构造凹陷的硅碳颗粒提高锂离子电池负极电化学性能

调控硅碳颗粒的表面形貌和孔隙结构,可以进一步优化锂离子电池负极性能,对开发下一代高比能锂离子动力电池具有重要意义。本工作以光伏工业硅废料为硅源,壳聚糖和酚醛树脂为碳源,以及氯化钙为形貌调控剂,采用喷雾干燥、液相包裹和低温热解法构造了表面凹陷的硅碳颗粒。利用热重分析仪(TGA)、扫描电子显微技术(SEM)和电化学技术等表征测试手段,对比分析了颗粒凹陷程度对负极电化学性能的影响。结果表明,具有较大孔容和表面凹陷结构的非球形颗粒制备的电极中,颗粒间隙小、接触面积大、导电添加剂填充充分,因此电极具有良好的导电能力和离子传输能力,有利于电池循环稳定性。表面凹陷颗粒制备的负极循环400圈后放电比容量保持在680 mAh/g左右。电极的倍率测试结果表明,当电流密度从0.1 C恢复到1 C时,表面凹陷颗粒电极的放电比容量最高恢复率达到了97.8%,充放电性能稳定有助于推动高振实密度硅基锂离子电池负极的应用。

综合性高校大型仪器共享问题与推进策略

随着科技水平的上升,综合性大学大型仪器数量、种类、复杂性在不断变化,通过数字化管理、资源整合和政策扶持大力推进高校大型仪器共享与贡献,是促进科研技能发展和社会科技创新的重要手段。该文分析了在信息化管理作用下高校大型仪器共享过程中尚存在的问题。以华东师范大学的大型仪器共享工作为例,阐述了推广人员培训、数字化管理、线上技术咨询等工作对提升大型仪器共享效率的积极作用,重点提出了适合推进仪器共享服务可持续发展策略。

多级碳复合的大尺寸硅颗粒在锂离子电池负极中的性能

以光伏电池生产废料中的大尺寸硅颗粒(200~800 nm)为原料,水性聚氨酯(PU)和聚苯胺(PANI)作为碳源,通过液相包裹法和低温热解法制备了不同结构碳复合的硅碳负极材料(SPU与SPU#PANI),分别研究了复合碳含量、微结构与元素掺杂对负极电化学性能的影响。SPU负极中碳复合量低,首次放电比容量高达2193.6 mAh/g,但循环稳定性差。经二级碳复合后的SPU#PANI导电性提高,在多孔碳微结构支撑作用下,不仅获得了较高的放电比容量(1488.8 mAh/g),而且经100次循环后SPU#PANI放电比容量保持在756.8 mAh/g以上,表现出良好的倍率性能。研究结果表明,大尺寸硅颗粒表面复合了具备多孔结构的碳后,不仅为硅充放电过程中的膨胀提供了缓冲,也为锂离子传输提供通道,有效地提升了硅基负极的电化学性能和稳定性。本工作采用的多级碳低温热解复合方法,可为锂离子电池硅基负极产业化技术发展提供重要的借鉴。

白光发光二极管及其集成光源模块的研究

采用GaN基蓝色发光芯片为激发源,结合YAG荧光粉封装成白光发光二极管(W-LED)。对W-LED的光电特性及其在照明光源中的应用条件作了深入的研究,测试了以串联形式集成的W-LED光源模块的功率以及发光效率。结果表明W-LED的光电特性决定了W-LED集成为照明光源的必备条件:用于集成的W-LED光电特性一致性好,且W-LED集成光源配备有稳流功能的驱动电路,才能发挥W-LED作为照明光源的节能、高可靠和稳定性等优势。

空气氧化法对纳米碳管场发射性能的影响(英文)

以镍金属为催化剂,在600℃条件下,采用化学气相沉积法(CVD)制备碳纳米管。将制得的碳纳米管用高能球磨法处理0.5～1h后,以空气氧化法进行提纯,并研究了氧化温度对碳纳米管形貌和场发射性能的影响。用扫描电镜、Raman光谱分别对300～500℃的氧化提纯后的碳纳米管的形貌和结构进行了表征。结果表明:碳纳米管的场发射性能随温度的升高而升高,经400～450℃加热10min后,非晶碳成分减少,碳管纯度得到提高,场发射性能达到最高;当氧化温度继续升高时,碳纳米管的缺陷密度增大,非晶化程度增加,场发射特性变差。因此,通过控制氧化温度可以有效提高碳纳米管的纯度和场发射性能。

白光发光二极管在高效光源模块中的应用(英文)

将GaN基蓝光激发YAG荧光粉的成白光发光二极管（W-LED）优选后，以串联形式集成为W-LED发光模块。分别测试了W-LED集成光源模块的光电特性、发光效率以及不同电流驱动下的光源衰减率，并与白炽灯和荧光灯等传统照明光源进行了比较。实验表明：当驱动电流为14-18mA时，W-LED集成光源模块的发光效率可达到64．46lm／W，而功耗仅为2．4W，发挥出了W-LED作为照明光源的节能、高可靠和稳定性等优势。经10kh老化测得电流下降较常用灯〈10％。

空气氧化对球磨后纳米碳管场发射特性的影响

以乙炔为原料气,采用铬-镍复合催化剂,在550℃下,由化学气相沉积法（CVD）制得了直径为20～300nm的多壁碳纳米管（MWNT）。经过45min的高能球磨处理后,通过空气氧化法对所获碳纳米管进行提纯,去除了碳纳米管中的无定形碳、碳纳米颗粒等非晶碳成分,提高了碳纳米管的纯度;并研究了提纯温度和场发射特性的关系。用扫描电镜、Raman光谱对其形貌和结构进行了表征。结果表明：碳纳米管在空气中,400～450℃加热10min后,非晶碳成分基本去除,纯度得到提高可以得到优化的场发射特性,如低的阈值电场和高场发射电流等。

CuCr合金催化剂制备条件对大电流CNTs阴极的影响

通过改变溅射功率以磁控溅射法制备了Cu/Cr合金催化剂,研究了化学气相沉积法制备的碳纳米管(CNTs)作为大电流密度场发射阴极的场发射性能。采用扫描电镜和场发射测试仪分别对不同功率催化剂制备的CNTs进行了形貌及性能分析。结果表明,根据溅射功率与催化剂颗粒的关系,可以通过调节溅射功率改变CNTs的长径比及密度,在250WCu/Cr催化剂制备的CNTs薄膜具备了良好的场发射性能,阴极电子发射的开启电场仅为1.47V/μm,当电场为3.23V/μm,发射电流密度可高达3259μA/cm2。

表面形貌特殊的碳纳米管薄膜及其场发射增强(英文)

采用磁控共溅射法在Si片表面镀NiTi膜作为碳纳米管生长的催化剂,制备出表面形貌特殊的碳纳米管薄膜,如"丘状"和"星状"的表面微结构。通过扫描电子显微镜对碳纳米管薄膜的形貌进行表征,采用二极管形式测试了碳纳米管薄膜的场发射性能。实验结果表明,这两种碳纳米管薄膜都具有优异的场发射性能,10μA/cm^2时的开启电场分别仅为1.02 V/μm和1.15 V/μm,在外加电场为2.4 V/μm时的电流密度分别达到4.32 mA/cm^2和6.88 mA/cm^2。通过场发射FN的曲线计算得到的场发射增强因子分别为10113和6840。这两种碳纳米管薄膜优异的场发射性能与其表面的微结构有关。表面的粗糙结构增强了部分碳纳米管的局域电场,易于发射电子。

基于ITO薄膜的透明LED显示屏的制作

设计了一种新型透明LED显示器,分别以玻璃与聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET)为基底材料,研究制作了非柔性及柔性透明LED显示器模块。以ITO薄膜作为导电电极,采用激光刻蚀工艺,在基底材料上形成导电回路;选用贴片发光二极管(SMD LED)颗粒作为发光源,通过点胶固晶工艺安装SMD LED,制作的LED显示器件具有透明双面显示效果。

丝网印刷法制备纳米银线透明导电薄膜

以高纯纳米银线作为导电介质,采用低成本丝网印刷法在普通透明玻璃基底上制备纳米银线薄膜层。经低温退火处理后,采用冷场发射扫描电子显微镜对薄膜的形貌进行表征;分别采用紫外可见分光光度计和四探针测试仪对薄膜的光学透过率和导电性能进行测试。实验系统研究了印刷浆料中纳米银线的含量、印刷层数和退火温度对薄膜的光学透过率和导电性能的影响。当印刷浆料中纳米银线的含量为3%(w/w),印刷层数达到3层,经低温275℃退火后,可制备出光电性能良好的纳米银线薄膜,该薄膜最大可见光透过率为39.4%,表面方块电阻仅为25.6Ω·□^(-1)。

硝酸铁浓度对石墨片上生长的碳纳米管场发射性能的影响(英文)

石墨衬底先分别浸泡于0.1～1 mol/L不同浓度的硝酸铁溶液后,采用低压化学气相沉积法于700℃在石墨衬底上生长碳纳米管薄膜.根据扫描电子显微镜照片及拉曼光谱分析碳纳米管的形貌和构成.碳纳米管的场发射性能的研究采用标准电流-电压测试.浸泡于0.6 mol/L硝酸铁溶液的石墨片上所生长的碳纳米管的场发射性能最佳.

控制剂(CuCl_2·2H_2O)对多元醇热法制备纳米银形貌的影响

纳米银材料的性能主要是由其微观尺寸和形貌决定,制备形貌均匀、高纯度且尺寸可控的一维纳米银,即纳米银线材料,具有重要的应用价值。采用引入控制剂的多元醇化学还原法快速制备纳米银线,研究了控制剂剂量和浓度对产物形貌的影响。在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和硝酸银的浓度比为6∶1,当二水氯化铜的浓度为5 mmol/L,剂量为700μL时,可以批量制备出线长为10μm以上、线径150 nm左右、长径比为70的高纯度纳米银线材料。可用于透明显示、生物制药、印刷电路等领域。

缓冲层对铜催化生长碳管形貌和性能的影响(英文)

碳纳米管的生长通常使用Fe,Co,Ni作为催化剂,除此以外的一些过渡元素也能催化裂解生长碳管。其中用铜制备的碳管阈值电场低、发射电流密度大、发射均匀性好等等良好的场发射特性。铜与硅、或金属之间具有很强的的扩散特性,而碳管应用于场发射显示器必然使用玻璃、硅片作为衬底,所以需要一层缓冲层阻挡催化剂铜扩散入衬底。本文使用磁控溅射制备铜薄膜作为催化剂,化学气相沉积方法裂解乙炔生长碳管薄膜形成场发射阴极。并试验W,Ni,Cr和Ti作为铜薄膜的缓冲层,结果表明不同的金属阻挡特性不同,生长后碳管的形貌和特性都有差异。结果表明Ti和W能很好地阻挡铜的扩散,从而使铜催化裂解出附着性好、分布均匀、密度适中、场发射特性良好的碳管薄膜。对于Ni和Cr金属,由于生长的碳管与衬底结合差或者场发射能力差而不适合作铜的缓冲层。

利用流动催化法在减压化学气相沉积系统中制备碳纳米管粉末(英文)

以二茂铁作为催化剂,H_2为还原气和载气,反应温度为650℃,压强15 kPa时,在一定的催化温度下,调节碳源中噻吩与环已烷的摩尔比,在减压化学气相沉积体系中制备了大量网状碳纳米管粉末。对反应过程中二茂铁的催化温度以及噻吩与环已烷的摩尔比对产物的影响进行了分析与研究,结果表明碳纳米管的产量随催化剂的量的增加而增大,其质量随催化温度的升高而下降;噻吩与环已烷的摩尔比对产物的形貌与质量有着一定的影响。用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱对碳纳米管进行了表征。

控制剂中金属离子对制备高纯高产纳米银线的影响

以含有不同金属离子Fe^(3+)和Cu(2+)的Cl盐晶体为控制剂,采用多元醇热法制备高性能的纳米银线(AgNWs)。通过SEM、TEM、SAED和XRD测试,对不同金属离子条件下制备所得的纳米银产物微观形貌和晶体结构进行表征,研究了控制剂中不同金属离子对AgNWs一维生长均匀性和纯度的影响。实验结果表明,选用控制剂FeCl_3·6H_2O时,可将反应时间缩短至40min,就可以制得高纯度高长径比的AgNWs。AgNWs的长度为10μm,直径为60nm,长径比在160以上。说明强氧化性金属离子对制备高性能纳米银线有优化促进作用,从而提高AgNWs的合成效率。

磁控溅射法制备T型柔性薄膜热电偶

为解决测温元器件薄而不柔的问题,适应柔性测温技术需求,采用真空卷绕磁控溅射技术制备T型柔性薄膜热电偶。通过对制备过程中溅射功率和时间的研究,系统分析制备条件对柔性薄膜热电偶的薄膜厚度及表面电阻的影响,将T型柔性薄膜热电偶进行校准测试后,确定最佳制备条件。结果表明,80 W直流溅射40 min制得阳极铜膜;150 W直流溅射40 min制得阴极铜镍合金(康铜)膜,组合而成的柔性热电偶测温性能最佳。磁控溅射工艺制备厚度为0.05mm、长度为130mm以上的T型柔性薄膜热电偶,其温度测量范围可达-50.0~150.0℃,温度最大偏差仅为±0.3℃,具有良好的灵敏度及测温能力。T型柔性薄膜热电偶的可控制备,实现T型热电偶既柔又薄,减少传统测量方式引起的误差,为其大规模生产应用奠定了基础。

控制剂种类对多元醇热法制备纳米银材料形貌的影响

纳米银材料的性能由其形貌、纯度和微观尺寸决定。采用多元醇热法,研究不同控制剂种类对制备纳米银材料的影响。结果表明,控制剂种类及剂量对多元醇热法制备纳米银材料的形貌和纯度起着关键作用。当控制剂无水硫酸钠浓度为5 mmol/L,剂量为700μL时,可制得粒径为200~500 nm的纳米银颗粒。当控制剂氯化钾浓度为5 mmol/L,剂量为400μL时,可制备长度为3μm,线径为200 nm,长径比为15的高纯度纳米银棒。制得的高纯度纳米银颗粒、纳米银棒在电子元件、材料、生物等领域具有广泛的应用前景。

浸泡Ni(NO_3)_2溶液的石墨在不同温度下生长的碳纳米管及其场发射性能(英文)

将石墨衬底浸泡于0.5mol/LNi(NO3)2溶液中一段时间,之后利用低压化学气相沉积法在不同温度的条件下生长碳纳米管薄膜。研究了碳纳米管的生长温度对其场发射性能的影响。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱对生长的碳纳米管薄膜的表征发现,随着碳纳米管的生长温度的增加,碳纳米管的直径与相应拉曼光谱中的G峰和D峰(ID/IG)的峰强比减小。同样,碳纳米管的G峰的半峰宽随着碳纳米管的生长温度的增加而减小,这表明碳纳米管的石墨化程度的增强。实验中发现,碳纳米管的场发射性能依赖于碳纳米管的生长温度。

空制剂中金属离子对多元醇热法制备纳米银线的影响

以含有不同金属离子的Cl盐晶体为控制剂，采用多元醇热法制备高性能的银纳米线，通过SEM、TEM、SAED和XRD对不同条件下的Ag产物形貌和结构进行比较，研究了控制剂中不同金属离子对AgNWs一维生长均匀性和纯度的影响，结果表明，在含Fe卦控制剂Fecl3·6H2O0作用下，且浓度相同，反应时间为40min即可制得高纯度高长径比的AgNWs，说明强还原性金属离子对制备高性能银纳米线有优化促进作用，从而提高AzNWs的合成效率。