钠离子电池正极材料磷酸钒钠的碳包裹制备及钛掺杂改性研究

磷酸钒钠(Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3),简写为NVP)具有钠离子快速导体结构,被认为是很有前景的钠离子电池正极材料。但是NVP的低电子导电性以及循环过程中大的结构变化阻碍了其商业化应用进程。通过在NVP中引入导电碳载体以及进行微量的钛掺杂,显著提升了其电子和离子导电性。碳载体可以改善其电子导电性,同时为其体积变化提供了有效的缓冲;而微量钛掺杂一方面可以提升晶体结构的稳定性,同时加快了离子扩散和传输。碳包裹和钛掺杂的协同效应极大地改善了磷酸钒钠正极的电化学性能,在恒电流充放电测试中,0.1 A·g^(-1)电流密度下循环100周后,其可逆容量可以达到111.7 mA·h·g^(-1);在倍率测试中,在10.0 A·g^(-1)电流密度下,可逆容量可以达到85.3 mA·h·g^(-1)。

物理气相传输法制备SiC单晶中碳包裹物研究(英文)

使用物理气相传输方法(PVT)生长出3英寸4H-SiC单晶。在生长过程中通过在粉料表面放置分布有多个贯穿孔的石墨片,在粉料表面有意引入具有一定分布规律的碳颗粒。在生长后的单晶中能够观察到与石墨片贯穿孔分布相似的包裹物分布。通过对实验结果分析,提出了碳包裹物的形成机制,作者认为生长过程中生长腔内产生的碳颗粒是单晶中碳包裹物的重要来源。并根据该分析进一步提出了减少PVT方法制备SiC单晶中碳包裹物的方法。

碳包裹纳米Co粒子的制备及其磁性

采用离子交换树脂(D113)经过与Co二价离子交换后形成含金属的前驱体(Co/D113),经热解制备碳包裹纳米Co粒子。TG分析表明,Co/D113的热稳定性要强于D113。XRD、TEM结果表明,在400～700℃热解Co/D113可获得碳包裹面心立方结构(fcc)的纳米Co粒子,而且纳米Co粒子的粒径随热解温度的升高而增大。室温磁性能测试结果表明,400～700℃热解产物的矫顽力Hc均远大于相应的块体材料,并与产物中纳米Co粒子的尺寸有关;所有热解产物的比饱和磁化强度Ms小于相应的块体材料,并随其中纳米Co粒子尺寸的增大而增加。

碳包裹纳米铁粒子的制备及其磁性研究

以离子交换树脂(D113)为碳源,与二价铁离子交换后形成含金属的前驱体(Fe/D113),经400～700℃热解制备了碳包裹纳米铁粒子.用XRD、HRTEM等技术对热解产物的形貌和结构进行了分析表征,初步分析了其形成机理并用VSM研究了热解产物的磁性能.结果表明:Fe/D113的热稳定性要强于D113;400～700℃的热解产物中铁的晶体结构与热解温度有关,且热解产物中的纳米铁粒子的粒径随热解温度的升高而增大.磁性能研究表明,400℃热解产物具有超顺磁特性,500～700℃热解产物的矫顽力Hc均远大于相应的块体铁,并与产物中纳米铁粒子的尺寸有关;所有热解产物比饱和磁化强度Ms小于相应的块体材料,并随其中纳米铁粒子尺寸的增大而增加.

碳包裹纳米(Fe,Ni)粒子的制备与磁性

采用D113离子交换树脂与Ni2+、Fe2+交换后形成含金属的Fe-Ni/D113前驱体,经热解制备碳包裹纳米FeNi合金粒子。TG分析表明,Fe-Ni/D113的热稳定性要强于D113。XRD、TEM测试结果表明,在400、500、600和700℃热解Fe-Ni/D113均可获得碳包裹纳米FeNi合金粒子,而且纳米FeNi合金粒子的粒径随热解温度的升高而增大。室温磁性能测试结果表明,400℃热解产物具有超顺磁特性,500、600和700℃热解产物的矫顽力Hc均远大于相应的块体金属,并与产物中纳米FeNi合金粒子的尺寸有关;所有热解产物比饱和磁化强度Ms小于相应的块体材料,并随其中纳米合金粒子尺寸的增大而增加。

低温热解二茂铁制备碳包裹纳米铁及其结构

以二茂铁为碳源和铁源在100 mL不锈钢高压釜中经520℃直接热解制备碳包裹纳米铁。研究不同反应物量对热解产物的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对热解产物的物相、形貌和结构进行分析。结果表明:二茂铁520℃热解碳产物以无定形炭和Fe3C相为主。当二茂铁的量为1 g时,热解产物是蜂窝状的多孔炭,热解产物的碳产率为0.18 g,无碳包裹纳米铁生成。当二茂铁量分别为2 g、3 g和4 g时,其形貌呈弯曲、螺旋状以及颗粒状等,热解产物中碳包裹纳米铁分别为0.38 g、0.62 g和0.95 g。

爆炸法合成碳包裹铁和钴纳米颗粒

以苦味酸/二茂铁和苦味酸/乙酸钴为爆炸物,通过热引发方式使其在不锈钢耐高压容器中发生爆炸反应来制备碳包裹铁和碳包裹钴纳米颗粒.采用TEM,HRTEM和XRD等分析方法对包裹型颗粒的形貌、尺寸、微观结构及中心颗粒的物相结构进行表征.苦味酸/二茂铁的爆炸所得碳包裹铁纳米颗粒的粒径分布非常窄(5～20nm),被包裹的中心铁颗粒多为圆球形单质铁,呈体心立方结构.苦味酸/乙酸钴爆炸产生的碳包裹钴纳米颗粒的粒径在10～60 nm范围内,被包裹的中心钴颗粒星圆球形或圆锥形,为具有面心立方结构的单质钴.

碳包裹纳米铁、镍及铁镍合金粒子的制备及其吸波性能

以聚丙烯酸阳离子交换树脂(PAA)为碳源,与铁、镍二价离子交换后形成含金属的前驱体(M/PAA),经500℃热解制备碳包裹纳米铁、镍及其合金粒子。采用TG研究了前驱体PAA和M/PAA的热解特性;采用XRD、HRTEM等对热解产物的形貌和结构进行了分析表征,并采用弓形法测试了热解产物对电磁波的吸收性能。结果表明,M/PAA的热稳定性强于PAA;500℃热解M/PAA可获得粒径为10～35nm的碳包裹纳米铁、镍及其合金粒子。以碳包裹纳米铁、镍和铁镍合金粒子为吸收剂(质量分数为50%),石蜡为粘结剂,涂层厚为2mm时,碳包裹纳米铁粒子的吸波性能最好,在11.7GHz频率时吸收峰值R_(min)为-10dB,频宽△dB可达6.0GHz。

碳包裹纳米铁镍合金粒子的制备及其磁性研究

介绍了碳包裹纳米铁镍合金粒子的制备方法,用XRD、HRTEM等对热解产物的形貌和结构进行了分析表征,并用V SM研究了热解产物的磁性能。

碳包裹非贵金属催化剂的制备及其在催化加氢中的应用

实现非贵金属催化剂在加氢反应中的广泛应用对工业催化领域具有重要意义,新型碳包裹非贵金属催化剂因其优异的结构稳定性和催化加氢性能而备受关注。本文综述了近年来碳包裹非贵金属催化剂及其制备方法的研究进展,归纳总结了不同制备方法对碳包裹结构的影响以及其优缺点,并介绍了碳包裹非贵金属催化剂在硝基类芳烃、羰基类芳烃、苯酚、喹啉加氢以及费托合成等加氢反应中的催化性能以及稳定性表现。文中提出:目前该催化剂亟需解决的问题是实现金属粒子尺寸以及碳壳结构的可控调变,今后的一个研究方向是进一步探索能够简便调节催化剂结构并且经济可行的制备方法。

碳包裹对Fe_3O_4纳米颗粒稳定性的影响

纳米材料晶粒尺寸的变化会直接导致材料相结构的变化,从而限制材料的应用,如何提高纳米材料结构的稳定性随之成为纳米材料发展和应用中的关键问题之一.为了研究碳包裹对Fe_3O_4纳米颗粒稳定性的影响,本文先采用水热法制备出17~20 nm的Fe_3O_4纳米颗粒作为前驱体,再以油胺作为溶剂,通过球磨法在Fe_3O_4粒子表面包覆一层碳涂层,合成Fe_3O_4@C复合纳米颗粒.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和综合物理测试系统对样品的形貌尺寸和结构性能进行表征.结果表明,碳包裹有效地阻止了纳米颗粒的团聚,增加了纳米材料的分散性,使得Fe_3O_4纳米颗粒向Fe_2O_3转变的起始转化温度提高了50℃,即使在空气中经过350℃焙烧和在高真空下进行300~900 K的测试,结构也并未发生变化.

双碳包裹磷酸钒钠的合成及电化学性能研究

聚阴离子型磷酸钒钠正极具有原料储量丰富、成本低和对环境友好的特点,具有十分稳定的钠离子超导体结构,其NASICON结构骨架形成了稳定的容钠位,并且开放的三维离子迁移通道有利于改善钠离子的扩散,是钠离子电池理想的正极材料。然而磷酸钒钠较低的电子导电性以及循环过程中结构的变化会导致较大的电极极化和晶体结构的变形,对磷酸钒钠的循环性能不利。为了改善磷酸钒钠的电子导电性以及缓解其在循环过程中的体积/结构变化,通过结合溶胶-凝胶以及原位聚多巴胺包裹的方法,引入柠檬酸和聚多巴胺,原位转化为多孔碳和氮掺杂碳,形成基于双碳包裹的磷酸钒钠。研究结果表明,双碳包裹结构能够提供高电子导电性以及足够的缓冲介质,该双碳包裹的磷酸钒钠表现出良好的电化学性能,在0.1 A∙g^(−1)的电流密度下可逆比容量可达到99.7 mAh∙g^(−1),在10.0 A∙g^(−1)电流密度下循环2000周后可逆比容量依旧高达76.1 mAh∙g^(−1)。因此,双碳包裹对于提升磷酸钒钠电极性能的有益作用,为改善聚阴离子型正极材料的电化学性能提供借鉴。

碳化细菌纤维素包裹铜的制备及电化学催化性能的研究

以硫酸铜为铜源,细菌纤维素(BC)为碳源,通过原位还原和高温热解的方法制备了碳化细菌纤维素包裹铜纳米粒子(CBC/Cu)。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)对结构和微观形貌进行了表征。用CBC/Cu修饰的玻碳电极作为工作电极,用循环伏安法测试对硝基苯酚在碱性水溶液中的电化学行为,与裸玻碳电极相比较,结果表明该修饰电极具有良好的电化学催化性、高稳定性和重现性。

磷酸锰铁锂正极材料研究进展

作为锂离子电池正极材料之一,磷酸锰铁锂具有能量密度大、安全性好、成本较低等优点,被认为是磷酸铁锂理想的升级品。但是,磷酸锰铁锂较低的电导率和Li^(+)扩散系数限制了其商业化应用。介绍了磷酸锰铁锂材料性能,总结了高温固相法、共沉淀法、溶胶凝胶法、水热/溶剂热法等合成方法的优缺点,综述了碳包裹、纳米化及形貌控制、离子掺杂等改性策略,指出磷酸锰铁锂材料应具有一个合适的锰铁原子数量比;在总结前人研究成果的基础上,展望了未来磷酸锰铁锂正极材料的研究方向。

阿尔泰铁木尔特铅锌矿床的碳质流体组合及其地质意义

铁木尔特铅锌矿是阿尔泰克兰盆地内最主要的 VMS 型矿床。矿床受控于阿巴宫—库尔提断裂,铅锌矿体分布于该断裂 NE 逆冲盘的下泥盆统康布铁堡组地层绿泥石英片岩、大理岩或层状矽卡岩中。矿体形态多呈透镜状、似层状,并整合产于变质岩系中,发育多个矿化层。金属矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿等。铁木尔特铅锌矿床晚期发育多金属硫化物石英脉,至少可识别出3个流体包裹体组合(FIA)。FI0为高盐度流体包裹体组合,主要为含子矿物的多相包裹体(L-V-S 型),部分为气液两相包裹体(L-V 型),局限于单个石英颗粒内,包裹体呈无序分布,或呈孤立的单个包裹体分布, 包裹体的最终均一温度322～422.5℃。FI1为次生的CO_2-H_2O 流体包裹体组合,主要由单相(L_(CO_2))和两相(L_(CO_2)-L_(H_2O))的富CO_2包裹体组成,呈线性分布,穿透石英颗粒边界,明显属于次生包裹体范畴、FI2为碳质(CO_2-CH_4)流体包裹体组合,广泛发育,包裹体主要由单相(L_(CO_2)、L_(CO_2-CH_4)或 L_(CO_2-N_2))、少量两相(LCO,-LH'O)富CO。包裹体组成,大小5μm～20μm,成群定向分布,穿透石英颗粒边界并切断 FI1,是晚于 FI1的次生包裹体组合,反映晚期较大的构造—流体活动。对 FI2的详细研究表明,L_(CO_2)型包裹体的 T_(mCO_2)=-63.3～-57.7℃,T_(hCO_2)=-27.5～+29.7℃;L_(CO_2-CH_4)型或 L_(CO_2-N_2)型包裹体的 T_(mCO_2)=-80.5～-65.5℃,T_(hCO_2)=-56.0～-25.0℃;L_(CO_2)-L_(H_2O)型包裹体 CO_2相的 T_(mCO_2)=-66.9～-60.9℃,T_(hCO_2)=-13.3～+2.3℃,包裹体的最终均一温度 T_(h,total)=243.1～361.1℃。铁木尔特次生碳质流体组合,萨热阔布金矿主成矿阶段、赛都—多拉纳含金剪切带中早期透镜状石英脉碳质流体组合,以及阿舍勒等矿床的次生碳质流体组合,都具有相似的流体性质,均为高密度的CO_2-CH_2-N_2流体,其来源与石炭—二叠造山作用主期的区域动力热流变质作用有关。

阿尔泰大东沟铅锌矿的碳质流体及其成因

大东沟铅锌矿是阿尔泰南缘泥盆纪克朗火山-沉积盆地的块状硫化物矿床之一,在石炭—二叠纪同造山的区域变质过程中,受到热液叠加改造作用,层状铅锌矿体发育脉状石英和矿化。本文对阿勒泰大东沟铅锌矿区石英脉中的包裹体进行了详细的岩相学和显微测温研究,估算出包裹体形成时的物理化学条件,并采用激光拉曼、同步辐射X射线荧光(SRXRF)对流体包裹体进行了成分测试。结果显示,石英脉中的包裹体主要为碳质流体包裹体,多以面状、带状分布,最低捕获温度在209～459℃之间,密度为0.75～1.15g/cm3,最低捕获压力在110～540MPa之间。初步研究表明碳质流体的来源与同造山的变质作用有关,而与海底喷流沉积无关。激光拉曼测试结果表明包裹体气液主要成分为CO2和N2。SRXRF测试碳质包裹体中金属微量元素显示低Cu、Zn、Pb,而富集Au。

利用包裹体中气体地球化学特征与源岩生气模拟实验探讨鄂尔多斯盆地靖边气田天然气来源

鄂尔多斯盆地上、下古生界地层包裹体气体与气藏中气体地球化学性质对比表明:上古生界气藏中气体与包裹体中气体地球化学性质相似,气藏中气体的地球化学性质能代表成藏初期气体的原始特征;而下古生界气藏中气体与包裹体中气体的地球化学性质差别很大,下古生界气藏中的气体与下古生界源岩模拟生成气体也有非常大的差别。因此,下古生界气藏中的气体不能代表来自下古生界源岩产生天然气。结合前人关于奥陶系源岩的模拟生成天然气、包裹体中气体以及靖边气田天然气的地球化学特征,提出来源于奥陶系的天然气应具有δ13C1<-38‰、δ13C2<-28‰的特征。下古生界地层包裹体中气体与气藏中气体地球化学性质对比表明,下古生界气田天然气乙烷碳同位素的变化范围也比甲烷碳同位素的变化范围大很多,乙烷碳同位素不适合作为判断靖边气田天然气来源的标准。在此基础上,以上古生界天然气甲烷碳同位素的平均值(-32.90‰)与下古生界δ13C1<-38‰天然气甲烷碳同位素的平均值(-39.04‰)分别作为上、下古生界来源天然气甲烷碳同位素的界限值,通过简单计算认为靖边气田大约85%的天然气来源于上古生界煤系。

三江平原沼泽湿地开垦对表土有机碳组分的影响

土壤有机碳是土壤质量评价和土地资源可持续利用管理中必须考虑的重要指标,其质量和数量影响土壤的物理、化学和生物特征及其过程.但是,利用总有机碳来评价土地利用方式对土壤碳动态的影响,特别是在土壤中稳定有机碳背景较高的情况下,是非常困难的[1].因此,需要敏感性评价指标研究土壤有机碳动态.用物理方法把土壤有机质分为游离态轻组、包裹态轻组和重组等不同组分,对于准确评价土地利用变化影响土壤碳过程具有重要意义[2,3].