Ni^(3+)抑制具有阴离子氧化还原活性钠离子电池正极材料的电压衰减

由于钠资源丰富,钠离子电池在大规模储能方面显示出巨大的潜力。随着近年来研究的深入,在正极材料中引入适量的阴离子氧化还原可以有效地提升钠离子电池的能量密度,同时减少高成本过渡金属元素如V、Co和Ni等的用量。有研究表明,材料循环过程中不可逆的氧损失以及Mn^(4+)/Mn^(3+)氧化还原的激活,导致了层状氧化物正极材料持续的电压衰减。本工作通过在Na_(x)[Li,Ni,Mn]O_(2)基钠离子电池正极材料中引入Ni^(3+)作为Mn^(4+)/Mn^(3+)氧化还原屏障,利用Ni^(3+)/Ni^(2+)的氧化还原代替Mn^(4+)/Mn^(3+)的氧化还原,成功抑制了材料的电压衰减。电化学测试结果显示,改性材料在不损失容量的前提下,循环稳定性得到明显提升。X射线光电子能谱结果也验证了Ni3^(+)的引入有利于维持材料多周循环后Mn价态的稳定。

钠电层状正极中阴离子氧的氧化还原反应活性调控

钠离子电池正极候选材料中,基于钠的层状过渡金属氧化物因具有较高的能量密度、环境友好性以及较低的工艺成本,有望实现大规模工业化。然而,因为材料的电荷补偿过程完全依赖于过渡金属(TM)离子的阳离子氧化还原,从而制约了容量的进一步发挥。为了突破这一束缚,阴离子氧化还原成为提升层状氧化物能量密度的关键手段。本综述详细介绍了钠离子电池层状材料中阴离子氧化还原所具有的巨大优势,通过对几类阴离子氧化还原演化过程及机理进行讨论,揭示了其中的关键点,并利用掺杂与包覆等手段实现对阴离子氧化还原的电池材料的调控改性。最后,本文展望了层状金属氧化物正极在该领域的发展潜力,为钠离子电池技术的创新提供了新的思路。

全钒离子氧化还原液流电池电极活性物质的研究

介绍了以VOSO4 为原料 ,电解制备全钒离子氧化还原液流电池的正极活性物质V(Ⅴ )盐和负极活性物V(Ⅱ )盐 ,并用循环伏安法研究了它们在石墨电极上的电化学性质。结果表明 ,在硫酸溶液中 ,作为全钒电池的正极和负极V(Ⅴ ) /V(Ⅳ )和V(Ⅲ ) /V(Ⅱ )

浅谈氧化还原反应离子方程式书写的程序

能否正确书写氧化还原反应离子方程式，可以反映出学生对氧化还原反应基本概念和规律的理解与应用情况。如果在平时教学中，注重引导学生从反应的实际情况出发，分析氧化还原反应离子方程式的书写过程，积累书写的轻验和方法，并形成一定的程序，就能将习题中的新问题变成旧问题，帮助学生提高解题效率。

阴离子氧化还原反应对富锂锰基正极材料的影响及其改性策略

兼具高能量密度、高功率密度、长循环寿命性能的正极材料是当下电池储能材料研究的重点,也是储能市场的重要需求。富锂锰基正极材料(LRMO)因其极高的放电比容量(≥250 mAh/g)、较高的工作电压(4.2~4.5 V vs.Li/Li^(+))、低成本且环境友好等优点成为当下最具应用前景的正极材料之一。虽然金属阳离子和阴离子依次或同时进行的氧化还原反应使LRMO材料的容量超过了传统层状氧化物,但首次不可逆容量高、循环和倍率性能较差等一系列的问题阻碍了其工程化应用,这与材料中阴离子氧化还原反应紧密相关。本文首先介绍了LRMO材料的晶体结构,然后基于分子轨道理论,回顾了LRMO材料的能带结构与阴阳离子氧化还原反应的联系,总结了阴离子氧化还原反应对富锂锰基正极材料的影响,包括高容量、不可逆的氧流失、过渡金属离子迁移。同时,分别从过渡金属比例调节、表面修饰、离子掺杂三个方面总结了近些年国内外研究人员针对阴离子氧化还原反应造成的负面影响设计的改性策略。最后展望了LRMO材料理论研究与应用研究的大致方向。

钠离子电池层状过渡金属氧化物中阴离子氧的氧化还原反应活性调控

由于资源丰富、价格低廉等特点,钠离子电池逐渐成为储能领域的研究热点。然而,钠离子电池正极材料较低的比容量是限制钠离子电池发展的关键因素之一。近年的相关研究发现,基于过渡金属阳离子与晶格氧阴离子双重氧化还原反应的层状过渡金属氧化物具有高的比容量,是下一代高比能量钠离子电池的首选正极材料。因此,深入了解阴离子氧的氧化还原反应的结构基础及演化机制,对探索高容量电池正极材料有重要意义。本文讨论了钠离子电池层状过渡金属氧化物中阴离子氧的氧化还原反应活化原理、以及结构调控对激发晶格氧活性的影响,并展望了其未来的发展趋势和前景,以期为今后该类型正极材料的研究提供参考。

锂离子电池阴离子氧化还原正极材料研究进展

相比传统层状氧化物正极材料,阴离子氧化还原正极材料具有很高的充放电比容量,高比容量是氧阴离子参与氧化还原反应的结果,阴离子氧化还原型正极材料是近年来高容量正极材料的研究方向之一。归纳了电极材料氧化还原反应的基本过程,从分子轨道理论对阴离子氧化还原机制和构型不同的层状材料氧化还原过程进行了阐述。概括了不同改性手段(如阴离子掺杂或取代、调控阳离子比例、氧缺陷产生和表面包覆)对材料电化学性能的影响。对阴离子氧化还原反应今后的研究进行了展望。

Mg、Co共掺对钠离子电池正极材料中阴离子氧化还原过程的改性研究

钠离子电池具有潜在的高能量密度和明显的成本优势,近些年来受到广泛的研究和商业开发。其中,P2型层状氧化物材料因其制备简单、空气稳定性好而被认为是一种很有前景的正极材料,但实际可用可逆比容量较低。Mg掺杂可以触发阴离子氧O_(2)-/(O_(2))^(n-)的氧化还原反应,进而提供可观的容量。但在阴离子氧化还原过程中会产生不可逆相变,使其循环性能变差,并且充放电过程中存在着严重的电压滞后现象。本文采用Mg和Co共掺的手段来调节晶体结构和电子结构,提高比容量的同时,减少电压滞后,提升循环性能。优选得到了正极材料P2-Na_(0.67)Mg_(0.22)Co_(0.22)Mn_(0.56)O_(2),在1.5~4.5V的电压区间内,可逆比容量为198mAh·g^(-1)。相比于同体系的其他材料具有较好的循环稳定性和倍率性能,同时电压滞后现象得到明显改善,为设计新型层状氧化物正极材料提供了新思路。

阴离子氧化还原反应对富锂层状材料性能影响研究进展

富锂层状材料((1-x)LiMO2·xLi2MnO3)具有高的放电比容量和工作电压,低的成本,有希望成为下一代商业化的锂离子电池正极材料,但电压和容量衰减快、倍率性能差和氧气释放阻碍了其应用。针对该材料晶体结构和充放电机制的复杂性,从分子轨道理论的角度进行了阐述。概括了富锂层状材料改性研究工作(如离子掺杂、氧空位的形成和表面改性)对氧离子氧化还原反应的影响,并对相应的作用机制进行了阐述。展望了氧离子氧化还原反应调控富锂层状材料的发展方向。

钠离子电池层状氧化物正极材料研究进展

钠离子电池凭借资源和成本优势在大规模储能和低速电动车领域展现出极大应用前景.层状氧化物理论容量较高且易于合成,是目前最具应用潜力的钠离子电池正极材料之一.如何改善层状氧化物正极材料的循环稳定性并提升其能量密度是当前的科学前沿问题.首先,综述了层状氧化物正极材料的几种典型改性方法,从组分设计的角度,探讨了不同掺杂元素、不同掺杂位点对材料容量和循环寿命的影响,阐述了利用阴离子反应提供额外容量的基本原理,概述了提高阴离子氧化还原可逆性的掺杂策略;从结构设计的角度,介绍了复合相材料的制备、微观结构的设计和调控等方向的最新进展;从表面设计的角度,讨论了金属氧化物、磷酸盐等作为包覆层对改善材料稳定性和倍率性能的作用机制.最后,总结了层状氧化物储钠正极材料现阶段面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望,提出了新的研究思路.

钠离子电池P2-Na_(0.6)Li_(0.27)Mn_(0.73)O_(2)正极材料的W掺杂研究

钠离子电池P2型层状氧化物可以通过掺杂一些非活性金属元素(Li、Mg)激发阴离子氧化还原反应以提升容量。然而,阴离子氧化还原反应具有固有的不可逆性和动力学迟滞的缺点。此外,在高电压下还存在晶格氧的不可逆损失和电解液的过度分解,导致电池容量的快速衰减和放电电位的持续降低。本文采用高温固相法合成了不同质量比W掺杂的P2型层状氧化物Na_(0.6)Li_(0.27)Mn_(0.73-x)W_(x)O_(2)(NLMWO)。结合多种表征手段研究不同掺杂量的W元素对材料结构和电化学性能的影响。结果表明,W掺杂能够有效减少Na^(+)/空位有序,抑制了P2-OP4-O2的相变,提高Na^(+)的扩散速率。在2.0~4.6 V的电压范围内,0.5 C的倍率下,质量比1.0%W掺杂的改性材料Na_(0.6)Li_(0.27)Mn_(0.72)W_(0.01)O_(2)(NLMWO-1)循环100次的容量保持率为80%;在5.0 C的倍率下,NLMWO-1的平均放电比容量为92.6 mAh/g,是Na_(0.6)Li_(0.27)Mn_(0.73)O_(2)(NLMO)的1.5倍。研究结果表明,非活性金属掺杂是抑制不可逆阴离子氧化还原的有效手段。该工作为高容量、高稳定性钠离子电池正极材料的结构设计提供了可行的思路。

离子的胶体状态与其电化学储能极限

阳离子氧化还原化学是电化学储能技术中最核心的储能机理,如何高效快速利用氧化还原活性阳离子是发展兼具高功率密度与高能量密度储电技术的关键。处于胶体状态的阳离子可形成热力学平衡态和非平衡态,具有高反应活性和低离子迁移势垒,展现出独特的电化学特性。本文着重介绍氧化还原活性阳离子的胶体状态与其在电化学储能上的应用,并从热力学和动力学方面阐述其储能机理,以及活性胶体离子电极和超级电容电池的构筑。利用胶体的高比表面积、高离子吸附能力和荷电离子梯度分布等特性,创造性地构筑胶体超级电容电池,解决了现有电化学储能电极材料体系中高容量与高功率不能兼具的问题,同时开拓了胶体体系新的应用方向。

阴极间接电氧化媒质及其应用

综述了阴极间接电氧化的媒质 。

酶法制备蚕茧层抗氧化多肽水解液的研究

基于利用蚕茧层开发抗氧化剂的目的,采用mu ltifect neutral细菌中性蛋白酶酶解蚕茧层,并用铁离子还原/抗氧化力分析法(FRAP)测定蚕茧层酶解液总抗氧化能力,确定原料预处理的温度和时间;运用正交试验优化酶解条件,比较蚕茧层多肽与丁基甲基苯酚(BHT)和VC的总抗氧化能力。结果表明:蚕茧层在100℃水浴加热2h后,添加质量分数为7.0%的mu ltifect neutral细菌中性蛋白酶,55℃下,pH 6.5、底物质量浓度0.033 3 g/mL、酶解210 m in时的水解物总抗氧化能力最强。

黄山贡菊抗氧化活性成分提取工艺优化与HPLC MS分析

探讨黄山贡菊的抗氧化活性化学成分。以FRAP及DPPH法分析抗氧化活性,采用响应面法优化黄山贡菊抗氧化活性成分的提取条件。在乙醇浓度60%,液料比35∶1(mL/g),超声时间25 min的条件下,黄山贡菊提取物的总抗氧化能力为(2.134±0.011)mmol/L(RSD=1.97%,n=3),与预测值(2.010 mmol/L)吻合很好。总黄酮当量为7.88 mg芦丁/L的黄山贡菊提取物的抗氧化能力相当于2.87 mmol/L亚铁离子的还原力;总黄酮当量为25.85 mg芦丁/L的提取物的DPPH自由基清除率为94.81%。采用HPLC-MS分析黄山贡菊提取物的抗氧化活性成分,共鉴定出了113个化合物,含黄酮类化合物72个,绿原酸及衍生物7个、香豆素类8个。这些化合物可能是黄山贡菊具备抗氧化活性的物质基础。

离子嵌入电化学反应机理的理解及性能预测:从晶体场理论到配位场理论

配位场理论融合了晶体场的静电作用和分子轨道的共价作用于1952年首次被提出,是解析热力学、地质矿物学和电化学系统中的结构畸变、热力学性质和磁性等物理/化学问题的基础。其中对于近年来快速发展的单价/多价金属离子电池领域,其电极材料通常是含有d电子的过渡金属化合物,目前仍普遍存在对具有不同配位场过渡金属电极材料中离子脱嵌电压、比容量以及相结构稳定等微观结构/电荷转移性能调控机理认识的不足。本文从配位场理论方法出发并结合可直接计算电子分布及占据特性的第一性原理计算方法,对离子脱嵌电化学过程中决定电压的费米能级计算模型、衡量相结构稳定性的晶体场稳定化能计算公式、调控阴离子氧化还原活性的理论模型等进行了严格的推导。在此基础上,提出针对刚性带体系的电压调控和含不同周期过渡金属材料相结构稳定性预测等一系列电极能量密度/相稳定性改进策略,并成功设计出无过渡金属Li(Na)BCF_(2)/Li(Na)B_(2)C_(2)F_(2)正极及嵌入式反应无锂MX_(2)正极两种新型电极材料。本工作拓展了配位场理论在离子嵌入电化学中的应用,为从电子的能带调控角度设计高能量密度嵌入式电极材料提供了新思路。

睡莲花露主要成分及抗氧化作用

以‘蓝鸟’睡莲(Nymphaea ‘Blue Bird’)花露为材料,采用液相色谱-质谱(liquid chromatograph-mass spectrometer,LC-MS)法,分析睡莲花露的主要成分,同时采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-dipheny1-2-picrylhydrazyl,DPPH)法、铁离子还原/抗氧化能力(ferric reducing ability of plasma,FRAP)法、总抗氧化能力(total peroxyl radical-trapping antioxidant parameter,TRAP)法测定睡莲花露的抗氧化能力。代谢成分分析结果表明,睡莲花露的主要成份有葡萄糖酸、马来酸甲麦角新碱,单半乳糖甘油二酯,硫代异鼠李糖甘油二酯、1-十六酰-SN-丙三醇-磷酸胆碱、东莨菪内酯、威严仙皂苷C、葡萄糖醛酸、槲皮素、肌醇半乳糖苷和香豆素等多种物质。抗氧化能力测试表明,DPPH法中350μL睡莲花露的自由基清除率为(85.19±1.55)%;FRAP法中测定的睡莲花露抗氧化能力相当于6.35 mmol/L的FeSO_4的抗氧化能力;TRAP法中花露加入量与TRAP值呈线性相关,5μL的睡莲花露加入量其抗氧化能力相当于1.425 2 mmol/L的抗坏血酸钠。

“四步”快速书写离子方程式

溶液中进行的氧化还原反应离子方程式、电极反应式、双水解离子方程式等的书写，可以通过直接分析发生离子反应的微粒，直接快速进行书写，本文通过分析溶液中的反应物微粒和产物微粒，通过四步快速书写相应的离子方程式。

晋产毛建草茶中有效成分鉴别及抗氧化活性研究

目的是对代茶饮毛建草茶的提取物进行咖啡因及茶多酚的检测,并对其抗氧化活性能力进行研究。方法是运用水提法提取毛建草茶中的主要成分,对其分别用不同极性的溶剂依次萃取(石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇),利用铁离子还原/抗氧化能力分析(FRAP)法测定不同溶剂部位的铁离子还原能力,利用紫外分光光度法分析不同极性溶剂提取物中是否存在茶多酚与咖啡因。检测结果显示石油醚部中含有咖啡因,乙酸乙酯部中含有茶多酚。毛建草茶不同极性的萃取部都有一定的抗氧化能力,其顺序为:乙酸乙酯部>正丁醇部>水部>氯仿部>石油醚部。结论:毛建草茶中咖啡因的最佳提取剂是石油醚,茶多酚的最佳提取剂是乙酸乙酯。毛建草茶具有一定的抗氧化能力。

蒙药述达格-4抗氧化活性研究

通过建立蒙药述达格-4体外抗氧化活性测定方法,明确述达格-4的抗氧化作用。采用DPPH自由基清除率、FRAP法对Fe3+的还原能力、TEAC法对ABTS自由基的清除率及总抗氧化能力(T-AOC)试剂盒等综合评价述达格-4的抗氧化能力。结果显示,述达格-4浓度为0.32mg/mL时,DPPH自由基清除率为77.08%,IC50值为0.08982mg/mL;浓度为2.383mg/mL时,对Fe3+的还原能力最高,吸光度达到最大值0.734;浓度为0.321mg/mL时,对ABTS自由基清除率可达到99.77%,IC50值为0.1050mg/mL;200μL浓度为2.798mg/mL的述达格-4总抗氧化能力相当于0.8448mmol的Trolox。说明建立的方法适用于蒙药述达格-4体外抗氧化活性测定,且抗氧化活性能力大于黑枸杞,述达格-4有较强的抗氧化活性。