纳米晶TiO_(2)复合光阳极的制备及DSSC光电性能测试综合实验项目开发

项目以“新型电池材料”这一研究热点为主题,依托功能材料专业,以案例式教学为切入点,旨在培养探索应用型人才。实验采用水热法在FTO导电基底上制备出纳米棒TiO_(2)薄膜。采用丝网印刷法将P25纳米浆料均匀地涂敷在TiO_(2)纳米棒薄膜上,得到复合TiO_(2)纳米棒/纳米颗粒光阳极。将纳米棒TiO_(2)光阳极和纳米晶TiO_(2)复合光阳极引入到染料敏化太阳能电池(DSSCs)中测试其光电性能。结果表明:TiO_(2)纳米棒/纳米颗粒复合光阳极表现出更优异的光电性能。

Fe掺杂对质子交换膜燃料电池Pt/C催化剂性能的影响

用铁作掺杂元素,通过液相均相沉淀 气/固高温还原两段反应方法制备了碳载Pt Fe合金催化剂,比较了3种不同Fe含量催化剂的电催化性能。采用X射线衍射和X光电子能谱技术研究了Fe掺杂对Pt/C催化剂晶体结构及表面元素存在形态的影响。结果显示:Pt Fe/C催化剂比单一Pt/C催化剂有更小的晶格参数,其中Fe元素可能的存在形态应为与铂结合的合金态,但不排除表面存在部分氧化态。单电池放电稳定性实验表明:在200mA·cm-2电流密度下放电时电池电压基本稳定,其中Pt与Fe摩尔比为1∶1时电极催化效果相应较好,但大电流密度放电时电池电压下降比单一Pt/C催化剂电极的快,这说明Fe的加入能提高催化剂的电催化性能,但阴极表面氧原子浓度较大时,Fe可能发生氧化而使得电极稳定性受到影响。

质子交换膜燃料电池Pt-Fe/C催化剂合成及性能

用铁作掺杂元素,通过液相均相沉淀-气/固高温还原两段反应方法合成了碳载Pt-Fe合金电极催化剂。研究了三种碳载体(Vulcan XC-72、乙炔黑、松木炭)对催化剂合成的影响。采用TEM(透射电镜)、SEM(扫描电镜)技术对合金催化剂的物理性质进行了测试。结果表明,获得的Pt-Fe/C催化剂中合金催化剂在Vulcan XC-72碳载体中分布均匀,粒度约5 nm。通过单电池放电实验,研究了不同的载体、铂/铁原子比、热处理温度等对电池放电性能的影响,实验表明,在本实验条件下,用Vulcan XC-72作载体、Pt/Fe原子比为1∶1、热处理温度900 ℃时,电极催化性能较好。但电极稳定性实验发现,Pt-Fe合金催化剂电极在大电流下放电时,电极的稳定性不能达到满意效果,这方面的工作还有待进一步研究。

电容率测量仪的改进

针对现有的电容率测量实验教学装置中存在的精度较低等问题,重新设计了电容率实验装置.将平行板电容的上极板设计为T型结构,用一限位螺母的转动来带动上极板上下移动,且不发生转动,用千分表实时测出上极板移动的距离.使用改进后的实验装置测量空气的电容率,测量结果与空气的标准电容率ε相比,误差在1%以内.实验结果表明改进后的电容率实验装置性能可靠,实验测量精度较高.

超细二氧化硅对疏松石材的增强研究

以盐酸和硅酸钠为原料,合成了超细二氧化硅微粉,并以所制得的二氧化硅微粉为疏松白云石的填充剂,在多种无机试剂的配合使用下,对白云石进行实验。实验结果表明:白云石的抗弯曲强度和抗压缩强度有大幅度提高,因此,具有一定实际应用价值。

超重力水溶液金属镍电沉积及极化反应研究

以电沉积镍箔为例,在离心力场条件下,研究了超重力对水溶液金属电沉积的影响.结果表明超重力电沉积金属镍,晶粒细化、韧性和抗拉强度显著提高;杂质元素H含量减少,但电效降低;超重力场促进析氢反应,析氢过电位降低;超重力场促进溶液中离子传质,降低过电位,提高极限电流密度;对于离心力场超重力条件下的电沉积、电极反应及材料组织性能还与惯性力和电流方向有关,惯性力与电流方向同向有利于获得组织结构致密性能更好的电沉积材料.