LaF3包覆改性提升LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料电化学性能的研究

高镍LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料因诸多优势,广泛应用于锂离子动力电池。进一步抑制材料不可逆相变,提升结构稳定性和电化学性能是材料大规模应用的关键。本文采用LaF3包覆改性材料。测试结果表明,LaF3包覆在材料表面形成了均匀的包覆层,且未改变材料的形貌和晶体结构。随包覆比例越大,包覆层越厚。LaF3包覆材料具有较好的循环和倍率性能,这是由于LaF3包覆层减少了脱锂态下材料对电解液的氧化,抑制了惰性层的形成,从而降低了循环过程中的阻抗。包覆比例为1. 0 wt%的材料性能较优,在3. 0~4. 3V电压范围、5. 0 C倍率下放电比容量为114. 3 mAh·g^-1,较原材料(90. 5 mAh·g^-1)提升显著;在3. 0~4. 6 V电压范围、1. 0 C倍率下循环100周之后,容量保持率可达84. 7%。

溶胶凝胶法制备LaF3超细粉的实验研究

采用La(CH3COO)3、NH4F为基本合成原料,通过单因素的实验方法考察了反应物的浓度、搅拌强度、滴加速度和溶液的PH对形成稳定LaF3溶胶的影响.其最佳的制备工艺条件为:La(CH3COO)3浓度为0.005mol·L-1(NH4F浓度为相应的La(CH3COO)3浓度的3倍),高速搅拌强度、滴加速率为60滴/min,NH4F溶液的pH值为6.此溶胶经过微波加热离心分离得到LaF3凝胶,凝胶经过微波加热烘干研磨,所制得的LaF3超细粉.经过X-ray和SEM证明,其纯度较高且平均粒径为250hm.

纳米LaF3块体材料的制备及表征

采用水溶液直接沉淀法制备了平均粒径为16.7nm,粒度均匀,近似球形的LaF3纳米粉体。采用真空高压固结法在真空度10-4Pa条件下常温加压至1GPa制备了纳米LaF3块体材料,相对密度达到92.3%。成型过程中纳米LaF3的晶粒尺寸没有发生变化。退火处理可以使块体的相对密度有一定提高,但是同时也使晶粒尺寸明显增大。

LaF3:Ce^(3+)荧光特性的研究

LaF3:Ce多晶中Ce3+的荧光发射谱由双峰带结构组成。Ce3+与其他稀土粒子共掺杂,Ce3+发射强度均降低,原因是一部分稀土离子(如Eu3+等)与Ce3+产生了电子转移;一部分稀土离子(如Er3+等)与Ce3+产生了能量传递。

Ge基底LaF3-ZnS-Ge高耐用中波红外增透膜

研究了LaF3材料的蒸发特性及其在2.5~12μm红外波段的光学常数,并将LaF3晶体作为低折射率材料在Ge基底上制备了中波红外3.7~4.8μm波段高耐用性增透膜。SEM照片显示,基于LaF3材料的高耐用性增透膜表面纳米晶粒分布均匀致密,表面光洁度高。利用傅里叶变换红外光谱仪测试了其光谱特性,在3.7~4.8μm波段,峰值透射率达到99.4%,双面镀膜平均透射率由47.7%提高到98.8%。牢固度、耐久性等环境试验结果显示,膜层在保持高的光学性能的同时还可以在较为严苛的恶劣环境中使用。

LaF3作低折射率膜料制备Ge基底高性能长波红外增透膜

为改善Ge基底红外长波增透膜的耐恶劣环境性,研究了LaF3晶体作为低折射率材料的膜系设计过程和制备工艺。通过优化膜系结构和分段制备LaF3层技术获得了高光学性能的多层增透膜。在8~12μm波段,峰值透过率达到98.3%,双面镀膜平均透过率从48.4%提高到96.2%。力学性能、环境试验结果显示,基于LaF3材料的长波高效增透膜在保持高的光能量透过的同时还可以经受较为恶劣的环境测试。

LaF3:Yb^3+/Tm^3+、LaF3:Yb^3+/Ho^3+亚微米晶体的制备及表征

采用一步的离子热方法,以离子液体BmimBF4作为反应介质,成功制备了LaF3:Yb^3+/Tm^3+、LaF3:Yb^3+/Ho^3+自组装亚微米序列。产物发生了自组装现象,形成了类似于糖葫芦状的有趣形貌。研究发现,反应时间、反应温度、溶剂组成和混合溶剂中离子液体与水的比例等实验参数对最后产物的形貌有极大影响。这种材料具有理想的自组装形貌、良好的水分散性和明亮的上转换发光,因此使得它在生物标记和显示等领域具有潜在的应用。

表面修饰中空LaF3纳米微粒的制备及其摩擦学性能

在油酸钠/十六烷基溴化铵乳液体系中合成了表面修饰中空LaF3纳米微粒.通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG-DTG)、能谱分析(EDS)等测试手段对其结构和形貌进行了表征.同时在四球摩擦磨损试验机上考察了LaF3纳米微粒作为润滑油添加剂时,添加浓度和施加载荷对其抗磨减摩性能的影响.结果表明,此纳米微粒的表面为油酸修饰,具有中空结构,平均粒径约17.5nm;表面修饰中空油酸/三氟化镧纳米微粒作为成品润滑油的添加剂,具有良好的抗磨性能.另外,对中空纳米微粒的形成机理进行了分析.

稀土LaF3对氧化铝陶瓷材料结构和性能的影响研究

该文以微米级轻质氧化铝为原料,稀土LaF3为添加剂,聚乙烯醇为粘结剂,采用常压烧结法制备氧化铝陶瓷。确定了陶瓷坯体最佳压制压强为100MPa、最佳烧结温度为1600℃。对氧化铝陶瓷进行了收缩率、孔隙率、硬度、抗热震性能、XRD和SEM的分析和表征,最终得到添加0.1wt%LaF3的氧化铝陶瓷抗热震性能较好。

LaF3:Yb^3+/Er^3+纳米粒子的合成及上转换发光性质探究

利用离子热方法,以离子液体BmimBF4作为反应介质,成功制备了大小均一、形貌可控、水分散性较好的LaF3:Yb^3+/Er^3+自组装亚微米序列。产物发生了自组装现象,形成了类似于糖葫芦状的有趣形貌。在980 nm激光的照射下,LaF3:Yb^3+/Er^3+纳米粒子发出明亮的黄绿色荧光。这种材料具有理想的自组装形貌、良好的水分散性和明亮的上转换发光,因此使得它在生物标记和显示等领域具有潜在的应用。

LaF3（掺杂CaF2）固体电解质湿度传感器

用LaF3（掺杂CaF2）小管作为固体电解质，分别以H2C2O4·2H2O、H2C2O4混合物和Na2SO4·10H2O、Na2SO4混合物作为参比电极，用已知水蒸气分压的纯水和KOH溶液作为工作电极，构成了两类固体电解质水蒸气浓差电池。分别在8～33℃和6～24℃温度范围内研究了电池电动势与温度的关系，得出了有规律性的结果。即电池的电动势随温度的升高而变小，在温度恒定的情况下，随工作电极水蒸气分压的增大而变大，在EMF和lg（PH2O（Ⅰ）PH2O（Ⅱ））之间有较好的线性关系，可望成为一种固体电解质型的新式湿度传感器。

六方相LaF3纳米晶体的水热合成法制备及结构表征

系统分析了水热合成反应过程中晶体颗粒形成的三种机制,并以La(NO3)3·6H2O化合物和NaF水溶液为前驱物,通过水热合成反应制备了白色粉末状的LaF3晶体样品,采用X射线衍射仪和透射电子显微镜分别表征了LaF3晶体样品的晶体结构、颗粒形貌和晶粒尺寸.表征结果显示,水热合成法制备的LaF3白色粉末晶体形貌规则、分散良好,具有六方相晶体结构,声子能量约365cm^-1,晶体颗粒尺寸在35nm左右.这说明水热合成法所制备的样品具有晶体颗粒度细、分散性好和纯度高制等优点.

热舟蒸发LaF3薄膜的紫外性能研究

研究了沉积温度对热舟蒸发氟化镧薄膜结构和光学性能的影响,沉积温度从200℃上升到350℃,间隔为50℃.采用分光光度计测量了样品的透射率和反射率光谱曲线,并在此基础上进行了光学损耗、光学常数以及带隙和截止波长的计算.采用表面轮廓仪进行了表面形貌和表面粗糙度的标定,采用X射线衍射(XRD)方法测量了不同沉积温度下样品的微结构.发现在短波长波段,随着沉积温度的升高,光学损耗增加,晶粒尺寸增大,表面粗糙度略有增加.不过散射损耗在光学损耗中所占比例均很小,光学损耗的增加主要由吸收损耗引起.随着沉积温度的升高,折射率与消光系数增大,带隙变小,相对应的截止波长向长波方向移动.

Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2富锂正极材料表面修饰LaF3及其电化学性能的研究

采用溶胶凝胶方法合成Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2富锂正极材料,通过化学沉积技术在Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2颗粒表面沉积La F3颗粒.利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安及交流阻抗测试系统研究了La F3包覆对材料电化学性能的影响.合成的材料具有α-Na Fe O2层状结构且La F3颗粒均匀包覆在颗粒表面,表面修饰La F3后的样品表现出更高的比容量和更好的倍率性能,电化学性能测试表明La F3表面修饰层有助于缓解电解液中HF对活性材料的腐蚀,降低电荷跃迁电阻(Rct),增强锂离子的扩散能力.

水热法制备LaF_3∶Ce,Tb纳米荧光粉及发光性质研究

利用水热法制备了LaF3∶Ce,Tb纳米荧光粉,分别用XRD,TEM和发光光谱等测试手段对粉末的物相、形貌、发光性质进行了研究。XRD和TEM结果表明所得的纳米荧光粉粒度均匀、结晶完好,呈规则的六边形形状,颗粒平均尺寸为30nm,掺入Ce3+和Tb3+,杂质后晶格结构没有变化。发光光谱的测试表明Ce3+呈现其宽带发射;Tb3+呈现其特征绿色发射,最强峰位于544nm处。Ce3+的掺入有效敏化了Tb3+的发光,通过进一步光谱分析证实了在LaF3∶Ce,Tb体系中存在Ce3+→Tb3+的能量传递过程。当Ce3+和Tb3+掺杂摩尔浓度分别为35mol%和5mol%时具有最强荧光发射。制备的样品无需煅烧即可获得比体相材料高2倍的荧光,也高于优化条件下煅烧样品的荧光。

LaF_3∶Eu^(3+)纳米粒子的水热法制备及发光性质研究

用水热法制备了LaF3及Eu3+掺杂的LaF3纳米粒子,通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱(FS)对样品进行了表征。结果表明:所得的纳米粒子粒度均匀、结晶完好,呈规则的六边形形状;研究了反应温度和时间对LaF3纳米粒子形成的影响,初步探讨了纳米粒子的生长机制。研究了掺杂Eu3+后的发光性质,发现纳米粒子经高温煅烧后,荧光强度有明显下降,适宜的煅烧条件为600℃/6 h,Eu3+的掺杂量在5%(摩尔分数)时,纳米粒子的荧光强度最强,更高的掺杂浓度将导致荧光猝灭。

棒状LaF_3:Eu^(3+)纳米晶的制备与发光性能

采用一种简单的液相反应法在室温下合成了棒状的LaF3:Eu3+纳米晶,对其结构和发光性能进行了表征.XRD分析结果表明,室温下即可得到结晶良好的六方晶相的LaF3,灼烧之后样品的衍射峰增强,没有杂相产生.TEM照片表明,棒状LaF3:Eu3+纳米材料的直径为8nm左右,长度达到50nm.荧光光谱表明,室温下合成的棒状LaF3:Eu3+纳米晶的最强发射峰位于589nm,对应于Eu3+的5D0-7F1跃迁发射,说明Eu3+占据LaF3基质中La3+晶格点的C2对称格位上.同时Eu3+的猝灭摩尔分数为5%,荧光寿命随着灼烧温度的升高而延长.

含纳米LaF_3液体润滑油添加剂的制备及其润滑性能

在乙醇-水体系中,以氟化铵、氯化镧为原料,以二辛基二硫代磷酸双(β-)羟乙基十八胺盐(DOPA)为表面修饰剂,制备了表面修饰纳米LaF3,通过不同的后续处理分别得到纳米LaF3干粉和含纳米LaF3的液体润滑油添加剂。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重仪(TG)表征了DOPA表面修饰纳米LaF3的结构及形貌,采用离心沉降法和升温法考察了在常温和高温下纳米LaF3干粉和含纳米LaF3的液体润滑油添加剂在500SN基础油中的分散稳定性,利用四球试验机考察了这2种添加剂以及表面修饰剂DOPA的摩擦学性能,并采用扫描电镜(SEM)分析了钢球表面磨斑形貌。结果表明,纳米LaF3的平均粒径为10nm左右,液体添加剂中的纳米LaF3在基础油中的常温和高温分散稳定性均大大优于干粉的纳米LaF3;与DOPA及纳米LaF3干粉添加剂相比,含纳米LaF3液体添加剂的摩擦学性能最好,当500SN基础油中加入含纳米LaF3液体添加剂,LaF3质量分数为0.8%时,可使最大无卡咬负荷(PB)值由510N提高到1069N,钢球磨斑直径(WSD)减小为0.352mm。

SiO_2/LaF_3:Eu^(3+)核壳结构发光粒子的制备与表征

采用简单的液相法合成了SiO2/LaF3:Eu3+核壳结构发光粒子,并对其结构及发光性能进行了表征.XRD分析表明包覆层LaF3:Eu3+为立方晶相结构,红外光谱表明SiO2颗粒表面有柠檬酸的修饰,电镜照片表明合成了球形的核-壳结构的复合粒子,包覆层厚度为10～20nm,光谱测试表明核-壳复合粒子与纯的LaF3:Eu3+具有相同的发光性能,均以589nm附近的5D0—7F1磁偶极跃迁为最强发射峰,说明Eu3+在LaF3基质中占据的格位相同.