尖晶石/层状异质结构xLiM_2O_4?(1-x)LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2锂离子电池正极材料的制备及电化学性能

采用原位诱导法制备得到了一系列x Li M_2O_4?(1-x)Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2(M=Ni,Co,Mn;x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)尖晶石/层状异质结构复合材料。借助X射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热仪、恒电流间歇滴定技术和恒电流充放电测试表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了研究。电化学性能结果表明:x=0.2材料的倍率性能和循环性能最佳,在2.7~4.3 V、1C下循环100次后,放电比容量为137 m A?h/g,容量保持率为93%;10C时的放电比容量为112 m A?h/g,相比于原始Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料在10C的放电比容量(95 m A?h/g)有较大提高。此外,快充慢放能力测试也证实了该材料的结构稳定,其在5C充、1C放的充放电机制下,循环100次后的放电比容量还能高达120 m A?h/g,容量保持率为87%。恒电流间歇滴定技术(GITT)的结果表明。x=0.2材料的D_(Li+)值比原始Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的要高出一个数量级,说明尖晶石相的引入从根本上改善了材料的电化学性能。

La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响

为了实现碳中和目标,降低内燃机碳排放,稀薄燃烧技术成为了当前重要的研究方向.该技术不仅能提高发动机燃油热效率,还能有效降低CO_(2)排放.但是稀薄燃烧往往会伴随着大量氮氧化物的产生,为了解决该问题,采用LNT-SCR耦合的NO_(x)净化技术,此时LNT的作用是将排气中部分NO_(x)转化为NH_(3),为下游的SCR提供还原剂.基于此,制备了LNT催化剂,研究催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响.采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)系列钙钛矿氧化物,并通过分步浸渍法得到了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)负载型催化剂.利用XRD、H_(2)-TPR、NO-TPD等表征手段研究了钙钛矿氧化物的晶相结构,以及负载型催化剂的还原特性、NO_(x)吸附-脱附性能等物化性质,并且通过H_(2)选择性催化还原NO实验探究了催化剂掺杂Ce对NO转化成NH_(3)的影响.结果表明,Ce掺杂催化剂具有良好的NH_(3)产物选择性,并且显著提高了NO转化率.温度是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的决定性因素,而H_(2)和NO体积比是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的关键性因素.其中,La_(0.95)Ce_(0.05)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)在低温下催化活性表现最佳,在350℃、H_(2)和NO体积比为5.0时NH_(3)产物选择性为65%,NO转化率为100%.此外,所制备的La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)都形成了钙钛矿型结构,而且Ce掺杂催化剂的大部分Ce离子可以进入到LaMnO_(3)结构中.在催化剂适量掺杂Ce后,H_(2)消耗总面积增大、还原峰的峰值温度降低,表明掺杂Ce改善了催化剂的还原特性;同时NO吸附和脱附面积增大,表明Ce掺杂改变了催化剂的NO_(x)吸附-脱附性能.

Ag/LaNi_(x)Co_(1-x)O_(3)触点材料的制备及电接触性能研究

本文运用溶胶-凝胶燃烧法合成了双钙钛矿型LaNi_(x)Co_(1-x)O_(3)(LNCO)纳米材料,利用粉末冶金和热挤压技术制备了相应的Ag/LNCO触点材料及元件样品。重点考察了不同Ni、Co含量对Ag/LNCO触点材料微观结构、物相组成、物理性能、力学性能及电寿命服役能力的影响,对其电弧侵蚀失效行为进行了研究,并与SnO2粉体增强Ag基触点材料进行对比。结果表明:溶胶凝胶法合成的LNCO纳米颗粒粒径为20-30 nm,经粉末冶金工艺制备的Ag/LaNi_(0.5)Co_(0.5)O_(3)触点材料电学性能和电寿命都优于Ag/SnO_(2)触点材料,其电阻率低至2.10μΩ∙cm,电寿命性能达到51287次。表明Ag/LaNi_(0.5)Co_(0.5)O_(3)触点材料性能较佳,是一种可以取代Ag/CdO的新型触点材料。

Al纳米孔阵列/(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)薄膜中的紫外波段超常透射

采用有限差分时域算法计算(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)薄膜衬底上的周期性三角晶格Al纳米孔阵列的透过率,研究不同(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)衬底的Al组分x以及Al纳米孔阵列的厚度、孔径和周期对其光学传输特性的影响.数值计算结果表明,当x=0时,在263 nm和358 nm波长范围处出现两个强透射峰,随着x的增大,其中位于263 nm处的透射峰发生轻微蓝移,强度则先增强后下降;358 nm处的透射峰发生明显蓝移且不断加强.若纳米孔阵列的周期不变,随着空气柱孔径增大时,紫外波段两强透射峰峰值位置分别位于244 nm和347 nm处,两峰均先发生红移再蓝移,透过率不断增大,反射率减小.随着周期扩大,紫外波段两强透射峰分别位于249 nm和336 nm处,两透射峰均发生明显红移,其中249 nm处的透射峰红移至304 nm,336 nm处的透射峰红移至417 nm,并且透过率不断降低.随着Al厚度的增大,位于380 nm处的透射峰峰值位置发生蓝移,且透过率不断下降.本文数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00036中访问获取.

NASICON型Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12)固态电解质及其钠金属电池研究进展

锂离子电池由于具有较高的工作电压和能量密度实现了商业化。然而,有限的锂资源限制了其广泛应用。钠离子电池展现出与锂离子电池相似的电化学特性,并且钠盐资源更加丰富,因此受到了广泛关注。目前,钠离子电池使用的是有机电解液,这存在一系列安全隐患,如漏液和燃烧等,采用固态电解质可以有效解决这些问题。然而,电解质的离子电导率仍有待提升,且材料制备的一致性及与电极间的界面阻抗问题限制了其广泛应用。针对离子电导率的问题,总结分析了不同价态离子取代的影响。针对存在的界面问题,从正极、负极两侧分析了现有Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12)电解质的界面改性方法。最后,对Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12)电解质的发展方向进行了展望,有望推动固态钠离子电池的发展。

LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)正极材料的热稳定性

为推进三元正极材料的实际应用,通过对电池进行热冲击实验,研究环境温度对LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)(x=0.3,0.5,0.6和0.8,NCM)电化学性能和热稳定性的影响。从放电比容量、内部结构、充放电电压、过渡金属元素的溶解、热稳定性和阻抗等方面分析NCM材料的性能。NCM材料的放电比容量随着Ni含量的增加而增加,但容量保持率较低,且在热冲击过程中发生不可逆比容量损失。高Ni NCM材料(x≥0.6)在热冲击过程中的容量快速衰减,高温循环下材料结构被破坏、Li/Ni混排增加和过渡金属元素溶出是重要的原因。

PEG-2000添加量对Pr_(x)Zr_(1-x)O_(2-δ)催化氧化NO活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Pr_(x)Zr_(1-x)O_(2-δ)催化剂,并用于NO催化氧化。以聚乙二醇-2000(PEG-2000)为模板剂对催化剂进行改性,研究了不同模板剂添加质量分数对NO催化氧化活性的影响。结果表明,催化剂活性随PEG-2000添加质量分数的增加而降低;在300℃、PEG-2000添加质量分数为2%时,Pr_(x)Zr_(1-x)O_(2-δ)的催化活性最高,NO转化率达到了94.81%。利用XRD、SEM、N2吸附-脱附、XPS及FT-IR对催化剂进行表征,结果表明,模板剂添加质量分数的变化不会改变催化剂Pr_(2)Zr_(2)O_(7)晶型;催化剂为介孔结构,质量分数为2%时的比表面积和孔容最大,有利于催化氧化NO。此外,模板剂质量分数的增加会增强催化剂的亲水性。

具有Ruddlesden-Popper结构的杂化非本征铁电体(Ca_(1-x)Sm_(x))_(3)Ti_(2)O_(7)陶瓷的制备及其物理性能

为探究稀土离子掺杂对Ca_(3)Ti_(2)O_(7)物理性能的调控,采用固相反应法制备了Sm^(3+)掺杂的(Ca_(1-x)Sm_(x))_(3)Ti_(2)O_(7)(x=0,0.02,0.04)陶瓷样品,通过XRD、XPS、紫外-可见光吸收光谱以及第一性原理计算等方法对样品的晶体结构、光学性能、电学性能和磁学性能进行分析.结果表明:随着Sm^(3+)含量的增加,(Ca_(1-x)Sm_(x))_(3)Ti_(2)O_(7)的晶胞参数逐渐增大.Sm^(3+)掺杂导致氧空位减少,因此样品的漏电流随着Sm^(3+)掺杂量的增加而减小.同时,随着Sm^(3+)掺杂量的增加,样品的光学带隙呈现增大趋势.此外,第一性原理研究表明,Sm^(3+)掺杂可在体系中诱导出磁性能,进一步丰富了该材料的物理性能.

空气中合成LiNi_(1-x)Al_xO_2的条件及其对结构的影响

以Ni(OH)2,Al(OH)3和LiOH·H2O为原料,采用高温固相反应法在空气中合成了锂离子电池正极材料LiNi1-xAlxO2(x=0 025～0 30),用XRD研究了合成材料的物相和结构.研究了合成温度、合成时间、补锂量以及掺铝量对合成产物结构的影响.实验表明,掺铝有利于形成和稳定α NaFeO2型层状有序结构.随着掺铝量的增加,晶胞参数a0逐渐减小,而c0则逐渐增大.在空气中合成LiNi1-xAlxO2的最佳温度为750℃,合成时间以18～24h为宜,补锂量为10%(摩尔分数)效果较好.

锂离子电池正极材料LiNi_(x)Co_(1-x)O_(2)的合成及其表征

采用共沉淀与高温固相法相结合的方法,合成了LiNi_(x)Co_(1-x)O_(2),并确定合适的工艺条件。在此基础上,采用XRD对LiNi_(x)Co_(1-x)O_(2)的结构进行了表征,采用恒流充放电测试研究了材料的电化学性能。本实验确定的最佳工艺参数为:Co含量为0.2;共沉淀反应温度为60℃;pH值为12。充放电性能研究实验表明,LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_(2)的首次放电容量可达到163.3mAh/g,10次循环后容量保持率在99.7%左右。

相转移法制备LiNi_(1-x)Mn_xO_2及其电化学性能

采用相转移法合成了LiNi1-xMnxO2 粉体。应用XRD、SEM、IR分析表征了其晶体结构及形态特征。将粉体材料制备成电极 ,并与负极锂片组装成模拟电池 ,电化学性能测试结果表明 ,掺杂Mn可增强Ni—O键的强度 ,有利于LiNiO2 2D层状结构的稳定。当n(Li)∶n(Ni)∶n(Mn) =1 2 4∶0 9∶0 1,在 72 0℃焙烧 2 4h时 ,所制备的电极材料氧化还原可逆性好、活性增强、工作电压稳定、首次放电容量达 16 1

提高LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)振实密度的研究进展

LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)比较低的振实密度使得LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)电池的体积比能量较低,限制了其实际应用。综述了国内外关于提高LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)振实密度的研究进展,给出结论,合成球形颗粒是提高材料振实密度的有效途径,提高振实密度并兼顾良好的电化学性能是提高体积比能量的关键。

Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)氧载体在化学链甲烷重整耦合CO_(2)还原中的应用

化学链甲烷重整耦合CO_(2)还原技术既能生产合成气还可以还原CO_(2)生成CO。采用共沉淀法制备不同Ce/Ni摩尔比的系列Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)氧载体。通过XRD、BET、XPS及CH4-TPR等表征对氧载体的理化性质进行了研究。系统考察了Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)氧载体在化学链甲烷重整耦合CO_(2)还原反应中的反应性能。与单一金属氧化物NiO和CeO_(2)相比,Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)复合氧载体在该反应中具有更高的活性和热稳定性。在甲烷部分氧化阶段,Ce_(0.2)Ni_(0.8)O_(y)和Ce_(0.4)Ni_(0.6)O_(y)氧载体具有较高的CH_(4)转化率。经历了20次redox循环实验,Ce_(0.2)Ni_(0.8)O_(y)氧载体的CO_(2)转化率几乎保持不变,表明Ce0.2Ni0.8Oy氧载体具有较高的热稳定性。

Zn_(x)Co_(1-x)Fe_(2)O_(4)纳米球的水热法制备及光催化与电化学性能研究

以醋酸钠为沉淀剂,乙二醇为溶剂和还原剂,氯化铁、氯化钴、硝酸锌为原料,通过一步水热法成功制备了Zn_(x)Co_(1-x)Fe_(2)O_(4)纳米球。结果表明,Zn_(x)Co_(1-x)Fe_(2)O_(4)纳米球直径为80 nm左右,分散性良好。以亚甲基蓝为目标降解物研究了纳米球的光催化性能,研究发现,在紫外光照射下,Zn_(x)Co_(1-x)Fe_(2)O_(4)纳米球具有优异的光催化活性,在360 min之内对亚甲基蓝的催化分解率可达76%。以其作为锂离子电池负极材料研究了电化学性能,发现在0.1 C倍率下,首次放电和充电容量可达1729.7 mAh/g和1098.8 mAh/g,经过20次充放电循环后放电和充电容量为812.5 mAh/g和677.68 mAh/g。

Ce_(x)Zr_(1-x)O_(2)/Co/C-N催化CO_(2)加氢性能研究

将不同比例的铈锆前驱体负载到ZIF-67,氮气气氛焙烧制备Ce_(x)Zr_(1-x)O_(2)/Co/C-N催化剂,对催化剂进行了XRD、H_(2)-TPR、XPS表征,并在固定床反应器评价其CO_(2)加氢制甲醇性能.XRD结果表明,在铈中加入适量锆形成铈锆固溶体,铈锆固溶体与钴物种较强的相互作用力可以阻止表面金属Co的氧化.但过量加入的锆又会削弱这一作用力,部分金属Co被氧化为Co_(3)O_(4).H_(2)-TPR结果表明适量的锆的加入改善催化剂的还原性能,催化剂还原温度降低.XPS证实了25%Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_(2)/Co/C-N催化剂中含有更多的氧空穴及氮含量,氧空穴和碱性氮都有利于CO_(2)的解离吸附.优化后的25%Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_(2)/Co/C-N催化剂在225℃,2 MPa,GHSV=6 L·g^(-1)_(cat)·h^(-1)反应条件下取得最高甲醇时空收率,为3.0 mmol·g^(-1)_(cat)·h^(-1).

以废旧锂离子电池正极材料为原料制备Li_(1.2)Mn_(0.54-x)Ni_(0.13)Co_(0.13)AlxO_(2)

以废旧锂离子电池正极材料为原料,采用燃烧法制备高性能富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54-x)Ni_(0.13)Co_(0.13)Al_(x)O_(2),实现了多组元金属离子的高值转化和全量利用,从根本上缩短产品化路径,消减二次污染。SEM和XRD检测表明,所有样品形貌差别不大,基本呈球形,直径约0.5μm,样品均无杂相峰出现,且都具有六方晶系的ɑ-NaFeO_(2)结构、R3m空间群,具有良好的层状结构。电化学测试表明,当x=0.03时,所得样品具有最佳的电化学性能,0.5 mA恒电流条件下,首次放电容量为238 mAh/g,200周循环后放电容量保持率为80.3%。

(Zn_(1-x)Co_(x))Cr_(2)O_(4)尖晶石型高温蓝绿色料的固相合成研究

以工业纯的ZnO、Cr_(2)O_(3)、CoO为主要原料,硼砂为矿化剂,采用固相法合成了(Zn_(1-x)Co_(x))Cr_(2)O_(4)尖晶石型蓝绿色料。并且,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、CIELab色度等测试手段研究了钴离子掺杂量、矿化剂用量、煅烧温度等工艺条件对色料的晶体结构、呈色性能、在高温基础釉中着色性能的影响。研究结果表明通过控制(Zn_(1-x)Co_(x))Cr_(2)O_(4)尖晶石中的Zn^(2+)/Co^(2+)比及合成工艺条件,能获得粒径分布均匀、在高温基础釉中呈色稳定且可调控的亚微米级(<1μm)尖晶石型高温蓝绿色料。

双金属MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))的制备及其对CO_(2)/N_(2)的吸附分离性能研究

以Mg、Ni为中心金属、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂,采用溶剂热法合成HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))(x=0.25、0.50、0.75)样品,以烟道气中CO_(2)和N_(2)为吸附质,考察了HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))样品在273K和298 K下吸附分离CO_(2)/N_(2)的性能;通过静态容量法在273 K和298 K处测试了三种不同HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))样品上CO_(2)和N_(2)的等温线,并使用双位点Langmuir-Freundlich(DSLF)和单位点Langmuir-Freundlich(SSLF)模型对获得的实验数据集进行了拟合;根据理想吸附溶液理论(IAST),估算了CO_(2)/N_(2)二元混合物的吸附选择性;使用Clausius–Clapeyron方程计算了等量吸附热(Qst)。结果表明,在273 K和100 kPa的条件下,HP-MOF-74(Mg_(0.50)Ni_(0.50))样品的CO_(2)吸附量为4.864 mmol/g;CO_(2)和N_(2)在HP-MOF-74(Mg_(0.50)Ni_(0.50))样品上的吸附等温线分别与DSLF和SSLF模型十分吻合,说明CO_(2)的吸附行为是双孔位吸附,而N_(2)的吸附行为是单位点吸附;HP-MOF-74(Mg0.25Ni0.75)样品对CO_(2)的IAST吸附选择性为2263,吸附量和选择性均优于传统吸附剂MOF-74材料;CO_(2)在HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))样品上的等量吸附热均高于N_(2),说明CO_(2)在HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))样品上的表面自由结合能更高。

CO_(2)/N_(2)在MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))上的吸附分离性能研究

以Mg、Zn为中心金属,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂,采用溶剂热法合成HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))(x=0.25、0.5、0.75)材料,以CO_(2)和N_(2)为吸附质,考察了不同比例的HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))在273 K和298 K下吸附分离CO_(2)/N_(2)的性能。以烟道气CO_(2)和N_(2)为吸附质,使用静态容量法在273 K和298 K处测试了3种不同HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))材料上CO_(2)和N_(2)的等温线,并使用Virial模型对获得的实验数据集进行拟合。根据Henry系数估算了CO_(2)/N_(2)二元混合物的吸附选择性。此外,使用Virial方程计算等量吸附热(Q_(st))。结果表明:HP-MOF-74(Mg_(0.75)Zn_(0.25))样品在273 K和100 kPa下,CO_(2)的吸附量为1.90 mmol·g^(-1);Virial方程拟合CO_(2)和N_(2)曲线的相关系数都在0.999以上;273K下,HP-MOF-74(Mg_(0.25)Zn_(0.75))对CO_(2)的Henry吸附选择性为61.48;CO_(2)在3组样品HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))上的等量吸附热在均高于N_(2),说明CO_(2)在HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))样品上的表面自由结合能更高。

Zn_(0.15)Nb_(0.3)Ti_(0.55-x)(Co_(1/3)Nb_(2/3))_(x)O_(2)陶瓷的微波介电性能研究

采用固相烧结法制备Zn_(0.15)Nb_(0.3)Ti_(0.55-x)(Co_(1/3)Nb_(2/3))_(x)O_(2)(x=0,0.05,0.15,0.25,0.35,0.4,0.45,0.55)陶瓷,研究了(Co_(1/3)Nb_(2/3))^(4+)取代Ti^(4+)对陶瓷的物相、微观形貌和微波介电性能的影响。实验结果表明,当(Co_(1/3)Nb_(2/3))^(4+)取代量x≤0.05时,Zn_(0.15)Nb_(0.3)Ti_(0.55-x)(Co_(1/3)Nb_(2/3))_(x)O_(2)陶瓷表现出纯的金红石Zn_(0.15)Nb_(0.3)Ti_(0.55)O_(2)相;当(Co_(1/3)Nb_(2/3))^(4+)取代量x>0.15时,有第二相ZnTiNb_(2)O_(8)和ZnNb_(2)O_(6)生成。陶瓷的Q×f值随x的增大而提高,介电常数(ε_(r))和谐振频率温度系数(τ_(f))则随ZnTiNb_(2)O_(8)和ZnNb_(2)O_(6)的增多而逐渐降低。当x=0.4时,Zn_(0.15)Nb_(0.3)Ti_(0.55-x)(Co_(1/3)Nb_(2/3))_(x)O_(2)陶瓷在1075℃下烧结获得最佳的微波介电性能:ε_(r)=35.44,Q×f=25862 GHz(f=5.8 GHz),τ_(f)=5.2×10^(-6)/℃。