Al_(2) O_(3)-MgAl_(2) O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,在基质中添加与不添加尖晶石细粉的2种情况下,分别以板状刚玉骨料和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料制备了刚玉-尖晶石浇注料。先利用FactSage反应热力学软件计算了1600℃时板状刚玉和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料与熔渣之间的反应热力学,并采用浸泡法研究了2种骨料的抗渣性能,再采用静态坩埚法研究了2种骨料对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:与板状刚玉骨料相比,Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料侵蚀层中的裂纹细而少,遭受熔渣侵蚀后不易剥落,其过渡层中既有CA 6相也有尖晶石相,而且尖晶石相中固溶有Fe、Mn元素,该骨料不仅通过形成CA 6层来阻挡熔渣侵蚀,而且通过尖晶石吸收熔渣中FeO、MnO等物质而降低熔渣的黏度,进而起到抵抗熔渣侵蚀的作用。由Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料替代板状刚玉骨料,浇注料试样的侵蚀和渗透面积百分率均有所降低,尤其在基质和骨料中同时引入尖晶石可更加有效地提高刚玉-尖晶石浇注料的抗渣性能。

高效MFe_(2)O_(4)(M=Zn、Mg、Cu和Mn)尖晶石催化剂应用于费托合成

一系列尖晶石催化剂,包括ZnFe_(2)O_(4)、MgFe_(2)O_(4)、CuFe_(2)O_(4)和MnFe_(2)O_(4)被用于费托合成反应(Fischer-Tropsch synthesis,FTS)。Zn、Mg、Cu和Mn很容易与Fe形成尖晶石。其中,在前处理和反应过程中,Zn和Mg能够显著维持尖晶石结构,使得CO转化率较低。在反应过程中,Cu和Mn有利于碳化铁的生成,导致CuFe_(2)O_(4)和MnFe_(2)O_(4)对FTS性能影响显著。C_(2)^(=)-C_(4)^(=)ZnFe_(2)O_(4)对烃分布和C_(2)−C_(4)烯/烷比影响很小。MgFe_(2)O_(4)的C_(5+)选择性较低,同时由于Mg的碱性作用,从而提高了选择性和C_(2)−C_(4)烯/烷比。Cu可以促进催化剂的碳化,从而使CuFe_(2)O_(4)具有较高的活性。同时,CuFe_(2)O_(4)可以显著提高C_(5+)选C_(2)^(=)-C_(4)^(=)择性。此外,Cu可以促进H_(2)的解离和活化,从而有利于烯烃的二次加氢,降低选择性和C_(2)−C_(4)烯/烷比。虽然Mn在反应过程中会促进催化剂的碳化,但MnFe_(2)O_(4)对碳链的长短影响很小。然而,Mn能促进少量ε-Fe_(2)C的生成,这是导C_(2)^(=)-C_(4)^(=)致MnFe_(2)O_(4)具有较高选择性和C_(2)−C_(4)烯/烷比的原因。同时,所有尖晶石催化剂都具有较低的二氧化碳选择性,符合当前的绿色环保发展要求。

室温固相制备尖晶石相LiMn_2O_4的工艺研究

以柠檬酸、氢氧化锂和醋酸锰为原料,采用室温固相法,先制备前驱体,然后再煅烧的方式得到了尖晶石相LiMn2O4产物。通过X射线衍射、透射电镜对尖晶石相LiMn2O4产物进行了分析,并对煅烧时间、分段煅烧等因素对室温固相工艺的影响进行了研究。结果表明,当通过延长高温的煅烧时间时,产物相对比较纯净,产物结构有了很大的提高,而通过先低温保温然后高温煅烧的方式,能够得到颗粒度尺寸均匀,更加纯净,结构也更好的LiMn2O4产物。

尖晶石LiMn_2O_4前驱体的低热固相反应法合成机理及其结构与热分解过程研究

以氢氧化锂、醋酸锰和柠檬酸为原料 ,采用低热固相反应法制备了 Li+与 Mn2 +摩尔比为 1∶ 2的前驱体化合物 Li Mn2 L( Ac) 2 .通过元素分析、红外光谱、质谱和热重 /差热等测试方法对前驱体的组成、结构、合成反应机理及热分解过程进行了研究 .结果表明 ,可在全固相条件下通过低热固相反应得到锂离子与锰离子达到分子级混合水平的前驱体 ,该前驱体在 3 5 0℃下焙烧 4h即可出现明显的尖晶石相 Li Mn2 O4 产物 .

制备条件对尖晶石型LiMn_2O_4的相行为及结构的影响

将 Li NO3和 Mn3O4 按不同物质的量比 [x=n(Li)∶n(Mn) =0 .5 0 ,0 .5 2 ,0 .5 4,0 .5 8,0 .62 ,0 .70 ]混合 ,在空气气氛下 ,于 70 0℃烧结得样品 .实验发现 ,在 0 .5 2≤ x≤ 0 .70的范围内 ,样品均呈现出单相的尖晶石型 Li Mn2 O4 结构 ,晶胞参数随着 x的增加而减小 .将 x=0 .5 0的 Li NO3和 Mn3O4 混合物在不同温度(3 0 0 ,40 0 ,5 0 0 ,60 0和 70 0℃ )下进行烧结处理 .结果表明 ,于 3 0 0℃合成得到的样品为尖晶石型 Li Mn2 O4 ,随着烧结温度的升高 ,晶胞参数增大 ;当温度大于 60 0℃时出现杂相 ,可以通过加入过量的 Li(即 x≥ 0 .5 2 )来加以抑制 .实验结果表明 ,通过控制烧结温度和 Li加入量可以得到理想的尖晶石型 Li Mn2 O4 单相材料 .

球磨促进高温固相反应合成尖晶石相LiMn_2O_4

利用球磨促进高温固相反应方法进行了LiMn2 O4的合成 ,研究了球磨时间对原料颗粒大小和反应温度的影响 ,并利用热重分析 (TG)、扫描电镜 (SEM )、X射线衍射 (XRD)等手段对反应过程及产物形貌和物相结构进行了分析。实验结果表明球磨大大地降低了LiMn2 O4的合成温度 ,缩短了合成时间 ,并且晶粒的粒径要比没球磨的样品小。电化学测试结果表明用此种方法合成的尖晶石结构LiMn2 O4其初始放电容量能达到 1 2 0mAh/g 。

锂离子电池正极材料尖晶石LiMn_2O_4的固相合成与表征

对高温固相烧结法制备锂离子电池正极材料的合成工艺进行研究.根据正交试验结果确定的最佳合成工艺条件为反应温度750℃,反应时间24 h,锂锰原子数之比nLi∶nMn=1.05∶2.对优化条件下合成的正极材料LiMn2O4进行X射线衍射分析、扫描电镜观察和电化学性能检测.结果表明,该工艺条件下合成的LiMn2O4粉体具有良好的尖晶石结构形貌.组装成的电池在常温下初始比容量为97.38 mA.h/g.

以Mn_(3)O_(4)为原料制备高性能尖晶石LiMn2O_(4)正极材料

本文实验以Mn_(3)O_(4)为锰源和Li2CO_(3)为锂源,对不同温度制备的尖晶石型LiMn2O_(4)的结构和电化学性能进行了分析研究。XRD分析测试表明在不同温度段制得的尖晶石LiMn2O_(4)均为纯相;SEM分析测试表明不同温度制得的尖晶石LiMn2O_(4)晶粒大小均匀,随着煅烧温度上升LiMn2O_(4)晶粒逐渐长大。尖晶石LiMn2O_(4)的电化学性能测试结果表明,在650~750℃范围煅烧的尖晶石LiMn2O_(4)要优于750℃以上煅烧的样品。

固相法制备尖晶石型LiMn_2O_4的电化学性能

采用固相法在不同温度下(700℃,750℃,800℃和850℃)合成了尖晶石型锰酸锂·应用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安和交流阻抗等技术对材料进行了研究·结果表明,不同温度合成样品的晶格常数均大于标准尖晶石型锰酸锂的晶格常数,颗粒细,粒径分布在0 2～0 4μm·循环伏安测试表明,锂离子脱嵌分两步进行;750℃下合成的样品循环伏安曲线对称性好,随着循环进行,电极表面形成钝化膜,并逐渐趋于稳定·交流阻抗测试表明,电极过程由一个参数控制转化为两个状态参数控制·

尖晶石LiMn_2O_4和LiCoO_2与电解液的相容性

研究锂离子电池正极活性材料尖晶石LiMn2O4和LiCoO2与6种电解液充、放电时的相容性。用X射线衍射检测自制的LiCoO2试样和尖晶石LiMn2O4试样的结构；用粉末微电极循环伏安法测定6种电解液在导电剂乙炔黑表面的氧化电位；将制得的尖晶石LiMn2O4试样和LiCoO2试样在上述电解液中进行恒电流充放电实验。结果表明：充电至高电位3．3～4．3V（vs Li／Li^＋）时，如果正极活性材料表面与电解液发生不可逆反应并在其上覆盖一薄层电子不可导的钝化膜，则将导致活性材料的充、放电效率降低，放电容量减少，即正极活性材料与电解液的相容性差；反之，则相容性好；尖晶石LiMn2O4与上述6种电解液的相容性都很好，普适性强；LiCoO2与上述6种电解液的相容性差别较大，呈选择性。

超声振荡结合液相还原法合成尖晶石LiMn_2O_4

采用超声振荡结合液相还原法,制备尖晶石LiMn2O4,对产物进行XRD、SEM分析及电化学性能测试。超声振荡生成的前驱体具有更接近尖晶石的过渡结构,制得的LiMn2O4粒子更致密、均匀。在3.5～4.5 V循环,0.1C首次放电比容量为126 mAh/g,第50次循环的放电比容量为122 mAh/g。

原位XRD研究合成尖晶石LiMn_2O_4的相变机理

采用高温原位XRD方法对合成尖晶石LiMn2O4的相变机理进行研究,确定了合成尖晶石L iMn2O4的适宜温度区间。对不同温度点得到的尖晶石LiMn2O4的晶胞参数进行计算,发现晶胞参数a与热处理温度基本呈线性关系。

中间相炭微球改性尖晶石LiMn_2O_4的性能

用柠檬酸络合法制备了中间相炭微球(MCMB)改性的LiMn2O4,用XRD测试进行了研究。通过循环伏安测试,分析了MCMB加入量对样品性能的影响,用恒流充放电测试进行了验证。MCMB的加入减小了样品的晶胞参数,提高了放电平台电位,增大了峰电流。MCMB的添加量为3%时,样品的首次放电比容量为130.56 mAh/g,比纯LiMn2O4提高了17.8%。

NaF-Na_(3)PO_(4)-H_(2)O体系相图与热力学模型

NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系是稀土矿物加工的典型盐水体系,开发氟、磷回收工艺需要该体系的相图和热力学模型支持。利用等温溶解平衡法测定了273.15 K、298.15 K、323.15 K和348.15 K的固液相平衡数据,并基于eNRTL模型框架构建了该体系从最低共熔点到348.15 K的热力学模型。实验结果表明:NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系存在NaF、Na_(3)PO_(4)·12H_(2)O、Na_(3)PO_(4)·8H_(2)O和复盐NaF·2Na_(3)PO_(4)·19H_(2)O 4个固相物种;其中复盐在各温度均占据三元体系的主要相区,磷酸钠水合物的相区极窄,很难单独成盐,NaF相区相对较大并随温度升高而增大。热力学模型研究较好地表达了NaF–H_(2)O、Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系的多温离子活度系数、溶液渗透系数、二元体系相图,获得了盐水作用参数和6个固相的热力学数据;通过对三元体系多温相图数据的有效表达,获得了盐-盐作用参数和复盐的热力学数据,在此基础上推测了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系相图结构,获得了难以实验测定的9个零变量点和9条单变量共饱和线,从而得到了全部固相的平衡相区,并给出了NaF–Na_(3)PO_(4)–H_(2)O体系完整相图,为更复杂体系的热力学表达以及工业应用提供了参考依据。

柠檬酸对液相燃烧合成尖晶石型LiMn_2O_4的影响

以醋酸锰和醋酸锂为原料,柠檬酸为燃料,研究了不同柠檬酸用量及不同硝酸浓度改性对液态燃烧合成法制备尖晶石型LiMn2O4的影响。结果表明,柠檬酸与锰离子的摩尔比≤0.5时,所得产物的主晶相为LiMn2O4,含有极少Mn2O3等杂质;>0.5时,所得产物主要为Mn2O3,LiMn2O4含量较少。燃烧反应产物中LiMn2O4相对含量随硝酸浓度的升高而增加,当柠檬酸与锰离子的摩尔比为0.1,硝酸浓度为2mol/L时,所得尖晶石型LiMn2O4较纯净且结晶性较好,但晶体粒子尺寸分布不均。

焙烧温度对醋酸盐体系液相燃烧合成尖晶石型LiMn2O4的影响

以醋酸锂、醋酸锰为原料，尿素为燃料，用液相燃烧合成方法制备尖晶石型LiMn2O4物质，考察了焙烧温度（300-800℃焙烧5h）对产物的组成结构、晶粒大小及电化学性能的影响。实验结果表明，未焙烧产物中主晶相为LiMn2O4及少量Mn2O3，但在300-800℃焙烧5h后都可得到单相的LiMn2O4粉体材料，焙烧温度为900℃时，LiMn2O4部分分解为Mn3O4；产物颗粒随焙烧温度升高而长大，≤600℃时，产物颗粒〈100nm，≥700℃时产物颗粒〉100nm，可观察到LiMn2O4的特征八面体结构；在焙烧温度800℃以下，产物的电化学性能随焙烧温度的升高而增加。当电流密度为C/3时，焙烧温度为800℃的首次放电容量为105mAh／g，但循环性能较差，30次循环后仅剩83％。

尖晶石LiMn_2O_4材料的高温固相合成及性能表征

本文采用热重分析仪（TGA）、X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、电池测试系统等方法研究了尖晶石LiMn2O4材料的高温固相合成过程的相转变、形貌变化、晶格常数及电化学性能等变化规律。结果表明：合成温度较低时（≤823 K）,样品由尖晶石型LiMn2O4相、微量MnO2相（673 K）或Mn2O3相（823 K）组成;当合成温度高于973 K时,样品由热稳定性能较好的纯尖晶石型LiMn2O4相组成,呈规则的球形或近球形,粒径范围为0.5-5μm。随着合成温度的升高,LiMn2O4样品的点阵常数、晶胞体积、颗粒尺寸等有不同程度的增加,放电容量呈先增后减的规律。

Zn-Al共掺杂和形貌调控制备LiMn_(2)O_(4)正极材料及其电化学性能

采用固相燃烧法在不同焙烧温度(600、650、700和750℃)下制备了LiZn_(0.05)Al_(0.03)Mn_(1.92)O_(4)正极材料,采用XRD、SEM、XPS对其进行了表征,通过循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试了其电化学性能。结果表明,Zn-Al共掺杂和焙烧温度未改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,正极材料的结晶性随焙烧温度(<750℃)的升高而增加,650℃及以上时形成了较多包含高暴露(111)晶面、小面积(110)、(100)晶面的截断八面体形貌晶粒,但750℃时正极材料发生部分分解。焙烧温度650℃的样品(LZAMO-650)表现出最佳的电化学性能,在5 C和10 C倍率下,初始放电比容量分别为101.3、99.9 mA·h/g,循环1000圈后容量保持率分别为81.5%、74.3%;LZAMO-650样品极化作用较小,有较好的循环可逆性,具有较低的电荷转移阻抗(R_(ct)=132.14Ω)和较大的锂离子扩散系数(DLi^(+)=3.65×10^(–16)cm^(2)/s)。Zn-Al共掺杂和形貌调控改性LiMn_(2)O_(4)正极材料有效抑制了Jahn-Teller效应,形成的截断八面体颗粒形貌降低了Mn的溶解,同时提供了更多的Li^(+)迁移三维通道,从而改善了材料的电化学性能。

固相法合成尖晶石型LiMn_2O_4正极材料

根据热重-差热分析结果,采用固相法在不同温度下(700、750、800和850℃)合成尖晶石型LiMn_2O_4。应用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试仪等对材料进行表征和测试。结果表明:合成的尖晶石型LiMn_2O_4均为纯相,且随着温度的升高,材料的结晶度升高,颗粒变大;800℃样品在循环过程中结构稳定,以1 C在3.0～4.3 V充放电,首次放电比容量为112.8 mAh/g,100次循环后比容量为96.1 mAh/g,保持率为85.2%。

锂元素掺杂对尖晶石相LiMn_2O_4的结构影响

以氢氧化锂、柠檬酸以及醋酸锰为原料,利用低温固相法制备了LiMn2O4及其Li元素掺杂产物,采用XRD和FTIR研究了合成产物的性能。XRD测试表明,所有产物均为尖晶石相结构,Li+溶入了尖晶石相产物的晶格之中,当Li∶Mn比为1.05∶2时,掺杂的Li+主要位于尖晶石相晶格的四面体位置,而当Li∶Mn比为1.2∶2时,掺杂的Li+主要位于尖晶石相晶格的八面体位置;FTIR结果显示,经过Li元素掺杂后,尖晶石产物中的Mn(Ⅳ)-O和Mn(Ⅲ)-O键均存在着不同程度的蓝移和红移现象。