氟掺杂改性LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_(4)正极材料及其电化学性能

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%。

氟掺杂对钛酸锂负极材料性能的影响

选用水热法制备了F掺杂的钛酸锂材料(LTO)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、透射电子显微镜分析(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、电化学性能测试等测试方法探究了F掺杂对LTO作为电极材料在电化学性能方面的影响。根据粒径结构最优原则(电极材料与电解液接触最多),获得电化学性能最佳的最优F掺杂量为0.01。在1 C倍率下,0.01F样品的比容量为218.88 mAh/g,200次循环后为202.15 mAh/g,容量保留率为93.27%,高于纯钛酸锂的85.40%;500次循环后,容量保留率为88.74%,优于纯钛酸锂的66.16%。研究结果表明,F掺杂降低了材料的电荷转移电阻,提高了锂离子扩散速率及材料的电化学性能。

氟掺杂羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层镁合金的制备

为了提高医用镁合金的耐腐蚀性能和成骨分化性能,联合使用浸渍提拉法和微波液相法在镁合金表面制备了一系列氟掺杂羟基磷灰石/壳聚糖(FHA/CS)复合涂层,研究了CS分子量和CS溶液浓度对CS涂层和FHA/CS复合涂层的物相、表面形貌和电化学耐腐蚀性能的影响。此外,通过细胞实验研究了筛选出的具有较高耐腐蚀性能的复合涂层细胞活力和成骨分化性能。结果表明,致密完整、且具有仿生拓扑结构的FHA/CS复合涂层可维持正常细胞活力,并增强了镁合金的成骨分化性能。

高容量氟掺杂碳包覆纳米硅负极材料:气相氟化法制备及其储锂性能

具有超高储锂比容量的硅材料是备受瞩目的高性能锂离子电池负极材料,但硅嵌锂时巨大的体积膨胀效应使之快速失效,从而限制了其应用性能。本研究提出一种简易低毒的气相氟化方法制备氟掺杂碳包覆纳米硅材料。通过在纳米硅表面包覆高缺陷度的氟掺杂碳层,抑制硅材料嵌锂体积膨胀,提供丰富的锂离子输运通道,同时形成富含LiF的稳定SEI膜。获得的氟掺杂碳包覆纳米硅负极在0.2~5.0 A·g^(–1)电流密度下,比容量达1540~580 mAh·g^(–1),循环200次后容量保持率>75%。本方法解决了传统氟化技术氟源(如XeF_(2)、F_(2)等)高成本、高毒性的问题。

氟掺杂SnO_(x)@C纳米纤维的制备及储钠性能研究

针对当前钠离子电池钠储存反应动力学慢、倍率性能较低等关键问题开展结构设计,利用同轴静电纺将氧化锡(SnO_(x))纳米颗粒嵌入碳纳米纤维中得到碳包覆非晶相氧化锡SnO_(x)纳米纤维(SnO_(x)@C)。随后通过等离子体氟化处理SnO_(x)@C得到具有C-F半离子键的SnO_(x)@C的纳米纤维(PF-SnO_(x)@C)。研究讨论纳米纤维PF-SnO_(x)@C的结构形貌演化规律及其电化学性能,PF-SnO_(x)@C电极在大电流密度5 A g^(-1)下循环5000可逆容量仍保持在100 mAh g^(-1),显示出超稳定的长循环性能和良好的倍率性能。

氟掺杂TiO_2纳米管的可见光催化活性及第一性原理计算(英文)

作为光催化技术的核心,提高TiO2的光催化活性和对可见光的利用率是当前光催化研究中最重要的研究课题.为了提高TiO2纳米管的可见光催化活性,采用化学气相沉积法对TiO2纳米管进行了氟掺杂.扫描电子显微镜(SEM)结果表明退火温度对于TiO2纳米管的形貌完整性有较大影响,当样品在550和700°C下退火,氟掺杂TiO2纳米管结构受损;X射线衍射(XRD)分析表明氟掺杂对TiO2由锐钛矿相转化为金红石相有阻碍作用;X射线光电子能谱(XPS)测试表明化学气相沉积能有效地对TiO2纳米管进行非金属掺杂,且该方法安全、操作简单.氟掺杂TiO2纳米管对甲基橙有较高的可见光催化降解活性.第一性原理计算结果表明氟掺杂对TiO2带隙无显著影响,费米能级附近的F2p轨道电子位于价带底部,与O2p交联作用较小,因此对TiO2光吸收带边影响不大.氟掺杂能促进表面氧空穴的产生,增加表面酸度与Ti3+,有利于减少电子-空穴复合率,从而提高其光催化活性.

LiNi_(3/8)Co_(2/8)Mn_(3/8)O_2正极材料氟掺杂改性研究

以共沉淀氢氧化物为前驱体制备了F-掺杂化合物LiNi3/8Co2/8Mn3/8O2-yFy(y:0,0.05,0.10,0.20),采用XRD、XPS、SEM、循环伏安(CV)、充放电测试、DSC等表征了其结构与性能.结果表明,F-掺杂置换部分O2-生成固溶体,不改变样品中过渡金属离子的价态. F-掺杂量y为0.05、0.10时,比容量不受影响,但在充放电过程中ch方向膨胀率由未掺杂样的2.06％分别下降至1.017％、1.018％,改善了其结构稳定性与循环寿命,30周后容量保持率分别达97.5％、96.2％;而y增至0.20时,离子混乱度升高,且颗粒间烧结过于严重,内阻增加,使容量与循环特性再度恶化.F-掺杂还促进材料烧结,使该材料粒径通过粉碎分级控制成为可能,有利于该材料电极的制备.另外,F-掺杂也使LiNi3/8Co2/8Mn3/8O2热稳定性得到一定程度改善.

氟掺杂提高纳米二氧化钛光催化活性的研究进展

纳米二氧化钛(TiO2)具有光催化活性高、无毒、化学性质稳定、成本低等优点,是目前最具发展前景的光催化剂。但TiO2的宽禁带和低量子效率限制了它的实际应用。因此,对TiO2进行改性研究,实现TiO2的可见光响应和提高其量子效率成为研究的热点。氟掺杂不仅能够使TiO2具有可见光催化活性,而且可提高其紫外光催化活性。本文综述了氟掺杂TiO2的制备,氟掺杂提高TiO2光催化活性的机理、氟与其他元素共掺杂TiO2的研究进展。

钕、氟掺杂二氧化钛光催化剂的制备及其光学性能的研究

以钛酸正四丁酯为原料,通过沉淀-溶胶法制备了钕、氟离子共掺杂TiO2的溶胶,运用高分辨透射电镜、X射线粉末衍射、Fourier变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱等对样品的晶体结构、晶粒大小和光谱性能进行表征.结果表明,在催化剂的制备过程中,F和Nd离子共掺杂时发生了协同作用,使TiO2发生吸收带边不同程度的红移,掺Nd离子的最佳摩尔比为1.2%,F离子的最佳摩尔比为8%,焙烧的最佳温度为500℃,催化剂在太阳光下对甲基橙的光催化脱色率达到54%.

氟掺杂对碳纳米管场发射特性的影响

首先建立有限长两端开口、一端封闭、两端封闭的(5,5)型单壁碳纳米管的分子模型,采用原子替代方法得到氟掺杂结构.在此基础上,利用基于局域密度泛函理论的第一原理方法对其进行几何结构优化,再计算其结合能、费米能级和电子态密度等,从而讨论氟掺杂对三种碳纳米管场发射特性的影响.计算结果表明,掺氟后三种碳纳米管的费米能级明显升高,其中一端封闭的单壁碳纳米管的费米能级成线性增大,两端封闭的单壁碳纳米管的费米能级升幅最大,且费米能级处的电子态密度较高,说明两端封闭和一端封闭的单壁碳纳米管经氟掺杂后比两端开口的单壁碳纳米管将在场发射上有着更好的应用前景.

氟掺杂TiO_2的水热法制备及其光催化性能研究

采用水热法,以Ti(SO4)2为钛源,NaF为氟源制备了具有高催化活性的氟掺杂二氧化钛(F/Ti O2)光催化剂。用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对样品进行表征。结果表明,焙烧温度、氟投加量等都影响F/Ti O2光催化剂的光催化活性。80℃干燥、氟投加量为30%(与钛的物质的量比)时的F/Ti O2(F/Ti O2-30%-80)具有最佳的光催化活性,其平均粒径大小为5.9nm,比表面积为163.2 m2/g。该催化剂由锐钛矿相和无定型Ti O2的组成,其中锐钛矿含量为73.3%。苯酚降解实验表明:该催化剂的光催化活性远高于相同条件制备的未掺杂Ti O2。

氟掺杂聚磷酸钙生物陶瓷在SBF中溶解特性

在聚磷酸钙生物陶瓷中添加氟离子,研究氟离子对聚磷酸钙陶瓷微观构造及其溶解特性的影响。以氟化氨作为掺杂试剂,通过掺杂不同含量的氟,研究其在生物模拟体液中的溶解特性,如溶解速率、表面特性等。研究表明,通过添加氟元素可以改变聚磷酸钙的溶解特性,添加一定量氟的聚磷酸钙陶瓷具有在骨组织工程中作为骨修复材料在临床应用的可能性。

氟掺杂纳米氧化钛的制备及日光敏催化活性的研究

为开发对太阳光的可见光区进行响应的光催化剂,以三氟乙酸为氟掺杂剂,采用简易溶胶-凝胶法制备氟掺杂TiO2,并以2,4-DCP为典型污染物,检验其可见光催化活性。利用XRD、XPS、UV-Vis漫反射吸收光谱等手段表征光催化剂。结果表明,氟掺杂能提高TiO2的结晶度,并抑制晶相从锐钛矿型向金红石型的转变。掺入TiO2的氟位于晶格O位点和晶格间隙,替代氟和间隙氟掺杂TiO2的光吸收均发生明显的红移,并有较高的吸收强度。适量的F掺杂,引起适量的氧空缺和Ti3+,增强氧化钛的光催化活性。

氟掺杂VO_x/TiO_y低温选择性催化还原催化剂的制备及其性能

通过溶胶-凝胶法制得氟掺杂氧化钛载体,然后负载活性组分氧化钒,制得了不同氟掺杂量的氧化钒/氧化钛催化剂,并对这些催化剂进行了活性测试和表征.结果表明:氟掺杂能大幅度提高催化剂的低温选择性催化还原(SCR)性能,且氟掺杂量为[F]/[Ti]=1.35×10-2时,催化活性最好;在453 K时,该催化剂对NO的脱除效率为61%,在483 K时,NO的脱除效率为97%;SO2和H2O对氟掺杂催化剂上的低温SCR反应存在协同抑制效应,且该抑制效应是可逆的;催化剂活性得到提高的原因在于,氟掺杂增强了活性组分氧化钒与载体氧化钛之间的相互作用,有利于提高催化剂的氧化还原性能,同时促进了超氧自由基的形成,有利于中间产物NO2-和NO3-的生成.

氟掺杂钛柱撑蒙脱石的制备及其除砷应用研究

利用四氯化钛为前驱体,制备了不同氟掺杂量的钛柱撑蒙脱石。通过X射线衍射、傅立叶转换红外光谱、透射电子显微镜及比表面积、孔隙度分析等手段对材料结构进行表征,并考察了不同氟掺杂量的钛柱撑蒙脱石对饮用水中微量砷的吸附作用。结果表明,氢氟酸掺杂量为20 m L的20HF-Ti-MMT形成了钛柱撑结构,材料中的锐钛矿型二氧化钛颗粒粒度分布均匀,结晶度好,材料颗粒均匀,晶型完整,稳定性良好,由于比表面积大和表面羟基含量多等特点对饮用水中微量砷的吸附效果较佳,砷吸附率最高为99.76%。

氟掺杂氧化锡薄膜载体材料在不同介质溶液中的电学稳定性

背景:在电化学基因芯片中,氟掺杂氧化锡(FTO)薄膜载体材料的化学修饰、DNA杂交反应等需要在不同的介质溶液中进行,而各种介质溶液腐蚀会对其性能产生较大的影响,甚至出现性能劣化或失效现象。目的:观察氟掺杂氧化锡薄膜载体材料在NaOH、NaCl、Na2SO4介质溶液中的电学稳定性。方法:利用相对电阻变化(ΔR/R)方法观察了氟掺杂氧化锡薄膜在温度分别为25℃和50℃、浓度为1mol/L的NaOH、NaCl、Na2SO4介质溶液中的电学稳定性。结果与结论:在3种介质溶液中,氟掺杂氧化锡薄膜在25℃的NaCl和Na2SO4溶液中ΔR/R值变化极小,而在25℃的NaOH溶液中ΔR/R值变化要远大于前两者;氟掺杂氧化锡薄膜在50℃的NaOH、NaCl、Na2SO43种介质溶液中ΔR/R变化值显示出了相同的变化规律,随着浸泡时间的延长,ΔR/R值发生了明显的迅速增大,薄膜导电性能快速下降;氟掺杂氧化锡薄膜在3种介质溶液中的电学稳定性从好到差依次为:NaCl>Na2SO4>NaOH。

氟掺杂和氧含量对Pr_2CuO_4物性影响的对比研究

通过真空条件下的固相反应法制备了电子型超导体Pr_2CuO_(4-x)F_x和其母体Pr2Cu O4-x。X射线衍射表明,制备的样品具有单相结构,杂相较少。磁测量的结果表明,在Pr_2CuO_(4-x)F_x中,0.04≤x≤0.16时具有超导电性,起始转变温度Tc=26 K。而Pr2Cu O4-x仅通过调节氧含量不能实现超导电性。并且通过氧含量控制和氟掺杂对Pr_2CuO_(4-x)F_x和Pr2Cu O4-x结构、磁性、电阻不同影响的对比研究发现,在Pr_2CuO_4中通过氟掺杂实现超导而通过控制氧含量不能实现超导的原因是氧空位或替代出现在不同的氧位上,并对相关机制进行了探讨。

氟掺杂改善Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2富锂锰基层状氧化物正极材料的长循环稳定性

针对富锂锰基层状材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(M为Mn、Co、Ni)存在着充放电循环性能差的缺点,采用溶胶-凝胶法制备氟掺杂Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_(2-x)F_x正极材料,以提高这种材料的长循环充放电性能。研究结果表明,氟掺杂材料的晶体结构与未掺杂材料相似,但氟掺杂明显改善了充放电长循环性能的稳定性。在125 mA/g电流密度下电池循环500次,掺杂5%F的Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_(1.95)F_(0.05)材料比容量保持率为79.2%,并且极大地抑制了放电平台电位的衰减,而未掺杂的Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2材料的比容量保持率仅为16%,其放电电位平台已经消失。这些结果表明氟掺杂能有效地抑制富锂锰基层状结构正极材料充放电过程中比容量和放电平台的衰减。

羟基磷灰石及氟掺杂对UO_2^(2+)的吸附性能研究

采用湿化学沉淀法合成粉末状羟基磷灰石(HA)和氟掺杂羟基磷灰石(FHA93和FHA200),通过红外光谱、X射线衍射、热失重分析及X射线光电子能谱进行表征,研究了其对模拟废水中UO2+2的吸附去除性能,考察了p H值、UO2+2初始浓度、吸附时间和温度等条件对羟基磷灰石和氟掺杂羟基磷灰石去除UO2+2的影响。结果表明:HA,FHA93和FHA200 3种吸附剂对UO2+2的最大去除率均在99.5%左右;吸附平衡数据符合Langmuir模型,吸附动力学数据与准二阶动力学方程较吻合;FHA200在p H值2~7范围内均有较高的UO2+2去除率;FHA93在60 min内达到饱和吸附量的98%;热失重分析和耐酸性实验测试结果表明FHA200有更好的热稳定性和耐酸性。因此,氟掺杂羟基磷灰石比羟基磷灰石更适合应用于含UO2+2废水处理。

氟掺杂富锂锰基层状正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)的合成及其性能

本研究以硫酸锰、硫酸钴、硫酸镍、碳酸钠和氟化铵为原料,通过共沉淀法结合高温煅烧法合成氟掺杂富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(1.92)F_(0.08)。通过扫描电子显微镜(SEM)对样品形貌进行观察,利用X-射线衍射(XRD)技术表征晶体结构,利用X-射线能谱仪(EDS)对样品元素分布进行测试,对材料进行恒电流充放电并研究其电化学性能。结果表明:氟掺杂后的富锂锰基正极材料微观形貌没有发生明显变化并保持层状结构;氟原位掺杂的样品在电流密度为1 C时循环65圈后,放电比容量为179 mAh/g,容量保持率为91.89%,高于未掺杂的样品87.5%,有效改善了材料的循环性能。