具有微纳结构的FeS_2的制备及其储锂性能研究

金属硫化物具有较大的理论容量,有望成为下一代的锂电池负极材料,但是充放电过程中材料发生严重的膨胀/收缩、晶体粉化,使得材料的比容量迅速衰减.本文以铁醇盐为原料制备具有花状微纳结构的FeS_2,以达到抑制材料粉化效果.结果显示,300℃热处理得到的FeS_2样品能够充分保持中间体铁醇盐的花状微纳结构,结晶度高.450℃处理得到的样品表面为多孔状结构,而800℃处理未得到目标产物,样品分子式是Fe_9S_(10).电化学测试结果表明:300℃所得产物具有1 484.3mA·h/g的放电比容量,高于450℃的产物(1 326.7mA·h/g);在电流密度为200mA/g条件下,100次充放电循环后,300℃所得产物的放电比容量为480.8mA·h/g,远高于450℃所得产物的放电比容量(215.8mA·h/g).研究结果表明具有花状微纳结构对材料的粉化现象有较好的抑制作用.

对消法测定原电池电动势实验中电极制备的改进

对消法测定原电池电动势是一个基础物理化学实验。本文采用微米压印技术取代汞齐化的方法来制备锌电极,既避免了剧毒试剂的使用又将新技术引入教学,对保护师生健康和扩展学生知识面均有积极的作用;在铜电极的制备过程中,通过引入搅拌程序,在铜片上获得一层致密的铜颗粒,提高了实验的精度。

还原剂水合肼对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4结构及性能的影响

在用二次干燥共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的前驱体时,加入还原剂水合肼,对前驱体进行还原处理,进而对比还原处理与不加还原剂的样品在结构和电化学方面的区别。实验结果发现,还原处理的前驱体所制备的LiNi0.5Mn1.5O4的充放电比容量远高于不加还原剂的样品,而且还原处理的前驱体所制备的正极材料在高温条件下(55℃)电化学性能保持较好,50次充放电循环后容量保持率更高。X粉末衍射(XRD)和扫描电镜测试结果表明,用还原剂水合肼处理的前驱体所合成的样品具有较好的结晶度,晶粒呈规则的八面体形貌,杂质含量很少;而未处理的前驱体所合成的样品则含有少量的杂质,结晶度较差。研究结果表明,添加还原剂水合肼对所制备的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的结构和性能有较好的促进作用,对进一步的改性研究具有重要的指导意义。

二维纳米片组成的花状铁醇盐及其微纳结构三氧化二铁衍生物的储锂性能

Fe_2O_3作为锂电池负极材料具有诸多优点,但其较低的本征电导率和充放电循环过程中材料粉化使得其电化学储锂性能有待改善。本文以具有花状微纳结构的铁醇盐为反应中间体,在空气气氛下烧结制备出具有花状微纳结构的铁基负极材料Fe_2O_3。纳米花状的铁醇盐可以在低烧结温度下转化为目标产物,从而使得产物能够保持中间体的形貌。300℃热处理条件下,所得样品在电流密度为200 m A/g时首次放电比容量为1360 m A·h/g,循环100次后的容量仍然达到515.6 m A·h/g;相比之下,450和800℃热处理所得样品100次循环后,比容量分别为247.6和206.7 m A·h/g。微纳结构在增加材料的活性的同时,也能够抑制材料的粉化现象,因而所制得的材料表现出较大的比容量和良好的循环性能,为解决Fe_2O_3负极材料循环性能差的问题提供了思路。

蓄电池添加剂β-Co(OH)_2合成的新工艺

研究了用连续操作的方式和添加新型辅助试剂氨水的方法合成β- Co( OH) 2 。通过连续加料的湿法合成 ,控制一定的 p H值、反应温度和加料速度 ,可以实现对晶体成核和长大速度的有效控制 ;通过加入微量辅助添加剂氨水可以有效地控制β- Co( OH) 2 的氧化。 XRD分析显示 ,合成出来的产物具有较好的结晶性能。电性能测试显示产品性能符合工业标准。本法适宜于工业化规模生产。

钴添加剂添加方式对镍电极性能的影响

通过外掺和共沉积的方式制备了两种不同钴含量的镍电极 ,对电极的充放电性能进行了测试。实验表明钴的添加方式在对镍电极性能的改进中起了很大的作用 ,外掺法显著改善了镍电极的性能 ,共沉积却不能起到相应的效果。同时 ,通过循环伏安法和X射线衍射法对钴元素的作用机理进行了研究探讨 ,提出了一种新的见解 :以外掺方式加入的钴在充电过程中能够生成导电性能良好的CoOOH ,从而提高电极性能 ;而以共沉积加入的钴形成了导电性能不好的Co(OH) 3 。

钾盐添加剂改善天然石墨负极的嵌脱锂性质

于1mol／L LiClO4／EC+DEC电解液中添加不同的钾盐可以显著降低天然石墨电极首次循环过程中的不可逆容量损失,提高电极的可逆容量和倍率充放电性能．交流阻抗和电极表面固体电解质相界面(SEI)膜组分的FTIR分析表明,添加一定量的钾盐可以降低SEI膜的锂盐含量,有助于形成Li+迁移性良好的SEI膜．

铈元素对镍电极性能的影响

研究了Ce元素作为添加剂 ,通过外掺和共沉积的方式加到Ni(OH ) 2 时对镍电极性能的影响 ,并用循环伏安法对结果进行分析。结果表明外掺法极大地提高了电极的性能 ,而共沉积加入Ce元素却不能有效地改善电极的性能 ,循环伏安实验结果表明 ,外掺法加入Ce元素时能够很好地改善电极的可逆性 ,改善了电极反应中电子的传输能力 。

沉淀法制备Na_(0.7)MnO_(2.05)及其水基超级电容器性能测试

以Mn(NO_3)_2和NaOH为原料,采用沉淀法合成了用作超级电容器电极材料Na_(0.7)MnO_(2.05).扫描电子显微镜(SEM)观察结果表明所制备样品呈层状板块形貌.电化学测试结果表明,Na_(0.7)MnO_(2.05)是一种性能比较优良的超级电容器电极材料.在1mol·L^(-1) Na_2SO_4电解质溶液中,0~1V的电压范围内,充放电电流密度为200mA·g^(-1)时,比容量高达201F·g^(-1),库伦效率接近100%.

NiCo_2O_4/C复合电极材料的制备以及超级电容性能

采用化学共沉淀法合成了纳米级NiCo2O4/C复合材料,并以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行了结构和形貌的表征,结果表明,合成的复合材料为立方尖晶石结构,其粒径大小为30～40nm,颗粒呈球形且分布均匀。循环伏安(CV)、恒电流充放电测试表明,NiCo2O4/C复合材料在6mol/LKOH水系电解液中表现出优异的超级电容特征,在0～0.9V的电位范围内,NiCo2O4/C电极材料比电容量可高达290.49F/g,并具有良好的可逆性和优异的循环性能。

氢氧化镍中3价镍含量的测定

研究并提供了用碘量法测定氢氧化镍中3价镍占总镍元素含量的具体实验方法。研究发现试样溶解是成败的关键,试样溶解时的酸度、所用试样的质量以及所用温度对分析结果有较大的影响。该方法步骤简单,操作简便,经济实用,准确度高,结果可靠。标准偏差≤5.6×10-3(n=8),相对标准偏差大约为0.6×10-2(n=8)。

Co(OH)_2的电化学性能研究

合成了结晶程度较高的Co(OH)2,并对其电化学性能进行了研究。充放电实验表明:Co(OH)2具有一定的放电比容量:98.4mAh/g,多次充放电实验表明它的容量较为稳定。循环伏安实验表明:氢氧化钴电极具有一定的可逆性。X射线衍射实验结果说明:电极反应是在CoOOH和Co(OH)2之间进行的。通过对氢氧化钴的电化学性能研究,能进一步了解Co(OH)2作为添加剂的作用机理。

钴的表面修饰对Ni(OH)_2电极性能的影响

以球形Ni(OH) 2 为修饰基体 ,研究比较了化学镀Co、沉积包覆Co(OH) 2 和物理混合CoO的 3种表面修饰方式对Ni(OH) 2 电极性能的影响。充放电和循环伏安实验表明 ,包覆Co(OH) 2 和化学镀Co更能有效地改善充放电效率和可逆性 ,较大程度地提高活性物质的利用率和放电容量。扫描电镜显示 ,包覆Co(OH) 2 和化学镀Co可使Co元素均匀分布在球形Ni(OH) 2 表面。X射线衍射分析表明 ,包覆Co(OH) 2 和化学镀Co可有效地抑制充放电过程中γ NiOOH的形成。讨论了 3种表面修饰方式的利弊 ,认为包覆Co(OH) 2 效果较好 ,工艺简单 ,为可行的最佳修饰方式。

γ-Fe_2O_3/碳纳米管复合材料的化学气相法制备及磁性

利用化学气相沉积法,以二茂铁和水为原料,在碳纳米管表面包覆氧化铁纳米颗粒,制备出磁性氧化铁/碳纳米管复合材料。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)以及振动样品磁强计(VSM)对复合材料进行了表征。结果表明,包覆在碳纳米管上的是γ相Fe2O3纳米颗粒,它们均匀分布在碳纳米管表面。随着合成温度的升高,γ-Fe2O3纳米颗粒的平均粒径增大,γ-Fe2O3/碳纳米管复合材料的饱和磁化强度和矫顽力也随之增大。因此,通过简单的合成温度调节即可以实现碳纳米管复合材料纳米颗粒尺寸和磁性的控制。

水合肼对锂离子正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影响

以NiSO4和MnSO4为原料,在用共沉淀法经二次干燥制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的前驱体时,加入水合肼进行还原处理.实验结果发现:经还原处理的前驱体制备正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的充放电比容量远远高于同样条件下不经水合肼还原处理的前驱体制备的正极材料的充放电比容量,而且处理前驱体制备的正极材料在高倍率放电条件下电化学行为更好.粉末X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果表明,用还原剂水合肼处理的前驱体合成的样品为单一的尖晶石结构,晶粒呈规则的八面体形貌,没有杂质相,而未处理前驱体合成的样品则含有少量的杂质相.这种杂质相是在前驱体的制备过程中由于Mn(OH)2被O2氧化而形成难溶Na0.55Mn2O4.1.5H2O化合物,最终转变为Na0.7MnO2.05.

物理化学实验探究性教学模式的探索与实践

对于具有较强理论性和技能性的基础物理化学实验教学而言,其根本任务不在于让学生去验证知识的本身,而在于让学生去了解知识的创造过程,进而获得创新的意识和能力。为实现教学的目的与任务,本文通过结合教学实例介绍了探究性教学模式在基础物理化学实验教学中的应用。

国家自然科学基金委员会和英国皇家学会合作项目回顾与评估

通过对“国家自然科学基金委员会与英国皇家学会合作项目”执行情况进行问卷调查,总结和分析了该合作项目过去几年来在学术出版物、国际会议论文和报告、专利申请等方面所取得的成果,阐述了其在帮助科学家走向学科前沿、推动实质性合作研究、促进人才培养等方面的重要作用,提出了开展国际合作研究项目的若干启示。

流动法测定甲醇分解催化剂活性的实验装置改进

合成甲醇的催化剂常用流动法测定甲醇分解的实验进行研究和评价。实验成功的关键因素是在整个实验过程中作为载体的氮气流速保持稳定。采用质量流量计替代原实验装置中的稳压管及毛细管流量计等调控流速的装置,以保证氮气流速稳定和可调。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的合成及其电化学性能

以自制(Ni0.4Co0.2Mn0.4)(OH)2为前驱体,采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2-Mn0.4O2,采用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料结构和形貌进行了表征,表明所得材料外观为球形,具有典型的α-NaFeO2层状结构,循环伏安、恒电流充放电测试表明,800℃下合成的材料具有最优的电化学性能,首次放电比容量达161.8mAh/g。

锂离子蓄电池限压添加剂的研究进展

限压添加剂(过充保护添加剂)与锂离子蓄电池的安全性密切相关,正在成为锂离子蓄电池电解液重要的添加剂成分。阐述了锂离子蓄电池有机电解液限压添加剂的研究现状,探讨了不同种类的限压添加剂对锂离子蓄电池过充电保护的作用机理,比较了不同限压添加剂的氧化电位、作用效果及其对锂离子蓄电池性能的影响。