纳米级LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料制备及电化学性能研究

为有效抑制尖晶石锰酸锂的Jahn-Teller效应,改善其在高倍率充放电循环中容量衰减快的问题,采取熔盐燃烧法和不同焙烧温度成功制得LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)样品。实验结果表明,Ni掺杂和不同的焙烧温度没有改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,随焙烧温度升高,结晶性增加,颗粒尺寸增大,逐渐由纳米级变为亚微米级。在优化焙烧温度650℃下制备的样品电化学性能最优,5C下初始放电比容量及500次循环后容量保持率分别为100.8 mA·h/g和80.0%,更高倍率(10C)下500次循环容量仅衰减7.5%。动力学性能测试结果表明,其具有较大锂离子扩散系数(3.26×10^(-16)cm^(2)/s)和较小表观活化能(25.67 kJ/mol)。Ni掺杂和不同的焙烧温度抑制了LiMn_(2)O_(4)材料的Jahn-Teller效应,提高了材料的倍率性能和循环寿命。

纳米磁性Ag_(2)S/CoFe_(1.95)Y_(0.05)O_(4)的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法制备了纳米CoFe_(1.95)Y_(0.05)O_(4)尖晶石催化剂,在制备Ag_(2)S的过程中采用简单的化学方法制备了异质结Ag_(2)S/CoFe_(1.95)Y_(0.05)O_(4)复合光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)对所制备Ag_(2)S/CoFe_(1.95)Y_(0.05)O_(4)进行结构和形态的表征。在可见光照射下降解甲基橙(MO)水溶液,考察制备的光催化剂的光催化活性。结果表明,Ag_(2)S/CoFe_(1.95)Y_(0.05)O_(4)降解甲基橙水溶液的一级动力学常数分别是Ag_(2)S和CoFe_(1.95)Y_(0.05)O_(4)的2.87倍和4.39倍。此外,通过外加磁场可快速从溶液分离出Ag_(2)S/CoFe_(1.95)Y_(0.05)O_(4)复合材料。循环降解实验表明,Ag_(2)S/CoFe_(1.95)Y_(0.05)O_(4)复合材料在光降解过程中具有稳定的降解能力和晶体结构,可循环利用并高效降解有机污染物。

高性能SOFC薄膜氧电极La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(1.95)的制备及性能评估

使用对称氧电极电池研究了La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(1.95)氧电极厚度与其电化学性能间的依赖关系。使用电化学阻抗谱测试方法在开路电压条件下测试了厚度为5μm~22μm的氧电极的电化学阻抗谱。同样制备并测试了不同厚度氧电极的燃料极支撑纽扣电池的电化学阻抗谱和循环伏安曲线。结果表明,随着氧电极厚度的变化,总极化阻抗Rp也随之变化。总极化阻抗来源于氧离子传输、氧表面交换和氧气的扩散过程;解析不同过程的阻抗可以发现,高频的氧离子传输过程与氧电极厚度的依赖性较弱;而氧表面交换过程和氧气的扩散过程与氧电极的依赖性强。通过优化氧电极的厚度能够优化氧电极的电化学性能;当氧电极为12μm时,其阻抗值达到最小值;750℃为0.034Ω·cm^(2。)基于此,在800℃、燃料气为3vol.%H_(2)O+97vol.%H2条件下,燃料极支撑纽扣电池(NiO-YSZ||YSZ||20GDC||LSCF-10GDC)的最大功率密度达到1098 mW·cm^(-2)。由于所获得电池氧电极的最优厚度仅为目前同类电池氧电极厚度的约一半,提出可商业化电池的“高性能薄膜氧电极”概念。

LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_4的合成及其对Li^+的离子交换热力学

以乙酸锂、乙酸锰和乙酸镍为原料,采用溶胶-凝胶法合成出掺镍的尖晶石型锂锰氧化物LiNi0.05Mn1.95O4.用0.5mol·L-1的过硫酸铵对其进行酸改性后制得锂离子筛(记作LiNiMn-H).经测定LiNi0.05Mn1.95O4在酸改性过程中Mn2+的溶出率仅为0.31%(w,质量分数),LiNiMn-H对锂离子的饱和交换容量达5.29mmol(36.72mg)Li+/g离子筛.测定了15、25、35、45℃LiNiMn-H在H+-Li+体系吸附锂的离子交换等温线,并利用Pitzer电解质溶液理论计算出该离子交换体系的活度系数,得到H+-Li+交换的平衡常数Ka,△Gm、△Hm和△Sm等热力学参数.结果表明,Ka随温度的升高而降低,LiNiMn-H对Li+的选择性大于原来可交换阳离子(H+)的选择性,吸附锂的过程是自发过程(△Gm<0),该离子交换反应是放热反应.

Tb_(0.3)Dy_(0.7)Fe_(1.95)单晶的应用研究

用提拉法磁悬浮冷坩埚技术生长的 RFe2 (Tb0 .3Dy0 .7Fe1 .95)单晶材料 ,其室温下的饱和磁致伸缩系数 λs 可达2× 10 - 3以上 ,优于同成份的定向结晶材料。采用高性能 Tb0 .3Dy0 .7Fe1 .95单晶材料 ,通过优化微位移致动器的机械、磁路参数 ,研制出具有非水冷结构的新型微位移致动器。

LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_4的合成及对Li^+的离子交换动力学

用溶胶-凝胶法合成出尖晶石结构的LiNi0.05Mn1.95O4,用0.5mol·L-1过硫酸铵对其进行改型,制得锂离子筛LiNiMn-H。LiNiMn-H对Li+的饱和交换容量达5.2mmol·g-1。用缩核模型(Shrinking-Core Model)处理该离子交换的反应动力学数据得到LiNiMn-H吸附Li+时离子交换反应的控制步骤是颗粒扩散控制(PDC),同时得到了该实验条件下锂离子筛LiNiMn-H吸附Li+的动力学方程和颗粒扩散系数De。

PAni-Co_(0.5)Zn_(0.5)Nd_(0.05)Fe_(1.95)O_4纳米复合材料的制备及电磁损耗

采用原位聚合法制备了平均粒径约为80nm的聚苯胺(Polyaniline,PAni)-Co0.5Zn0.5Nd0.05Fe1.95O4纳米复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等检测技术对其结构、形貌、电磁及微波吸收性能进行了研究.结果表明,在12.4～18.0GHz测试频率范围内,复合材料的介电损耗角正切(tanε)在0.22～0.34之间,磁损耗角正切(tanμ)在0.27～0.35之间.在频率为9.5GHz处,反射损耗达到最大值-7.31×10-29C·m,频带宽为4.5GHz.

La_(1.95)Sr_(0.05)Mo_2O_9固体电解质的电性质

采用溶胶-凝胶法合成了La1.95Sr0.05Mo2O9固体电解质材料,采用SEM,XRD,交流阻抗谱、气体浓差电池、氧泵等方法对样品进行了表征.结果表明,制得的样品为立方结构;在600～1000℃下氧浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好,氧离子迁移数为1,表明该陶瓷样品在该温度下氧气气氛中为一纯氧离子导体;离子电导率随温度升高而增大,1000 ℃时达到最大值0.12 S·cm-1.高于相同条件下母体的电导率(0.03 S·cm-1).

用溶胶-凝胶法在LiCo_(0.05)Mn_(1.95)O_4表面包覆Al_2O_3

首次以异丙醇铝为原料,采用溶胶凝胶法在LiCo0.05Mn1.95O4表面包覆了一层稳定的Al2O3膜。用X射线衍射、扫描电镜及其能谱对包覆前后LiCo0.05Mn1.95O4的结构进行了表征,并测试了样品在常温(25 ℃)和高温(55 ℃)时的电化学性能。研究表明,经Al2O3包覆处理后的LiCo0.05Mn1.95O4有效抑制了LiCo0.05Mn1.95O4与电解液之间的恶性相互作用,降低了Mn的溶解,稳定了LiCo0.05Mn1.95O4的结构,改善了LiCo0.05Mn1.95O4的循环性能。并研究了Al2O3不同包覆量对LiCo0.05Mn1.95O4电化学性能的影响,以Al2O3包覆量为0.5 %(质量百分数)的CAl0.5样品的循环性能较优。

粉末烧结法制备Al/Tb_(0.3)Dy_(0.7)Fe_(1.95)磁致伸缩复合材料

采用粉末烧结法制备了Al/Tb0.3Dy0.7Fe1.95磁致伸缩复合材料,研究了烧结温度对烧结体的显微结构、相组成、磁致伸缩、抗压强度等性能的影响。研究结果表明,600℃烧结时,烧结体中仍主要存在Al与GMM合金相,烧结获得较理想的相分布状态。随着烧结温度的增加,复合体中非GMM相越来越多,原始相减少。当1200℃烧结时,烧结体中主要存在杂相,已几乎没有GMM相。随着烧结温度的增加,复合材料的λs和抗压强度明显下降,烧结温度为600℃时,烧结体的λs和抗压强度最大,分别为405×10-6和61.71MPa。其不足是,复合材料仍呈现明显的脆性特征。

Tb_(0.27)Dy_(0.73)Fe_(1.95)合金定向凝固时的固液界面形貌与择优取向

在自制的超高温度梯度定向凝固装置中,通过对Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金定向凝固条件和固液界面形貌及晶体生长取向间的关系进行分析,发现Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金定向凝固时发生胞枝转变的的凝固条件为GL/V值介于9.60×102K.s/mm2～10.45×102K·s/mm2之间.固液界面形貌与晶体取向间有明显的对应关系,固液界面形貌为胞状晶或无侧向分枝的树枝晶时其择优取向为〈110〉,结晶形貌为树枝晶时其择优生长方向为〈112〉,而在胞-枝转变区晶体为〈110〉,〈112〉,〈113〉等多种取向的混合.当Tb0.27Dy0.73Fe1.95合金以较低的晶体生长速率定向凝固时易产生〈110〉择优生长方向,并且产生〈110〉择优生长方向时的晶体生长速率范围随温度梯度的增加而扩大.

水热法合成Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(1.95)及其光催化性质研究

采用水热法合成了花状Ce0.9Gd0.1O1.95纳米粉,通过X射线衍射、红外光谱、场发射扫描电子显微镜测试手段对产物进行了表征,探讨了其生长机制,以亚甲基蓝的光降解为模型反应,研究其光催化性能。结果表明,以甲酸为介质,110℃的水热条件下合成的纳米Ce0.9Gd0.1O1.95颗粒经800℃煅烧后具有萤石结构,平均晶粒尺寸为21.6 nm,花状形貌;由于Gd3+的掺杂,纳米Ce0.9Gd0.1O1.95对亚甲基蓝紫外光催化性能强于未掺杂的CeO2。该合成方法简单易行,对纳米Ce0.9Gd0.1O1.95的形貌控制起到了启示作用,所得的花状纳米Ce0.9Gd0.1O1.95在光催化领域有着重要应用价值。

不同原料对锂离子电池正极材料LiCo_(0.05)Mn_(1.95)O_4的晶体结构及电化学性能的影响

采用高温固相法,用不同的Li源(LiNO3、LiCO3、LiOH.H2O)和Mn源(CMD、MnCO3、Mn(Ac)2.4H2O、EMD)分别合成了LiCo0.05Mn1.95O4样品,并结合XRD、SEM和电化学性能测试等手段,研究了不同原料对锂离子电池正极材料LiCo0.05Mn1.95O4的晶体结构、外观形貌和电化学性能的影响。

锂离子电池正极材料LiCu_(0.05)Mn_(1.95)O_(3.9)F_(0.1)的结构与电化学特性(英文)

以溶胶-凝胶法合成了阴阳离子复合掺杂尖晶石型锰酸锂正极材料LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1,XRD表征合成产物具有良好的尖晶石结构;SEM测试表明所合成产物的颗粒达到了亚微米级,且分布均匀,形貌较好。以该物质作为锂离子电池的正极材料组装成扣式电池,经充放电循环测试可知:LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1材料比LiMn2O4正极材料能够更好地抑制电池的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出很好的电化学可逆特性。

Al/Tb_(0.30)Dy_(0.70)Fe_(1.95)复合材料的制备与性能研究

采用真空粉末烧结法,制备了Al/Tb0.30Dy0.70Fe1.95复合材料,研究了该复合材料的物相、组织结构以及磁致伸缩性能,并对Al的加入量对复合材料的结构与性能的影响规律进行了探索。研究结果表明:烧结制备的Al/Tb0.30Dy0.70Fe1.95复合材料为多相结构,主要存在ReFe2、Al7ReFe5、Al2Re、Al3Re等相,随着Al的体积分数的增加,复合体中非GMM相渐渐增多,而GMM相则相应地减少,复合体内已不存在Al相;随着Al的体积分数的增加,复合材料的磁致伸缩系数λ起初略有上升,后明显下降,与纯GMM合金相比,Al/Tb0.30Dy0.70-Fe1.95复合材料的磁致伸缩性能均较差,当Al的体积分数为20%时,Al/Tb0.30Dy0.70Fe1.95复合材料的磁致伸缩系数约为合金的一半,为512×10-6;在GMM合金中适当增加廉价的Al元素后,可保持一定的磁致伸缩性能,还可以减少稀土等昂贵金属的含量,降低了成本。

CeFe_(2-x)In_x合金磁性研究与CeFe_(1.95)In_(0.05)合金磁相变临界参数分析

通过等温磁化曲线和等磁场变温曲线测量与标度理论,系统研究了CeFe_(2-x)In_x合金的磁性和CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的磁相变临界参数.结果表明:用2.5 at.%的铟替代CeFe_2合金中的铁并不能使合金中的反铁磁态在低温下完全稳定,低场下在2—80 K均能观察到反铁磁相振荡; CeFe_2与CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的顺磁-铁磁二级相变居里温度均在230 K附近;在0—5 T磁场范围内, CeFe_(1.95)In_(0.05)合金居里温度处的最大磁熵变为3.13 J/(kg·K),相对制冷量为151.3 J/kg.通过不同方法得到的具有高度自洽性的磁相变标度临界参数均表明CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的磁相互作用可以用基于短程相互作用的3D-Ising模型来描述.

LiCo_(0.025)M_(0.025)Mn_(1.95)O_4的合成及性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了尖晶石型LiMn2O4及其掺杂改性的LiCo0.025M0.025Mn1.95O4(M=Mg,Cr,Ni)正极材料。通过X射线衍射对材料的晶体结构进行了分析,通过恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗测试技术对材料的电化学性能进行了测试。实验结果表明,所制备的材料LiMn2O4和LiCo0.025M0.025Mn1.95O4(M=Mg,Cr,Ni)均具有良好的尖晶石结构,其中材料LiCo0.025Ni0.025Mn1.95O4的电化学性能最佳。以0.2C倍率循环充放电,首次放电比容量可达119.94mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在117.78mAh/g以上,容量保持率为98.20%。

合成温度对LiMn1.95Mg0．05O4结构与性能的影响

用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法在不同温度下合成了LiMn1.95Mg0.05O4正极材料。用X射线衍射、充放电测试以及电化学阻抗谱分析技术研究了不同合成温度对LiMn1.95Mg0.05O4结构和电化学性能的影响。结果表明:合成温度对LiMn1.95Mg0.05O4正极材料的晶相结构、电化学性能有显著影响,LiMn1.95Mg0.05O4尖晶石相的生成和长大与其合成的温度有密切的关系,合成的最佳温度为750℃;在750℃条件下合成的LiMn1.95Mg0.05O4具有较高的电化学活性和较好的晶相结构;高温合成有利于提高LiMn1.95Mg0.05O4正极材料的放电容量,低温合成有利于提高其循环性能。

磁感应强度和冷却速率对Tb_(0.27)Dy_(0.73)Fe_(1.95)合金凝固过程中取向行为的影响

实验研究了磁感应强度和冷却速率对Tb_(0.27)Dy_(0.73)Fe_(1.95)合金凝固过程中(Tb,Dy)Fe_2相取向行为及合金磁性能的影响.结果表明,将强磁场作用于Tb_(0.27)Dy_(0.73)Fe_(1.95)合金的凝固过程可以制备出(Tb,Dy)Fe_2相沿<111>取向的组织,同时显著提高了合金的磁致伸缩性能;通过提高磁感应强度可以在更快的冷却速率下得到<111>取向的组织;在4-10 T范围内,随着冷却速率的增加,(Tb,Dy)Fe_2相沿<111>取向所需的磁感应强度增加,而发生(110)取向的磁感应强度减小.随着冷却速率的增加,合金的饱和磁化强度增加,而强磁场的施加对合金饱和磁化强度的变化没有明显影响.(Tb,Dy)Fe_2相的取向行为受*Tb,Dy)Fe_3相取向行为的影响,且由磁晶各向异性能与磁场作用时间共同控制.

Ni_(0.5)Zn_(0.5)La_(0.05)Fe_(1.95)O_4铁氧体的制备与吸波性能研究

采用高分子凝胶法制备了Ni0.5Zn0.5La0.05Fe1.95O4铁氧体。当煅烧温度为600℃时,立方晶系尖晶石结构的Ni0.5Zn0.5La0.05Fe1.95O4相初步形成。掺杂稀土La后,Ni0.5Zn0.5La0.05Fe1.95O4铁氧体的吸波性能显著提高,吸收峰向高频移动,其电磁波反射率小于-10 dB的频宽可达2.7 GHz,最小反射率为-15.6 dB。