高载量钴离子掺杂MnO_(2)用于高性能锌离子混合电容器

通过恒流电沉积的方法在柔性碳布上制备了钴离子掺杂的MnO_(2),其负载量达到13.8 mg/cm^(2)。利用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectrometer,XPS)和电化学工作站等对材料的结构和性能进行表征,探究了钴离子掺杂对MnO_(2)电化学性能的影响。结果表明,当该电极与活性炭组装成液态锌离子混合电容器(zinc ion hybrid capacitors,Zn-HCs)时,Zn-HCs在2 mA/cm^(2)的电流密度下,面积比电容高达5883.0 mF/cm^(2),面积能量密度为3154.9μWh/cm^(2),与锌离子电池的能量水平相当。当该电极与活性炭组装成准固态柔性Zn-HCs时,Zn-HCs具有较好能量密度(在1 mW/cm^(2)的功率密度下达1351.1μWh/cm^(2))的同时具有优异的机械柔韧性,使Zn-HCs有望应用于新一代的柔性可穿戴设备。

微过充下三元镍钴铝锂离子电池的老化机理

电芯的不一致性及电量不均衡,会导致部分锂离子电池单体出现微过充现象,但此情况对于电池容量的影响未被完全揭示。在不同最高截止电压(4.2 V、4.3 V和4.4 V)下对三元镍钴铝(Li_(x)Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_(2))电池进行恒流充电循环老化实验,采用差分电压分析、电化学阻抗谱(EIS)等测试方法,探究高截止电压循环对电池老化的影响。随着最高截止电压的升高,电池老化速度加快,以2.5 A电流循环280次后,4.2 V、4.3 V、4.4 V下的容量保持率分别为90.30%、88.19%和86.19%。差分电压分析表明,容量衰减加速的原因是正极活性物质损失和活性Li+损失。EIS测试表明,微过充导致固体电解质相界面(SEI)膜阻抗略微升高,电荷转移阻抗升高,且程度随截止电压的升高而增大。

不同条件下Co^(2+)对锌电积的影响

Co^(2+)是湿法炼锌中重点关注的有害杂质之一。以含Co^(2+)的硫酸锌溶液作为模拟研究对象,整体研究含Co^(2+)的硫酸锌溶液中分别存在松醇油和Mg^(2+)时,Co^(2+)对锌电解的影响行为。结果表明,当电积液中不存在松醇油和Mg^(2+)时,Co^(2+)的存在造成了锌板的穿孔,出现了轻微“烧板”现象,需要将电积液中Co^(2+)浓度控制在0.6 mg/L以下。当电积液中加入0.21 g/L的松醇油时,Co^(2+)的含量对锌电积的不利影响比电积液中不存在松醇油时的影响更大,需要将电积液中Co^(2+)浓度控制在0.4 mg/L以下。当Mg^(2+)浓度分别为5 g/L和10 g/L时,需要将电积液中Co^(2+)浓度控制在0.4 mg/L和0.2 mg/L以下。当Mg^(2+)浓度为15 g/L时,电积液中的Co^(2+)应尽量除尽。

疏水性离子液体为溶剂对Co^(2+)和Cd^(2+)废水的萃取性能

研究了疏水性离子液体[Bmim]PF6(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)、[Hmim]PF6(1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)和[Omim]PF6(1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)对Co2+和Cd2+的萃取性能.结果表明,未加入螯合剂时,离子液体对Co2+和Cd2+的萃取率都很低.螯合剂的加入大大提高了离子液体对重金属离子的萃取性能,Co2+和Cd2+的萃取率分别由原来的2.06%和1.82%提高到96.37%和93.68%.不同螯合剂对离子液体萃取Co2+和Cd2+有一定的影响.离子液体碳链长度的增加有利于Co2+和Cd2+的萃取.与传统有机溶剂相似,离子液体萃取重金属离子过程中具有很强的pH摆动效应,当pH<2时,Co2+和Cd2+的萃取率几乎为0,而当pH>6时,Co2+和Cd2+的萃取率均大于90%.运用萃取过程中的pH摆动效应对Cd2+进行反萃取,实现了离子液体的回用.

钴离子(Co(2＋))掺杂TiO2纳米管阵列的光生阴极保护行为

应用电化学阳极氧化法在纯钛箔表面构筑TiO2纳米管阵列膜,借助离子交换法对纳米管阵列膜作钴离子(Co2+)掺杂.扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)观察膜层的形貌和晶型,紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、光电化学分别测试Co2+掺杂TiO2纳米管阵列在不同波长范围内的光电响应特性和光生阴极保护行为,考察Co2+掺杂量对TiO2纳米管阵列几何尺寸、形貌和光电性能的影响.结果表明,掺杂适量Co2+形成的杂化能级可有效窄化TiO2带隙宽度,并使光响应扩展至可见光区.Co2+掺杂TiO2纳米管阵列膜在400～650 nm波长范围有较强的光吸收,对403不锈钢光生阴极保护作用明显.

Co^(2+)离子在MgF_2和ZnF_2晶体中的各向异性g因子的理论研究

利用基于基团模型的 3d7离子在斜方对称中的高阶微扰公式计算了MgF2 和ZnF2 晶体中Co2 + 杂质中心的各向异性g因子 gx,gy 和gz.在计算中 ,考虑了共价效应 ,组态相互作用和斜方晶体场的贡献 ;而且与此相关的参量可由所研究的晶体的光谱和结构数据得到 .计算结果与实验符合较好 .

用废旧锂离子电池制备Cu^(2+)掺杂钴铁氧体

以废旧锂离子电池为原料,柠檬酸为凝胶剂,采用sol-gel法制备出一系列Cu2+掺杂钴铁氧体Co1-xCuxFe2O4,研究了Cu2+的掺杂量对钴铁氧体微观结构和晶态的影响。结果表明:用废旧锂离子电池可以制备出磁性能优良的Cu2+掺杂钴铁氧体;最适宜的Cu2+掺杂量x=0.15,制得的样品的饱和磁化强度Ms为65.41A·m2·kg-1,剩余磁化强度Mr为34.37A·m2·kg-1,矫顽力Hc为190.80kA·m-1。掺杂适量的Cu2+有利于样品的晶化和烧结的致密化。

Co^(2+)离子在CsMgCl_3晶体中的g因子和超精细结构常数研究

用基团模型的 3d7离子在三角对称下的高阶微扰公式计算了CsMgCl3 晶体中Co2 + 杂质中心的 g因子g∥ ,g⊥ 和超精细结构常数A∥ 和A⊥ .计算中 ,不仅考虑了基态和激发态间的组态相互作用效应 ,而且考虑了 3d7离子d轨道与配体 p轨道之间的共价效应 ,与这两种效应相关的参数可由所研究晶体的光谱和结构数据得到 .在考虑了键长与键角的微弱畸变后 。

离子交换树脂法去除PIA废水中Co^(2+)、Mn^(2+)的研究

研究了D001、D113、116三种离子交换树脂法去除精间苯二甲酸(PIA)废水中的Co2+、Mn2+时的交换性能和再生性能,结果表明:三种树脂均可有效去除废水中的Co2+、Mn2+,相同体积的湿树脂交换Co2+、Mn2+总量大小为D113>116>D001,再生后交换性能可恢复。

以一种新的钴(Ⅱ)与meso-四-(2-烷氧基苯基)卟吩生成的配合物为中性载体的碘离子选择电极的制备及性能

meso-四-（2-烷氧基苯基）卟吩[-（ROP）P]与金属离子Co（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）生成配合物，并以元素分析验证其组成，用以上配合物作为中性载体，制备了电位型离子选择性电极，电极膜组分的最佳配比用正交法选定。结果表明：在上述3种载体中[Co（Ⅱ）-（ROP）P]作为载体的电极对Ⅰ^-具有最好的电位响应特性。在pH3．0的磷酸盐缓冲体系中该电极具有最佳的电位响应，在1.0×10^-6～1．0×10^-1mol·L^-1浓度范围内呈近能斯特响应，斜率为-58．2mV／dec（25℃），检出限（3S／N）为8．0×10^-7mol·L^-1，用交流阻抗及紫外可见光谱技术研究了电极的响应机理。

CaTiO_3中Co^(2+)离子各向异性g因子的理论研究

利用基于离子簇模型的正交对称中3d7离子g因子微扰公式,计算了CaTiO3中Co2+的各向异性g因子gx、gy和gz,与此相关的晶场参量由杂质局部结构和重叠模型得到。研究发现,由于杂质Co2+与母体Ti4+存在电荷和离子半径的差异,将引起两个方向的键长发生5.6%的相对改变,从而导致明显的正交畸变。由此得到的g因子理论值与实验较为符合。

基于二硫化钼和钴基金属有机骨架的痕量汞离子电化学传感器

汞离子(Hg^(2+))具有高生物毒性,痕量的汞也会对生态环境质量和人体健康造成严重危害.本文基于二硫化钼(MoS_(2))和钴基金属有机骨架(ZIF-67)的复合材料MoS_(2)@ZIF-67制备了一种新型的电化学传感器,结合MoS_(2)的优异导电性与金属有机骨架的催化性能,复合材料MoS_(2)@ZIF-67可放大电化学信号,提高电极的电化学活性.利用Hg^(2+)能与DNA中胸腺嘧啶T结合形成T-Hg^(2+)-T双螺旋结构的原理,使用差分脉冲伏安法实现了对水环境中痕量汞的特异性检测.该传感器对Hg^(2+)检测的线性范围为0.01~10μg/L,检出限为5 ng/L,并表现出较好的选择性.采用该传感器对自来水样品进行加标回收检测,回收率为110%~119%,在痕量汞的检测中具有良好的应用前景.

从废旧锂离子电池中回收钴和铝的工艺

采用全湿法从废旧锂离子电池LiCoO2电极中回收钴和铝。采用10%NaOH溶液为浸出剂,溶解铝钴膜,浸液中的NaAlO2用H2SO4溶液中和,将铝以Al(OH)3形式沉淀,铝的回收率达93.5%。碱浸渣以2 mol/L H2SO4+30%H2O2溶液在60℃下浸出;以NaOH溶液调节酸浸液的pH至5,净化后,以饱和(NH4)2C2O4溶液沉钴,沉钴条件为60℃、pH=2、含钴溶液与饱和(NH4)2C2O4溶液体积比为1∶1.5,钴的回收率达96.3%。

从锂离子二次电池正极废料——铝钴膜中回收钴的工艺研究

根据锂离子二次电池正极废料———铝钴膜原料中LiCoO2 的性质 ,提出了LiCoO2 在硫酸、双氧水体系中的分解反应为 : 2LiCoO2 +3H2 SO4 +H2 O2 →Li2 SO4 +2CoSO4 +4H2 O +O2 ↑确定从中回收铝、钴的工艺流程为 :碱浸→酸溶→净化→沉钴。碱浸液中的铝用硫酸中和制取化学纯氢氧化铝 ,回收率 94 84 % ;钴以草酸钴的形式回收 ,产品质量达到赣州钴钨有限责任公司的草酸钴产品标准 ,直收率 95 75%。每处理 1t铝钴膜废料可获纯利 4 56万元。

掺杂钴对尖晶石LiMn_2O_4的影响

通过溶融浸渍、分段烧结的方法制得尖晶石型LiMn2 O4 、Li1+xMn2 -xCoyO4 ( 0≤x <0 .33 ,0≤y≤ 0 .2 5 )材料 ,并对材料进行了电化学性质、晶格参数和X射线衍射的研究。研究结果表明 ,元素钴的参与使得纯尖晶石型LiMn2 O4 电极对锂离子的反复脱嵌有了更强的承受能力 ,且循环稳定性能有明显提高 ,这归因于掺杂后 3价钴离子进入尖晶石结构的16c位 ,使结构趋于稳定 。

无钴镍基正极材料LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_2制备及性能研究

采用共沉淀-高温固相法合成正极材料LiNi0．7 Mn0．3 O 2,利用 X 射线衍射分析（XRD）表征其结构、扫描电子显微镜（SEM）表征其形貌、X 射线光电子能谱（XPS）表征其价态,最终确定了该材料最佳烧成温度为820℃.研究表明,该温度下合成的 LiNi0．7 Mn0．3 O 2具有典型的α-NaFeO 2型层状结构,颗粒形貌呈类球形且分布均匀；XPS 数据表明,LiNi0．7 Mn0．3 O 2中的 Ni 主要以＋3价形态存在,Mn 主要以＋4价形态存在.室温条件下以0．2 C 倍率在2．75~4．35 V 的电压范围内充放电,首次放电比容量高达188．9 mAh/g,70次循环后容量保持率为95．2％.

控制结晶法合成表面富含钴的尖晶石LiMn_(2-x)Co_xO_4

为了解决尖晶石LiMn2O4在高温下的容量衰减问题,制备出了表面富含钴的尖晶石LiMn2-xCoxO4。采用控制结晶工艺在Mn3O4颗粒表面包覆一层β Co(OH)2,以包覆Co(OH)2的Mn3O4为前驱体,与LiOH·H2O混合,在750℃下反应20h,合成表面富含钴的LiMn2-xCoxO4。X射线衍射分析表明,合成的LiMn2-xCoxO4为尖晶石结构,没有杂相。扫描电镜和能量散射光谱(EDS)的分析结果表明,该尖晶石LiMn2-xCoxO4为类球形,而且表面富含钴。这种表面富含钴的尖晶石LiMn2-xCoxO4在高温下仍然具有良好的电化学性能,在55℃下其首次放电比容量为101mAh·g-1,15次充放电循环之后,仍保持初始放电容量的99%。而尖晶石LiMn2O4在15次循环后,仅能保持初始放电容量的82%。

烧结温度对锂离子电池正极材料LiCoO_2结构与电化学性能的影响

LiCoO 2 for cathode of lithium ion battery has been prepared by evaporating a mixture solution of Li 2CO 3 and Co(CH 3COO) 2·4H 2O in molar ratio of 12 and sintering at different temperatures. The XRD, SEM and electrochemical measurements showed that the product obtained from sintering at 800 ℃ for 6 hours has regular spheroid distribution, small size and the best electrochemical property.

Co^(2+):BeAl_2O_4晶体的提拉法生长及光谱特性

应用提拉法,采用合适的化学组分配比和化料过程、以及选用适宜的固液界面温度梯度与生长速度等优化工艺条件,成功地生长出了初始Co2+离子掺杂浓度为0.15mol%、尺寸48×85mm2的优质Co2+:BeA l2O4晶体。测定了晶体的吸收光谱,观测到496与640nm二个主要吸收带,它们分别归属于八面体配位中Co2+的T1(4F)→4T1(4P)跃迁与四面体配位中Co2+的A2(4F)→4T1(4P)跃迁。从晶体的吸收光谱与呈现的粉红色颜色特征可推断大多数的Co2+离子取代BeA l2O4晶体中的A l3+,形成Co2+离子的八面体格位。研究了不同光波长激发下,晶体在可见光波段的荧光特征,观测到678nm波段的荧光发射,这归属于四面体格位中Co2+的电子从4T1(4P)到4A2(4F)能级的跃迁。

烧结气氛对无钴镍基正极材料LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_2性能的影响

采用共沉淀-高温固相法,控制烧结气氛制备出LiNi0.7Mn0.3O2.借助扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）、氧气分析仪、电池测试系统及电化学工作站对不同气氛条件下制备的LiNi0.7Mn0.3O2进行结构、形貌、固相反应过程氧气浓度变化、电性能和内阻的表征.研究结果表明,烧结过程存在2次明显吸氧阶段且全程通高纯氧制备的材料有更好的球形度,层状结构更完整,充放电性能及循环稳定性都更好,内阻也较小;在2.75~4.35V电压范围内,以0.2C进行充放电,其首次放电比容量高达191.0mAh/g,70周循环后容量保持率为95.2%.烧结过程中由一种气氛切换为另一种气氛比烧结全程不通气或通空气所制备材料的性能差,但其首次比容量都低于184.0mAh/g,70周循环后的容量保持率也都不足85.0%.