C/Sn复合薄膜的磁控溅射制备及其作为锂离子电池负极材料的电化学性能

采用磁控溅射的方法在铜箔上制备了C/Sn复合薄膜并将其作为锂离子电池负极材料,研究了C/Sn复合薄膜中Sn质量分数对其电化学性能的影响。研究发现,随着复合薄膜中Sn质量分数的增加,其首圈放电比容量增加,在一定范围内增加Sn质量分数,首圈库仑效率增加,但当Sn质量分数过多时其库仑效率降低。Sn质量分数分别为89.20%、91.61%、93.85%、95.81%的四种复合薄膜,在电流密度为500 mA/g时的首圈放电比容量分别为1195.4、1372.97、1574.86、1642.30 mA·h/g,首圈库仑效率分别为86.84%、87.88%、94.06%、80.66%。循环200圈后,四种复合薄膜的比容量衰减率分别为0.70%、6.13%、11.32%、18.88%。研究结果表明,当复合薄膜中Sn质量分数为89.20%时,其具有最优的倍率性能和循环稳定性能,随着复合薄膜中Sn质量分数的增加,其倍率性能及循环稳定性变差。

Cu掺杂P2型Na_(0.67)Ni_(0.33)Mn_(0.67)O_(2)钠离子电池正极材料的制备与性能

通过溶胶-凝胶法制备了一系列形貌规则、表面光滑的Cu掺杂层状P2型Na_(0.67)Ni_(0.33-x)Cu_(x)Mn_(0.67)O_(2)(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25)。采用SEM、XRD、EDS、XPS对材料进行了形貌、结构和成分表征。将材料用作钠离子电池正极材料,采用循环伏安法、恒流充放电法研究了其电化学性能,获得了最佳掺杂比例。研究发现,掺杂未改变材料的层状结构和形貌,通过Cu掺杂引入了高电化学活性的Cu^(2+)作为取代基,增加材料的表面活性储钠位点,材料表现出良好的循环稳定性和倍率性能。在2.0~4.3 V的电压范围和0.1 C的倍率下,Cu掺杂比例x=0.15时Na_(0.67)Ni_(0.18)Cu_(0.15)Mn_(0.67)O_(2)的初始放电比容量为126.74 mAh/g,100次循环后容量保持率为79.10%,与未掺杂材料相比提高了50.92%。材料电化学性能的增强可归因于Cu^(2+)插入过渡金属层,由于Cu^(2+)(0.73A)的半径大于Ni^(2+)(0.69A),过渡金属层间距扩大,为Na+扩散提供了通道,进而提高了Na+扩散速率。当充电到高压时可抑制Na+脱/嵌过程中Na^(+)空位的产生,从而稳定材料的晶体结构并抑制材料发生P2-O2相变,提高了材料的循环稳定性。

钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料的合成与电化学性能

以氧化石墨烯(GO)为基底,钛酸四丁酯、一水合氢氧化锂、六水合硝酸钇为原料,十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,采用溶剂热法合成前驱体,在N2气氛保护下高温煅烧合成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。采用SEM、XRD、EDS、Raman对复合材料进行了形貌、结构和成分表征。将复合材料用作锂离子电池负极材料,采用循环伏安法、恒流充放电循环法研究了其电化学性能。结果表明,片状钛酸锂包覆在氧化石墨烯片上形成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。在100 mA/g的电流密度下,钇掺杂量为8%(以钛酸锂的物质的量为基准,下同)的纳米复合材料的首次放电比容量为145.5mA·h/g,经过100圈充放电循环后容量衰减几乎为0,经过200圈循环后容量衰减1.59%,经过300圈循环后容量衰减3.24%,与目前容量保持率只有80%左右的石墨负极相比有明显的改进。钇元素的掺杂和钛酸锂包覆氧化石墨烯形式的复合材料可以减小钛酸锂电极在充放电循环中的极化程度,从而改善了材料的循环性能。

MoS_(2)/RGO复合材料的电化学性能和第一性原理研究

利用MoS_(2)高的理论储锂容量和石墨烯良好的导电性能,采用一步水热法成功制备出卷曲片层状的MoS_(2)/RGO复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、Raman光谱等手段对其进行了结构、形貌、和成分的表征,并通过第一性原理计算了MoS_(2)和MoS_(2)/RGO模型的最稳定锂离子吸附位置、电荷密度、差分电荷密度、态密度和扩散能垒。实验结果表明,MoS_(2)/RGO复合材料在前70次充放电循环中,保持着800 mAh/g以上的高放电比容量,经过100次循环后,放电比容量为515.3 mAh/g,明显高于单一MoS_(2)(170.8 mAh/g),同时,该复合材料具有优于单一MoS_(2)的倍率性能,经过1000 mA/g的大电流密度循环后重新回到100 mA/g时,MoS_(2)/RGO复合材料仍保持在高的放电比容量(941.2 mAh/g)。第一性原理计算结果表明,在石墨烯的作用下,MoS_(2)层的Mo原子附近的电荷呈减少趋势,MoS_(2)/RGO整体态密度增强,使价带中的电子更容易跃迁到导带,同时,MoS_(2)/RGO较单一MoS_(2)低的扩散能垒(0.25 eV)使锂离子更容易扩散,这解释了在石墨烯的作用下,MoS_(2)/RGO复合材料拥有优于单一MoS_(2)的电化学性能。

In、Bi、Sb掺杂SnO_(2)锂化的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势(USPP)法,以In、Bi、Sb掺杂SnO_(2)为主要研究对象,构建了M_(1-x)Sn_(x)O_(2)二维片状材料模型并模拟其锂化过程,获得Li^(+)饱和浓度曲线;构建M_(1-x)Sn_(x)O_(2)三维晶体结构并计算其能带结构、态密度、分子轨道和布居;使用过渡态搜索(TS search)方法评估了Li^(+)扩散的能垒。结果表明,M_(1-x)Sn_(x)O_(2)锂化至饱和状态时锂浓度分别为Li_(0.47)SnO_(2)、Li_(0.47)In_(0.3)Sn_(0.7)O_(2)、Li_(0.47)Bi_(0.3)Sn_(0.7)O_(2)、Li_(0.59)Sb_(0.3)Sn_(0.7)O_(2);SnO_(2)、In-SnO_(2)、Bi-SnO_(2)、Sb-SnO_(2)的带隙分别为1.23、1.72、1.47、0.23 eV,其中Sb-SnO_(2)态密度在费米能级处脉冲峰的展宽扩大到-2~6 eV,表明Sb原子的掺杂使得原子间的耦合作用增强,带隙减小,轨道范围变大,电子的非局域性变强;掺杂In、Bi、Sb原子后SnO_(2)离子键的键级由0.33分别转变为0.22、0.03、0.02,离子性依次增强,其中Sb-SnO_(2)的离子性最强,Sn—O键强度最低。同样的路径下Li^(+)在SnO_(2)、In-SnO_(2)、Bi-SnO_(2)、Sb-SnO_(2)中扩散所需的最大能量分别为1.1、0.75、1.03、0.56 eV;金属元素Sb掺杂SnO_(2)可有效增强其锂化能力。

热解-还原法制备单分散Fe_3O_4亚微空心球

在用模板法水解FeCl3制备单分散聚(苯乙烯-共-丙烯酸)/Fe2O3[P(St-co-AA)/Fe2O3]核壳粒子的基础上,于N2环境下热解内核直接得到了单分散的磁性Fe3O4亚微空心球.用透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)表征并测试了空心微球的结构形貌、成分以及静磁性能.结果表明,P(St-co-AA)/Fe2O3核壳粒子在热处理过程中,由于内核热解生成的有机小分子将Fe2O3壳层同时还原为Fe3O4,从而生成了粒径和壁厚均匀的单分散Fe3O4亚微空心球.该空心微球在室温下的饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力分别为50.91A·m2·kg-1、3.97A·m2·kg-1和2.33kA·m-1.

柠檬酸根辅助多元醇法制备直径和磁性可控的Fe_3O_4亚微球

以柠檬酸三钠作辅助剂,用多元醇溶剂热还原法制备了纳米晶粒和微球直径可控的、单分散的超顺磁Fe3O4亚微球.发现与铁原子有强亲和力的柠檬酸根能有效吸附在还原产生的初始Fe3O4纳米粒子表面,阻碍其晶粒生长和影响其静电排斥力的大小,从而能在较大范围内调控最终产物Fe3O4亚微球的直径和饱和磁化强度.改变柠檬酸根或铁盐浓度不但可以调控初始Fe3O4纳米粒子的粒径,而且可以在220-550nm范围内调控单分散Fe3O4亚微球的直径,从而得到粒径均一的超顺磁Fe3O4亚微球.

V_(2)O_(5)/rGO复合材料的电化学性能和储锂机理

为研究V_(2)O_(5)/rGO复合材料作为锂离子电池负极的循环稳定性、导电性以及锂离子在其中的迁移机理,通过实验和第一性原理计算相结合的方式,利用水热法制备了V_(2)O_(5)/rGO复合材料。实验研究发现,V_(2)O_(5)/rGO复合材料的首次放电比容量为943.4 mA·h/g,高于V_(2)O_(5)(约为849.7 mA·h/g),经过150圈循环后其放电比容量保持率为65.2%,也高于V_(2)O_(5)(40.4%),说明V_(2)O_(5)/rGO具有更高的比容量和更优异的循环稳定性。电化学阻抗测试发现,V_(2)O_(5)/rGO高频区的半圆小于V_(2)O_(5),说明其导电性更佳。通过基于态密泛函理论的第一原理计算发现,V_(2)O_(5)/rGO在嵌锂之后,在费米能级处d轨道提供的电子数增加,而V_(2)O_(5)却略微减少,说明V_(2)O_(5)/rGO的导电性优于V_(2)O_(5);V_(2)O_(5)/rGO的迁移势垒低于V_(2)O_(5),表明锂离子在V_(2)O_(5)/rGO中更易发生迁移。

单分散P(St-co-AA)微球的制备与表征

利用无皂乳液聚合的方法合成了表面含有羧基的亚微米级聚(苯乙烯-共-丙烯酸)(P(S t-co-AA))微球。通过透射电镜观察发现,微球粒径分布均匀,呈现明显的单分散性。用X射线光电子能谱(XPS)验证了微球表面含有羧基,且表面羧基含量可以通过聚合时加入单体的量来调控。

Zn掺杂In_2O_3的水热法制备及其光催化与电化学性能研究

通过水热法制备了Zn掺杂的In_2O_3,并研究了其光催化与电化学性能.研究发现,Zn掺杂In_2O_3在紫外光下具有优异的光催化活性和稳定性,在6 h内其对亚甲基蓝溶液的催化降解率达到97.8%,并且经过3次循环催化实验后催化降解率仍能达到92%.以Zn掺杂In_2O_3作为锂离子电池阴极材料对其电化学性能进行研究,结果显示其具有优异的电化学性能,在0.1 C倍率下首次充电容量和首次放电容量分别达到926.3 mAh/g和802.9 mAh/g.

In_2O_3亚微空心球制备及其光催化与电化学性能

通过水热模板法制备得到了In2O3亚微空心球,并研究了其光催化性能和电化学性能。研究发现,空心球由直径为10~20 nm的C-In2O3纳米颗粒聚集而成,其壳层厚度为50 nm左右,表面具有大量的介孔。通过测试紫外光照射下罗丹明B溶液的催化分解,研究了In2O3亚微空心球的光催化性能。研究发现,由于微球所具有的空心结构和介孔结构,使其具有较好的光催化活性,紫外光照射10 h后罗丹明B的降解率为46.3%。以In2O3亚微空心球作为锂离子电池阴极材料,研究了其电化学性能,发现In2O3空心球表现出良好的电化学性能,在0.1 C倍率下首次充电容量和首次放电容量分别达到760和725 mA·h·g-1。

《机械制造基础》课程教学的改革探索

机械制造基础课程是机械类专业的重要专业基础课。分析本课程在机械类专业学生培养中的意义,针对目前课程教学现状和教学过程中存在的问题,提出对本课程的教学改革措施,以提高学生的学习主动性,改善教学效果,取得良好的效果。

锂离子电池石墨基负极材料储锂性能的第一性原理研究

结合基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,研究了石墨晶胞中嵌入不同数量的锂离子所产生晶体结构的变化、形成能、电子结构以及锂离子的迁移过程,并通过测试磁控溅射法制备的石墨薄膜电极的充放电循环性能证明了仿真结果。研究发现:随着锂离子嵌入数量的增加,石墨晶胞的体积逐渐增加,当嵌入6个锂离子后,石墨晶胞体积膨胀了20.52%,体系的形成能降至-68.612 eV,形成能下降趋势平缓,表明石墨晶胞在嵌锂过程中非常稳定;石墨晶胞的电荷密度主要集中在C—C键,锂离子的嵌入降低了C—C键之间的电荷密度,并未破坏C—C键;锂离子通过空位迁移的方式迁移到石墨层间所需要克服的迁移势垒最低。

氢还原制备树枝状Fe_3O_4和α-Fe及其静磁性能研究

以树枝状α-Fe2O3为前驱物,通过氢还原制备得到Fe3O4和α-Fe树枝状结构,系统研究热处理还原条件对产物形貌和成分的影响。结果表明:随着还原温度和还原时间的增加,树枝状α-Fe2O3前驱物逐渐被还原为α-Fe,还原产物的树枝状形貌保持程度依次降低。还原是一个缓慢且分级进行的过程,因此通过控制还原反应的温度和时间,可以得到形貌良好的树枝状Fe3O4和α-Fe。而当还原温度和时间增加时,产物会发生晶粒生长以及重结晶过程,从而导致树枝状形貌被破坏程度逐渐增加,精细结构逐渐消失。对其进行静磁性能表征发现:由于具有大的形貌各向异性,Fe3O4和α-Fe树枝状结构在室温下具有大的矫顽力和剩余磁化强度。

SiO_2-Al_2O_3复合纳米粒子的制备及其减磨性能研究

通过湿化学法制备出粒径为200 nm左右的SiO_2-Al_2O_3复合纳米粒子,通过扫描电子显微镜、激光粒度分析仪和傅立叶红外光谱仪分析了复合纳米粒子的形态、尺寸和组成结构。将所得的复合纳米粒子作为润滑油减磨添加剂分散到500SN基础润滑油中,通过四球试验研究了其减磨性能。研究发现,添加了复合纳米粒子后,钢球的磨痕直径明显减小,摩擦系数显著降低,并且当复合纳米粒子添加量为0.50 wt%时具有最小的磨痕直径和摩擦系数,减磨效果最好。

表面羧基可控的单分散P(St-co-AA)亚微球的制备与表征

用无皂乳液聚合法制备了具有不同表面羧基含量的单分散聚(苯乙烯-共-丙烯酸)亚微球,通过扫描电镜和透射电镜测试发现,制得的聚合物微球粒径均一,具有良好的单分散性.结果表明:通过改变聚合过程丙烯酸用量,可以在一定范围内调控共聚物微球的直径;经红外光谱和X射线光电子能谱分析发现,得到的聚合物亚微球表面存在大量羧基;通过X射线光电子能谱可计算出聚合物微球的表面羧基含量,并且该值可以通过在聚合过程中改变丙烯酸用量进行调控.

Zn_(x)Co_(1-x)Fe_(2)O_(4)纳米球的水热法制备及光催化与电化学性能研究

以醋酸钠为沉淀剂,乙二醇为溶剂和还原剂,氯化铁、氯化钴、硝酸锌为原料,通过一步水热法成功制备了Zn_(x)Co_(1-x)Fe_(2)O_(4)纳米球。结果表明,Zn_(x)Co_(1-x)Fe_(2)O_(4)纳米球直径为80 nm左右,分散性良好。以亚甲基蓝为目标降解物研究了纳米球的光催化性能,研究发现,在紫外光照射下,Zn_(x)Co_(1-x)Fe_(2)O_(4)纳米球具有优异的光催化活性,在360 min之内对亚甲基蓝的催化分解率可达76%。以其作为锂离子电池负极材料研究了电化学性能,发现在0.1 C倍率下,首次放电和充电容量可达1729.7 mAh/g和1098.8 mAh/g,经过20次充放电循环后放电和充电容量为812.5 mAh/g和677.68 mAh/g。

西部地区双非地方高校研究生培养质量保障研究

文章以新形势下西部地区双非地方高校研究生培养质量保障体系为研究对象,基于西部地区双非地方高校研究生培养过程的特点,分析研究生培养过程面临的问题,从培育和吸引优秀生源、课程体系和课程教学、导师队伍建设、研究生培养过程管理和研究生创新培养模式方面提出构建西部地区双非地方高校研究生培养质量保障体系的对策。

端氨基苯基聚丙二醇的合成及其环氧树脂胶粘剂的研究

合成并表征了端氨基苯基聚丙二醇(APPPG),并用它作为固化剂与环氧树脂组成了综合力学性能好的胶粘剂。研究了合成APPPG的工艺条件、以及APPPG的用量和试件表面处理工艺对胶粘剂粘结性能的影响。结果表明:当APPPG与E-44环氧树脂的质量比约为1时,组成的胶粘剂有最佳的综合力学性能;用0号纱布打磨试件表面制成的试样,其剥离强度最高。

基于德智融合的“工程材料及成型基础”课程思政教学改革探索

文章首先对“工程材料及成型基础”课程进行了概述,然后分析了基于德智融合的“工程材料及成型基础”课程思政教学改革的意义,接着论述了基于德智融合的“工程材料及成型基础”课程思政教学改革的思路,最后提出了基于德智融合的“工程材料及成型基础”课程思政教学改革的实践。