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Defect Engineering in Earth-Abundant Cu_(2)ZnSnSe_(4) Absorber Using Efficient Alkali Doping for Flexible and Tandem Solar Cell Applications
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作者 Muhammad Rehan Ara Cho +11 位作者 Inyoung Jeong Kihwan Kim Asmat Ullah Jun-Sik Cho Joo Hyung Park Yunae Jo Sung Jun Hong Seung Kyu Ahn SeJin Ahn Jae Ho Yun Jihye Gwak Donghyeop Shin 《Energy & Environmental Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期249-256,共8页
To demonstrate flexible and tandem device applications,a low-temperature Cu_(2)ZnSnSe_(4)(CZTSe)deposition process,combined with efficient alkali doping,was developed.First,high-quality CZTSe films were grown at 480℃... To demonstrate flexible and tandem device applications,a low-temperature Cu_(2)ZnSnSe_(4)(CZTSe)deposition process,combined with efficient alkali doping,was developed.First,high-quality CZTSe films were grown at 480℃by a single co-evaporation,which is applicable to polyimide(PI)substrate.Because of the alkali-free substrate,Na and K alkali doping were systematically studied and optimized to precisely control the alkali distribution in CZTSe.The bulk defect density was significantly reduced by suppression of deep acceptor states after the(NaF+KF)PDTs.Through the low-temperature deposition with(NaF+KF)PDTs,the CZTSe device on glass yields the best efficiency of 8.1%with an improved Voc deficit of 646 mV.The developed deposition technologies have been applied to PI.For the first time,we report the highest efficiency of 6.92%for flexible CZTSe solar cells on PI.Additionally,CZTSe devices were utilized as bottom cells to fabricate four-terminal CZTSe/perovskite tandem cells because of a low bandgap of CZTSe(~1.0 eV)so that the tandem cell yielded an efficiency of 20%.The obtained results show that CZTSe solar cells prepared by a low-temperature process with in-situ alkali doping can be utilized for flexible thin-film solar cells as well as tandem device applications. 展开更多
关键词 alkali doping Earth-abundant Cu_(2)ZnsnSe_(4) flexible solar cells four-terminal tandem cells low-temperature process
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碳布支撑Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)柔性光催化剂用于高效降解盐酸四环素
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作者 董文斌 崔慧娜 +1 位作者 王海瑞 姚垚 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2024年第1期72-80,共9页
本文采用一步溶剂热法制备了Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)/碳布柔性光催化剂(CC/ZIS-Sn),二维片状ZIS-Sn均匀地排列在碳布表面。通过降解盐酸四环素(TCH)溶液来评价所制备样品的光催化活性。结果表明,CC/ZIS-Sn_(0.09)复合光... 本文采用一步溶剂热法制备了Sn^(2+)/Sn^(4+)共掺杂的ZnIn_(2)S_(4)/碳布柔性光催化剂(CC/ZIS-Sn),二维片状ZIS-Sn均匀地排列在碳布表面。通过降解盐酸四环素(TCH)溶液来评价所制备样品的光催化活性。结果表明,CC/ZIS-Sn_(0.09)复合光催化剂具有高效的光催化活性,40 min对TCH溶液(50 mL,20 mg/L)的降解率高达93.3%。适量的Sn掺杂和碳布协同作用能够调整电子结构,缩小光捕获带隙,增强ZIS光生载流子的分离和转移效率。自由基捕获实验证明空穴是光催化降解过程中的主要活性物质。此外,CC/ZIS-Sn光催化剂还具有良好的可回收性和稳定性,循环测试4次后,对TCH溶液的去除率仍达83.1%。 展开更多
关键词 碳布 sn^(2+)/sn^(4+)共掺杂 ZnIn_(2)S_(4) 盐酸四环素 光催化
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Thermodynamic equilibrium theory-guided design and synthesis of Mg-doped LiFe_(0.4)Mn_(0.6)PO_(4)/C cathode for lithium-ion batteries 被引量:1
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作者 Wei Lyu Wenlong Cai +5 位作者 Tuan Wang Xiaobo Sun Enhao Xu Jinxuan Chen Kaipeng Wu Yun Zhang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期619-627,共9页
Mn-rich LiFe_(1-x)Mn_(x)PO_(4)(x>0.5),which combines the high operation voltage of LiMnPO_(4)with excellent rate performa nce of LiFePO4,is hindered by its sluggish kinetic properties.Herein,thermodynamic equilibri... Mn-rich LiFe_(1-x)Mn_(x)PO_(4)(x>0.5),which combines the high operation voltage of LiMnPO_(4)with excellent rate performa nce of LiFePO4,is hindered by its sluggish kinetic properties.Herein,thermodynamic equilibrium analysis of Mn^(2+)-Fe^(2+)-Mg^(2+)-C_(2)O_(4)^(2-)-H_(2)O system is used to guide the design and preparation of insitu Mg-doped(Fe_(0.4)Mn_(0.6))_(1-x)Mg_(x)C_(2)O_(4)intermediate,which is then employed as an innovative precursor to synthesize high-performance Mg-doped LiFe_(0.4)Mn_(0.6)PO_(4).It indicates that the metal ions with a high precipitation efficiency and the stoichiometric precursors with uniform element distribution can be achieved under the optimized thermodynamic conditions.Meanwhile,accelerated Li+diffusivity and reduced charge transfer resistance originating from Mg doping are verified by various kinetic characterizations.Benefiting from the contributions of inherited homogeneous element distribution,small particle size,uniform carbon layer coating,enhanced Li+migration ability and structural stability induced by Mg doping,the Li(Fe_(0.4)Mn_(0.6))_(0.97)Mg_(0.03)PO_(4)/C exhibits splendid electrochemical performance. 展开更多
关键词 (Fe_(0.4)Mn_(0.6))_(1-x)MgxC_(2)0_(4) precursors Thermodynami cequilibrium CO-PRECIPITATION Mg doping Lithium-ion batteries
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Fe掺杂Sn_(3)O_(4)纳米片的制备及其光催化性能
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作者 主欢 闵威 +2 位作者 邹倩 徐冰霜 谢辉 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2024年第10期179-184,共6页
本文采用水热法,将非贵金属Fe掺杂到Sn_(3)O_(4)纳米片晶格中制备了铁掺杂的Fe-Sn_(3)O_(4)复合光催化材料。通过X射线多晶衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对合成的材料进行形貌、结构表征;以罗丹明B(RhB)为模拟污染物... 本文采用水热法,将非贵金属Fe掺杂到Sn_(3)O_(4)纳米片晶格中制备了铁掺杂的Fe-Sn_(3)O_(4)复合光催化材料。通过X射线多晶衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对合成的材料进行形貌、结构表征;以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,评价材料的光催化性能。实验结果表明,制备的Fe-Sn_(3)O_(4)为纳米片状,Fe成功掺杂入Sn_(3)O_(4)晶格中,Fe的掺杂提供了更多的活性位点,促进光生电荷分离和传输,材料的光催化性能由此得到了提高。当n(Sn)∶n(Fe)为100∶1时,材料的光催化性能最好,300 W氙灯照射120 min,降解率为87.77%,是纯Sn_(3)O_(4)(40.35%)的2.2倍。循环利用多次,材料仍有较好的光催化效果。 展开更多
关键词 四氧化三锡 水热法 铁掺杂 光催化降解
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Ag/Sn_(3)O_(4)微米球的制备及其光催化还原Cr(Ⅵ)
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作者 张树欣 孟祥龙 +2 位作者 张梦凡 江燕斌 余长林 《广东石油化工学院学报》 2024年第4期8-14,31,共8页
采用一种简单的光沉积的方法制备了一系列Ag/Sn_(3)O_(4)光催化剂,当Ag的质量分数为3%(3%Ag/Sn_(3)O_(4))时,复合光催化剂表现出最佳光催化活性,对10,20 mg/L的Cr(Ⅵ)污染物的降解率分别为87.72%和76.80%。利用紫外可见漫反射光谱(UV-Ⅵ... 采用一种简单的光沉积的方法制备了一系列Ag/Sn_(3)O_(4)光催化剂,当Ag的质量分数为3%(3%Ag/Sn_(3)O_(4))时,复合光催化剂表现出最佳光催化活性,对10,20 mg/L的Cr(Ⅵ)污染物的降解率分别为87.72%和76.80%。利用紫外可见漫反射光谱(UV-Ⅵs DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对Ag/Sn_(3)O_(4)光催化剂进行表征,详细研究了对Cr(Ⅵ)的光催化降解活性和机理。从光致发光(PL)结果可以看出,Ag和Sn_(3)O_(4)组分之间紧密结合改善了电荷的分离和转移,3%Ag/Sn_(3)O_(4)的比表面积、孔体积和反应速率常数k分别是纯Sn_(3)O_(4)的7.3、4.6和1.8倍。该研究用少量Ag负载在Sn_(3)O_(4)上高效降解Cr(Ⅵ)污染物,所得到的催化剂Ag/Sn_(3)O_(4)由于富含Ag的活性位点有效促进了光生载流子的转移。 展开更多
关键词 Ag/sn_(3)O_(4) 光催化 金属掺杂 降解
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Appreciable Enhancement of Photocatalytic Performance for N-doped SrMoO_(4) via the Vapor-thermal Method
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作者 恽志强 戴振翔 +1 位作者 ZHU Liwei ZHENG Ganhong 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期24-31,共8页
A series of nitrogen-doped SrMoO_(4) with different Sr/N mole ratio (R=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.40,and 0.60) were synthesized using urea as the N source via the vapor-thermal method.The photocatalytic degradation abili... A series of nitrogen-doped SrMoO_(4) with different Sr/N mole ratio (R=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.40,and 0.60) were synthesized using urea as the N source via the vapor-thermal method.The photocatalytic degradation ability of all samples was evaluated using methylene blue (MB) as a target contaminant.The band gaps of N-doped samples are all higher than that of pristine ones,which is only 3.12 eV.BET specific surface area S_(BET) and pore volume are increased due to the N doping.And the greater increase of S_(BET),the faster the photodegradation speed of methylene blue on SrMoO_(4).More specifically,the degradation efficiency of MB is improved up to 87%in 100 min. 展开更多
关键词 SrMoO_(4) photocatalytic property nitrogen element doping
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Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷的制备与表征
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作者 何梦慈 王元凯 娄本浊 《化工技术与开发》 CAS 2024年第5期1-5,72,共6页
本研究分别用微量Zn^(2+)与Sn^(4+)取代Mg_(2)+与Ti^(4+),通过固相反应法制备了Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷,并采用阿基米德法、XRD、SEM、EDS及网络分析仪等手段,分析了材料的基本物性和介电特性。基本物性分析结果表明,烧... 本研究分别用微量Zn^(2+)与Sn^(4+)取代Mg_(2)+与Ti^(4+),通过固相反应法制备了Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷,并采用阿基米德法、XRD、SEM、EDS及网络分析仪等手段,分析了材料的基本物性和介电特性。基本物性分析结果表明,烧结温度、Zn掺杂量x、Sn掺杂量y等因素对Mg_(2)TiO_(4)的晶体结构无明显影响,烧结致密性随烧结温度的升高呈先增大后减小的趋势,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4),烧结致密性最佳,达到98%。微波介电特性分析结果表明,Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)的介电常数εr与品质因数Q×f值,均随烧结温度的升高而呈先增大后减小的趋势,且其谐振频率温度系数τf具有较好的稳定性,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O4,εr≈15.55,Q×f≈319690GHz,此时τf≈-52.06×10^(-6)·℃^(-1)。与前人的研究结果比较后可知,本研究制备的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4)不仅将烧结温度大幅下降至1300℃,还能将品质因子提升至319690GHz,使其微波介电性能得到有效改善。 展开更多
关键词 微波介电陶瓷 Mg_(2)TiO_(4) Zn-sn共掺杂 固相反应法 微波介电特性
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B掺杂对单层g-C_(3)N_(4)光催化性能调控机制的第一性原理研究
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作者 谭秀娟 杨烁 +1 位作者 张旭阳 张旭昀 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期8128-8134,共7页
光催化技术以太阳能为驱动,在环境治理、氢能制备等领域具有十分广阔的应用前景。g-C_(3)N_(4)是一种极具潜力的绿色光催化剂,但其有限的可见光响应范围以及较宽的能隙限制了其光催化性能的进一步提高。非金属元素掺杂是一种有效提升g-C... 光催化技术以太阳能为驱动,在环境治理、氢能制备等领域具有十分广阔的应用前景。g-C_(3)N_(4)是一种极具潜力的绿色光催化剂,但其有限的可见光响应范围以及较宽的能隙限制了其光催化性能的进一步提高。非金属元素掺杂是一种有效提升g-C_(3)N_(4)光催化活性的方法,采用第一性原理计算的方法研究了B元素掺杂对g-C_(3)N_(4)光催化活性的影响机理,考察了掺杂前后的电子结构以及光学性能。结果表明,g-C_(3)N_(4)(001)表面的H位点是B原子掺杂的最稳定位点,掺杂能为-7.81 eV,B元素的加入使g-C_(3)N_(4)(001)表面的能隙从未掺杂的1.468 eV降低到了0.732 eV,功函数从4.055 eV降低到3.108 eV,并提高了表面C原子的反应活性,从而使得g-C_(3)N_(4)(001)表面的光催化活性得到了有效地提高。光学性质研究表明,B元素的加入使得g-C_(3)N_(4)(001)表面发生了明显的“红移”现象,使表面的光响应能力得到了提高,从而获得了更高的光催化能力。 展开更多
关键词 g-C_(3)N_(4) 光催化 掺杂 第一性原理
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Regulated electronic structure and improved electrocatalytic performances of S-doped FeWO4 for rechargeable zinc-air batteries 被引量:3
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作者 Huan Wang Li Xu +3 位作者 Daijie Deng Xiaozhi Liu Henan Li Dong Su 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期359-367,I0009,共10页
The exploration of active and long-lived oxygen reduction reaction(ORR)catalysts for the commercialization of zinc-air batteries are of immense significance but challenging.Herein,the sulfur doped FeWO_(4)embedded in ... The exploration of active and long-lived oxygen reduction reaction(ORR)catalysts for the commercialization of zinc-air batteries are of immense significance but challenging.Herein,the sulfur doped FeWO_(4)embedded in the multi-dimensional nitrogen-doped carbon structure(S-FeWO_(4)/NC)was successfully synthesized.The doped S atoms optimized the charge distribution in FeWO_(4)and enhanced the intrinsic activity.At the same time,S doping accelerated the formation of reaction intermediates during the adsorption reduction of O_(2)on the surface of S-FeWO_(4)/NC.Accordingly,the S-FeWO_(4)/NC catalyst showed more positive half-wave potential(0.85 V)and better stability than that of the FeWO_(4)/NC catalyst.Furthermore,the S-FeWO_(4)/NC-based zinc-air battery exhibited considerable power density of 150.3m W cm^(-2),high specific capacity of 912.7 m A h g^(-1),and prominent cycle stability up to 220 h.This work provides an assistance to the development of cheap and efficient tungsten-based oxygen reduction catalysts and the promotion of its application in the zinc-air battery. 展开更多
关键词 S doping FeWO4 Oxygen reduction reaction Zinc-air batteries
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Oxygen vacancy defects engineering on Cu-doped Co_(3)O_(4) for promoting effective COS hydrolysis 被引量:3
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作者 Guanyu Mu Yan Zeng +5 位作者 Yong Zheng Yanning Cao Fujian Liu Shijing Liang Yingying Zhan Lilong Jiang 《Green Energy & Environment》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期831-841,共11页
The activation of H_(2)O is a key step of the COS hydrolysis,which may be tuned by oxygen vacancy defects in the catalysts.Herein,we have introduced Cu into Co_(3)O_(4) to regulate the oxygen vacancy defect content of... The activation of H_(2)O is a key step of the COS hydrolysis,which may be tuned by oxygen vacancy defects in the catalysts.Herein,we have introduced Cu into Co_(3)O_(4) to regulate the oxygen vacancy defect content of the catalysts.In situ DRIFTS and XPS spectra reveal that COS and H_(2)O are adsorbed and activated by oxygen vacancy.The 10 at%Cu doped Co_(3)O_(4) sample(10Cu-Co_(3)O_(4))exhibits the optimal activity,100%of COS conversion at 70℃.The improved oxygen vacancies of CueCo_(3)O_(4) accelerate the activation of H_(2)O to form active -OH.COS binds with hydroxyl to form the intermediate HSCO^(-)_(2),and then the activated-OH on the oxygen vacancy reacts with HSCO^(-)_(2) to form HCO^(-)_(3).Meanwhile,the catalyst exhibits high catalytic stability because copper species(Cu+/Cu^(2+))redox cycle mitigate the sulfation of Co_(3)O_(4)(Co^(2+)/Co^(3+)).Our work offers a promising approach for the rational design of cobalt-related catalysts in the highly efficient hydrolysis COS process. 展开更多
关键词 Oxygen vacancy COS hydrolysis In situ spectra Cu doped Co_(3)O_(4)
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过渡金属W、Mn、V、Ti掺杂二维材料MoSi_(2)N_(4)的第一性原理计算 被引量:1
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作者 姚登浪 黄泽琛 +2 位作者 郭祥 丁召 王一 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第6期147-154,共8页
本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了W、Mn、V、Ti替位掺杂二维MoSi_(2)N_(4)后的几何结构、电子结构以及光学性质的变化.电子结构分析表明W、Mn、W、Ti替位掺杂二维MoSi_(2)N_(4)后的禁带宽度分别为1.806 e V、1.003 e V、1.2... 本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了W、Mn、V、Ti替位掺杂二维MoSi_(2)N_(4)后的几何结构、电子结构以及光学性质的变化.电子结构分析表明W、Mn、W、Ti替位掺杂二维MoSi_(2)N_(4)后的禁带宽度分别为1.806 e V、1.003 e V、1.218 e V和1.373 e V;四种过渡金属掺杂后MoSi_(2)N_(4)的带隙类型没有发生改变,均为间接带隙半导体;W掺杂后的杂质能级靠近价带顶,费米能级靠近价带顶,为p型半导体,杂质能级为受主能级;Mn掺杂后的杂质能级靠近导带底,费米能级靠近导带底,为n型半导体;V和Ti掺杂后杂质能级位于费米能级附近,为复合中心;光学性质分析表明,在2 e V~4 e V的能量区间内,W掺杂结构的吸收波长为336 nm,体系发生红移;Mn、V和Ti替位掺杂后的吸收波长分别为320 nm、358 nm和338 nm,且掺杂体系均发生蓝移. 展开更多
关键词 二维MoSi_(2)N_(4) 第一性原理计算 掺杂 电子结构 光学性质
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镁掺杂改性LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_(4)/C正极材料与性能研究 被引量:1
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作者 李晨威 徐世国 +2 位作者 余海峰 于松民 江浩 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1767-1774,共8页
低成本磷酸锰铁锂正极材料相比于磷酸铁锂能量密度提升15%,近年来受到广泛关注,但是差的电子/离子电导率导致其功率性能不佳,难以满足实际应用的需求。本工作设计了一种具有多级结构的镁离子掺杂磷酸锰铁锂正极材料,该材料由纳米级一次... 低成本磷酸锰铁锂正极材料相比于磷酸铁锂能量密度提升15%,近年来受到广泛关注,但是差的电子/离子电导率导致其功率性能不佳,难以满足实际应用的需求。本工作设计了一种具有多级结构的镁离子掺杂磷酸锰铁锂正极材料,该材料由纳米级一次颗粒自组装的二次球组成,且每个一次颗粒表面都具有均匀的碳包覆层。掺杂在晶格内的镁离子通过增加八面体LiO_(6)间隙提升锂离子扩散速率,表面的碳层能够在二次颗粒内构建完整的导电网络,提升电子电导率。此外,纳微多级结构不仅缩短锂离子迁移路径,还可以避免长循环过程中纳米粒子的团聚。因此,所制备的磷酸锰铁锂材料在0.1C和5C电流密度下分别具有151.8 mAh/g和113 mAh/g的高比容量,1C电流密度下循环1000次后比容量保持率高达96.2%。 展开更多
关键词 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_(4) 镁掺杂 倍率性能 锂离子电池
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非贵金属掺杂改性g-C_(3)N_(4)光催化分解水制氢的研究进展 被引量:1
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作者 李苗 李欣儒 +1 位作者 武威 周远 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-8,34,共9页
光催化裂解水产氢是缓解能源危机和环境污染两大难题最有前景的技术之一。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点,近年已成为极具有应用前景的光催化材料。然而,单一g-C_(3)N_(4)的可见光响应... 光催化裂解水产氢是缓解能源危机和环境污染两大难题最有前景的技术之一。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点,近年已成为极具有应用前景的光催化材料。然而,单一g-C_(3)N_(4)的可见光响应范围窄、电子-空穴复合严重、光催化产氢效率低等问题制约了其在光催化领域的应用。对g-C_(3)N_(4)进行形貌调控、表面改性、元素掺杂、构建异质结是改善其光催化性能的有效策略。介绍了目前金属掺杂改性g-C_(3)N_(4)复合材料常见的制备方法,归纳了碱金属、过渡金属及稀土金属等非贵金属掺杂改性g-C_(3)N_(4)基复合材料的光催化水解制氢相关研究进展,旨在为光催化分解水制氢方面提供参考。 展开更多
关键词 石墨相碳化氮 金属掺杂 光催化产氢
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Tuning the electrochemical behaviors of N-doped LiMn_(x)Fe_(1–x)PO_(4)/C via cation engineering with metal-organic framework-templated strategy 被引量:1
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作者 Yilin Li Zhaohui Xu +4 位作者 Xinyu Zhang Zhenyu Wu Jian-En Zhou Jinjiang Zhang Xiaoming Lin 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期239-253,I0008,共16页
LiFePO_(4),as a prevailing cathode material for lithium-ion batteries(LIBs),still encounters issues such as intrinsic poor electronic conductivity,inferior Li-ion diffusion kinetic,and two-phase transformation mechani... LiFePO_(4),as a prevailing cathode material for lithium-ion batteries(LIBs),still encounters issues such as intrinsic poor electronic conductivity,inferior Li-ion diffusion kinetic,and two-phase transformation mechanism involving substantial structural rearrangements,resulting in unsatisfactory rate performance.Carbon coating,cation doping,and morphological control have been widely employed to reconcile these issues.Inspired by these,we propose a synthetic route with metal–organic frameworks(MOFs)as self-sacrificial templates to simultaneously realize shape modulation,Mn doping,and N-doped carbon coating for enhanced electrochemical performances.The as-synthesized Li MnxFe1–xPO4/C(x=0,0.25,and0.5)deliver tunable electrochemical behaviors induced by the MOF templates,among which LiMn_(0.25)Fe_(0.75)PO_(4)/C outperforms its counterparts in cyclability(164.7 mA h g^(-1)after 200 cycles at 0.5 C)and rate capability(116.3 mA h g^(-1)at 10 C).Meanwhile,the ex-situ XRD reveals a dominant single-phase solid solution mechanism of LiMn_(0.25)Fe_(0.75)PO_(4)/C during delithiation,contrary to the pristine LiFePO_(4),without major structural reconstruction,which helps to explain the superior rate performance.Furthermore,the density functional theory(DFT)calculations verify the effects of Mn doping and embody the superiority of LiMn_(0.25)Fe_(0.75)PO_(4)/C as a LIB cathode,which well supports the experimental observations.This work provides insightful guidance for the design of tunable MOF-derived mixed transitionmetal systems for advanced LIBs. 展开更多
关键词 LiMn_(x)Fe_(1–x)PO_(4)/C Mn doping Metal-organic framework Cathode
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V-Vo-Co_(3)O_(4)催化剂的制备及其析氧性能的研究 被引量:1
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作者 郝根彦 田露 +2 位作者 郎学磊 钟达忠 赵强 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期98-108,共11页
阳极的析氧反应(OER)是限制电解水制氢的主要因素,传统的OER电催化剂由于活性低、稳定性差等缺点无法实现大规模使用。过渡金属氧化物Co_(3)O_(4)是一种很有前景的OER催化剂,但较弱的导电性仍然制约着其电催化性能。通过对Co_(3)O_(4)... 阳极的析氧反应(OER)是限制电解水制氢的主要因素,传统的OER电催化剂由于活性低、稳定性差等缺点无法实现大规模使用。过渡金属氧化物Co_(3)O_(4)是一种很有前景的OER催化剂,但较弱的导电性仍然制约着其电催化性能。通过对Co_(3)O_(4)进行改性以增强电催化活性及稳定性,分别在NaBH4和VCl_(3)水溶液中两步浸泡法合成了富氧空位、V掺杂的Co_(3)O_(4)催化剂。利用XRD、SEM、EDS、TEM、HRTEM、SAED、拉曼光谱、XPS等手段对催化剂的相纯度、晶体结构、微观形貌、含有的官能团及化学键等性质进行测试和分析,并对催化剂进行电化学性能测试。结果表明:氧空位的引入使晶格间距有所增大,V成功掺杂到了Vo-Co_(3)O_(4)/NF(Vo指氧空位)结构中;氧空位和V掺杂协同提高了Co_(3)O_(4)/NF的OER性能。在1 mol/L KOH中,V-Vo-Co_(3)O_(4)/NF仅需253 mV/270 mV的过电位就能驱动50(mA·cm^(-2))/100(mA·cm^(-2))的电流密度,Tafel斜率为71.5 mV/dec,并具有100 h的稳定性。其性能的提升主要归因于V掺杂及氧空位的引入对Co_(3)O_(4)电子构型的调控,低结晶度的表面暴露了更多活性位点,以及亲水性的增强有利于OER过程中反应中间体的吸附和解吸。 展开更多
关键词 析氧反应(OER) 掺杂 氧空位 Co_(3)O_(4) 电解水
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氟掺杂改性LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_(4)正极材料及其电化学性能 被引量:1
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作者 于松民 金洪波 +2 位作者 杨明虎 余海峰 江浩 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期302-309,共8页
目前磷酸铁锂材料由于其较低的能量密度难以满足使用需求。磷酸锰铁锂具有比磷酸铁锂更高的能量密度,同时兼顾磷酸铁锂低成本和晶体结构稳定性的特点。然而缓慢的锂离子扩散动力学和Mn^(3+)引起的Jahn-Teller效应导致材料的循环和倍率... 目前磷酸铁锂材料由于其较低的能量密度难以满足使用需求。磷酸锰铁锂具有比磷酸铁锂更高的能量密度,同时兼顾磷酸铁锂低成本和晶体结构稳定性的特点。然而缓慢的锂离子扩散动力学和Mn^(3+)引起的Jahn-Teller效应导致材料的循环和倍率性能差,限制了磷酸锰铁锂实际应用。本工作通过引入F离子掺杂,构筑沿b轴取向生长的110nm纳米颗粒磷酸锰铁锂正极材料,探究了它们的基本物理化学性质与电化学性能,发现沿b轴取向生长并暴露的(010)晶面能够显著提升锂离子扩散动力学。此外,F离子引入显著增强了Li—O键以及PO_(4)^(3−)骨架结构,提高锂离子嵌入和脱出过程中晶体结构稳定性。因此,在0.1C和5C电流下,改性磷酸锰铁理正极材料可逆放电比容量分别为153mA·h/g和106mA·h/g。相比于未改性材料,1C循环750次后比容量保持率从90.6%提升到96.4%。 展开更多
关键词 电化学 磷酸锰铁锂 正极 锂离子电池 氟掺杂
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磷掺杂g-C_(3)N_(4)纳米片光催化降解盐酸四环素
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作者 殷旭东 孙晓杰 +4 位作者 李德豪 谢文玉 毛玉凤 刘志森 刘正辉 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期502-510,共9页
针对无金属g-C_(3)N_(4)基光催化材料光激发载流子的快速复合限制了其光催化活性的问题,以双氰胺和羟基乙叉二膦酸(HEDP)为前驱体,结合形貌调控和磷掺杂两种改性方法,制备了不同磷(P)掺杂量的石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片(PCNNS),... 针对无金属g-C_(3)N_(4)基光催化材料光激发载流子的快速复合限制了其光催化活性的问题,以双氰胺和羟基乙叉二膦酸(HEDP)为前驱体,结合形貌调控和磷掺杂两种改性方法,制备了不同磷(P)掺杂量的石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片(PCNNS),对其形貌结构和光学性质进行了表征分析,并研究了降解盐酸四环素(TCH)的光催化性能和降解机理。结果表明:PCNNS-0.5降解速率最高,为块体g-C_(3)N_(4)(BCN)的2.52倍,降解动力学均符合伪一级反应动力学模型;·O^(-)_(2)和h^(+)是降解过程中的主要活性物种;经过4次循环实验,PCNNS-0.5仍具有较高的稳定性和良好的性能。PCNNS良好的光催化性能归因于P原子取代g-C_(3)N_(4)中碳原子所产生的良好的结构、光学和电子性质。 展开更多
关键词 磷掺杂 石墨相氮化碳 盐酸四环素 光催化性能 机理
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Os_(1-x)Re_(x)B_(4)固溶体系的结构、力学和电子性质的第一性原理研究
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作者 李慧敏 黄毅 +1 位作者 苗峰 徐敏 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第5期169-177,共9页
利用第一性原理的计算方法,在维也纳从头计算模拟包(VASP)中计算了三种比例Re原子掺杂OsB_(4)的结构特征及稳定性、电子性质及力学性能.将P42/nmc相OsB_(4)中的Os元素进行Re元素的替代掺杂,并构建出Os_(1-x)Re_(x)B_(4)(x=0,0.0625,0.12... 利用第一性原理的计算方法,在维也纳从头计算模拟包(VASP)中计算了三种比例Re原子掺杂OsB_(4)的结构特征及稳定性、电子性质及力学性能.将P42/nmc相OsB_(4)中的Os元素进行Re元素的替代掺杂,并构建出Os_(1-x)Re_(x)B_(4)(x=0,0.0625,0.125,0.25)固溶体系的结构模型.结果表明:随Re含量的增高Os_(1-x)Re_(x)B_(4)的晶格常数和体积会略微增大,在x高于0.25后发生结构畸变;且P42/nmc-Os_(1-x)Re_(x)B_(4)(x=0,0.0625,0.125)的结构和热力学稳定;态密度主要来源于Os的5d电子和B的2s和2p电子,而Re原子的5d轨道电子对价带和导带态密度也均有贡献,并且随其含量的增高态密度峰值也增大;B-B键和B-Os键具有强共价相互作用是其具有较高的体积和剪切模量的主要原因.随着Re元素的浓度增加,结构的导电性和延展性有一定程度的增大. 展开更多
关键词 OsB_(4) 第一性原理 掺杂 弹性常数 电子特性
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Mn掺杂CoB催化剂在NaBH_(4)液相释氢中的应用研究
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作者 田亚萍 陈一莹 +4 位作者 刘青翠 李云青 庞睿琪 李芳 李其明 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2024年第4期738-744,共7页
CoB非晶催化剂制作成本低,性能良好被广泛应用于NaBH4水解制氢反应中。本文通过液相共还原法制备了一种Co-Mn-B多元非晶合金催化剂,系统研究了过渡金属Mn掺杂对CoB非晶催化剂的影响,采用XRD、SEM、EDS和XPS等手段对Mn掺杂催化剂的晶相... CoB非晶催化剂制作成本低,性能良好被广泛应用于NaBH4水解制氢反应中。本文通过液相共还原法制备了一种Co-Mn-B多元非晶合金催化剂,系统研究了过渡金属Mn掺杂对CoB非晶催化剂的影响,采用XRD、SEM、EDS和XPS等手段对Mn掺杂催化剂的晶相结构、微观形貌和元素价态进行了系统分析,同时对催化剂进行了产氢性能测试,探究了Co-Mn-B催化剂催化NaBH4水解的催化活性和动力学参数。研究结果表明:大范围掺杂Mn得到的三元非晶催化剂依然保持了材料的非晶态结构,Mn掺杂能够明显降低催化剂非晶粒子的团聚现象;当掺杂摩尔比为5%时,Co-Mn-B三元非晶催化剂表现出了最佳的催化性能,在30℃条件下,其水解产氢速率可达1300 mL·min^(-1)·g^(-1);通过阿伦尼乌斯曲线可知,基于该催化剂硼氢化钠水解反应活化能为34.1 kJ·mol^(-1)。 展开更多
关键词 催化剂 NaBH_(4) 制氢 硼化钴 掺杂
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Mn^(4+)激活氟化物红色荧光粉的制备与表面改性研究进展
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作者 王晓 赵豫洁 +1 位作者 李全安 陈晓亚 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期6044-6052,共9页
白光发光二极管因其节能、环保、高效等特性,在照明和显示等领域具有广泛的应用。一直以来,获得具有低色温(CCT=2700~4500 K)、高显色指数(CRI,R_(a)>80)、节约成本且适宜人眼的暖白光发光二极管是该领域研究者不懈的追求。其中红色... 白光发光二极管因其节能、环保、高效等特性,在照明和显示等领域具有广泛的应用。一直以来,获得具有低色温(CCT=2700~4500 K)、高显色指数(CRI,R_(a)>80)、节约成本且适宜人眼的暖白光发光二极管是该领域研究者不懈的追求。其中红色荧光粉在高显色性能荧光粉转换型白光发光二极管器件中发挥重大作用,其研究与开发具有重要意义。概述了近年来Mn^(4+)掺杂氟化物红色荧光粉的研究进展,主要介绍了该类荧光粉材料的常规和绿色制备方法,针对Mn^(4+)掺杂氟化物红色荧光粉耐湿性能较差的特点,对其改性的相关报道进行了总结归纳。最后,对此类荧光粉所面临的问题进行了分析展望。 展开更多
关键词 红色荧光粉 Mn^(4+)掺杂 氟化物 合成方法 稳定性
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