次为:焦谷氨酸>焦谷氨酰胺>谷氨酸。

腈基功能化有机硅电解液添加剂对LiFePO4电池低温性能的影响

合成了一种腈基功能化有机硅化合物3-氰乙基-二乙氧基-甲基硅烷(DESCN),并对其化学结构和电化学窗口进行了表征.采用恒流充放电、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及电化学阻抗谱(EIS)等方法研究了DESCN添加剂对LiFePO4电池低温性能的影响.结果表明,DESCN化合物能够在电极表面参与形成更薄、更均匀且致密的固体电解质界面(SEI)膜,抑制电解液副反应的发生,减小界面膜阻抗,有利于低温下电极/电解液界面的Li^+扩散和电荷转移,从而提高LiFePO4电池的低温性能.

过充保护添加剂氰基功能化2,5-二叔丁基对苯二酚的合成及其在锂离子电池中的应用

设计合成了单氰基功能化的2,5-二叔丁基-1-(β-氰基乙氧基)-4-甲氧基苯(RS-MCN)和双氰基功能化的2,5-二叔丁基-1,4-(β-氰基乙氧基)苯(RS-DCN),并用作氧化还原过充添加剂开展了其在锂离子电子中的应用研究。通过丙烯氰和2,5-二叔丁基对苯二酚的迈克尔加成反应可高效合成RS-MCN和RS-DCN,氰乙基取代后的过充保护添加剂分子的可逆氧化还原电位分别为4.02、4.08 V(vs Li/Li+);并且单氰基取代的RS-MCN在商业碳酸酯电解液1 mol?L^(-1)LiPF_6/EC+DEC+EMC(1:1:1,体积比)中的溶解度可高达0.3 mol?L^(-1)。RSMCN和RS-DCN对LiFePO_4/Li电池的过充保护性能和电极相容性也进行了深入的研究,实验结果表明:RSMCN具有更好的过充保护性能和电极相容性,其5 V截止电压过充保护时间可超过1200 h,100%过充保护大于90周循环;0.3 mol?L^(-1)RS-MCN的添加能使100%过充的LiFePO_4/Li电池在2.5C倍率条件下正常循环,其放电比容量达153.5 m Ah?g^(-1)。此外,RS-MCN的添加对LiFePO_4/Li电池在2.5-3.8 V条件下的循环性能有明显改善,添加有RS-MCN的电池在60周的循环后容量保持率高达94.4%,而商业电解液的电池在60周循环后的容量保持率降至84.3%。因此,氰基功能化RS-MCN是一类具有潜在应用前景的过充保护添加剂。

镁、溴共掺杂对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4电化学性能的影响

通过溶胶凝胶法制备出LiMn_2O_4和LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)锂离子电池正极材料,并用XRD、SEM、XPS、充放电测试和CV对其结构、形貌、化学成份以及电化学性能进行了研究。结果表明,Mg、Br的掺杂未改变LiMn_2O_4的结构。在0.5 C倍率下,LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)的放电比容量为119 m Ah/g,与LiMn_2O_4相比,其首次放电比容量提高了3.6%,循环100次后,Li Mn1.92Mg0.08O3.84Br0.16的容量保持率高达86.9%。在5 C倍率下,LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)的放电比容量为91.1 m Ah/g,比LiMn_2O_4提高了24.1%。实验表明,Mg、Br共同掺杂提高了LiMn_2O_4的放电比容量,并明显改善其循环稳定性和倍率性能,从而获得了较好的综合电化学性能。

电化学沉积制备V2O5薄膜电极的表面结构及储钠性能

以含有CTAB的V_2O_5溶胶为电解液,采用电沉积法在不锈钢基体上沉积V_2O_5薄膜前体,经300℃烧结处理后制备了无黏结剂和导电剂的V_2O_5纳米薄膜电极。XRD测试表明该方法制备的V_2O_5薄膜是含水相的V_2O_5·n H2O,与未添加CTAB制备的薄膜相比,其层间距明显变大。FESEM和AFM测试发现CTAB辅助电沉积制备的V_2O_5薄膜具有粗糙多孔的表面形貌;XPS测试表明CTAB辅助电沉积制备的V_2O_5薄膜中含有更多的低价钒离子(V4+)。电化学测试发现该方法制备的V_2O_5薄膜具有优异的嵌/脱Na+循环稳定性;与未添加CTAB制备的薄膜相比,CTAB辅助电沉积制备的V_2O_5薄膜具有更好的电化学反应可逆性、更强Na+扩散性能和更高的储钠比容量,是一种非常有应用前景的钠离子电池正极材料。

LiFePO_4正极水性粘结剂的研究进展

磷酸铁锂(Li Fe PO4)具有安全性好、价格低廉以及环境友好等优点,是当前锂离子动力电池的主流正极材料。粘结剂是锂离子电池电极的重要非活性成分,其性能直接影响电池的电化学性能。本文综述了近年来不同水性粘结剂在Li Fe PO4正极材料中的研究进展,指出了现阶段存在的问题,并对水性粘结剂的应用前景进行了展望。

偶氮苯聚合物膜的光致高密度存储及其三维微结构的研究

设计、合成及表征了一种偶氮苯聚合物(PGMAA 20)。研究了该偶氮苯聚合物薄膜中的高密度光学存储和三维微结构,并成功地将20套光栅储存在样品中同一个点上,储存密度是已报道的两倍;用简单的2波混频光路在该材料中刻写出长方格子和六角星型的微结构,在制作多重不同周期不同角度的高密度光栅结构的实验过程中,观察到不同周期光栅的刻写顺序对整个微结构形成的最终结果具有决定性的影响。

纳米β-Ni(OH)_2的制备及其储锂性能

以Ni(NO3)2·6H2O和NaOH为原料采用化学沉淀法制备了Ni(OH)2电极材料。采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征了样品的微观结构,结果表明该样品是具有片状纳米次级结构的β-Ni(OH)2。采用循环伏安(CV)和电化学充放电测试研究了该β-Ni(OH)2样品的储锂性能,结果发现该样品作为锂离子电池负极材料具有非常高的储锂活性,在50 m A·g-1电流密度下其第3次循环放电比容量高于1550m A·h·g-1;样品电极中的碳含量对其循环性能和倍率性都有显著影响,通过交流阻抗(EIS)测试分析了样品电极中碳含量的作用机理。