废弃烟头制备V2O5/C复合材料及其性能研究

以废弃烟头和偏钒酸铵为原料,采用溶液浸渍-低温焙烧方法,制备多孔结构V2O5/C复合材料,借助X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对V2O5/C复合材料的晶体结构、粒度形貌进行表征,并对其电化学性能进行研究。结果表明,V2O5/C复合材料具有高纯度、形貌均一的多孔结构。作为锂离子电池正极材料,V2O5/C复合材料在电压2.5~4 V之间显现出优异的电化学性能,在1C倍率下,初始放电比容量达到261 mAh·g-1,循环30圈后仍保持在192 m Ah·g-1。这种多孔结构可以有效提高V2O5/C复合材料的电化学性能。

纳米V_2O_5/TiO_2-SiO_2复合材料的抗菌性能

以高比表面多孔纳米TiO2-SiO2为载体，用浸渍法制备纳米V2O5／TiO2-SiO2复合材料，考察了其抗菌性能，采用TEM、FFIR、XPS、XRD等手段对产物进行了表征。结果表明，复合材料不需紫外光照射即具有较强的抗菌性能，对大肠杆菌和金黄葡萄球菌产生透明抑菌圈，直径达11～13mm。复合材料中V以V^5＋和V^4＋形式存在，部分V^5＋已进入Ti02晶格取代Ti^4＋，发生了氧化还原反应，产生了电子转移，形成了新键；O1s电子结合能和Ti2p结合能增大；掺杂促进TiO2-SiO2从锐钛型向金红石相转化，抑制粒径的长大，使复合材料活性提高。

C/C复合材料Ta_2O_5-TaC/SiC抗氧化抗烧蚀涂层研究

采用包埋法和低压化学气相沉积(CVD)法在碳/碳(C/C)复合材料表面依次制备了Ta2O5-TaC内涂层和SiC外涂层,用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)及电子能谱(EDS)对涂层的相组成、微观形貌和元素组成进行了分析,研究了涂覆涂层后C/C复合材料在1 500℃静态空气中的防氧化性能及在氧-乙炔烧蚀中的抗烧蚀性能。结果表明:采用两步法制得的Ta2O5-TaC/SiC复合涂层结构致密,该复合涂层有效提高了C/C复合材料的抗氧化和抗烧蚀性能;Ta2O5-TaC/SiC复合涂层在1 500℃静态空气环境下可对C/C复合材料有效保护100 h以上;涂层试样在氧乙炔烧蚀环境中烧蚀60 s表明涂层可将C/C复合材料的线烧蚀率降低47.07%,质量烧蚀率降低29.20%。

原位相分离合成V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料及其储钠性能

钠具有资源丰富、成本低廉等优势,因此钠离子电池被认为是未来替代锂离子电池的最佳候选者之一。然而,寻找合适的电极材料是当前制备高性能钠离子电池面临的难题之一。在众多候选材料中,钒酸盐材料通过引入阳离子增加钒的配位数,使得材料结构的稳定性得到提高,从而改善了钠离子电池的电化学性能。本文研究了一种原位相分离法合成V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等对电极材料形貌、组成和结构进行了表征。实验结果显示,V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料相对于V2O5纳米线材料,结构更加稳定,在0.1 A·g^−1电流密度下,初始放电容量由295.4 mAh·g^−1提升到342 mAh·g^−1,循环100圈容量保持率由26.6%提高到65.8%,获得了更加优异的倍率性能(在1.0 A·g^−1电流密度下,容量由44 mAh·g^−1提高到160 mAh·g^−1)。因此,V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料的研究为开拓新型高性能钠离子电池负极材料拓宽了思路。

V2O5/石墨复合材料的电容性能

溶胶凝胶法制备V2O5,采用球磨法将V2O5与石墨进行固相混合,经扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、循环伏安、交流阻抗等测试手段分析,得出石墨可改变V2O5电极的微结构和组成;由20%V2O5/C复合材料和石墨组成的非对称电化学电容器,以1 mol/L LiClO4(EC:DEC=1:1)有机溶液为电解液,比能量可达到18.3 W.h/kg,比纯V2O5提高56.8%,循环400次后复合材料的容量衰减为25.68%,比容量和循环性能较掺杂前得到显著提高。

IR光谱分析PEO/V_2O_5纳米复合材料结构

聚合物溶液直接嵌入法制备 PEO/ V2 O5纳米复合材料。由红外光谱 (IR)表征了 PEO与氧化物层之间的相互作用。V2 O5干凝胶的钒氧双键 (V=O)主要与层间聚合物 PEO中的醚氧键 (Oet)发生作用 ,以Oet…

V2O5/DBSA-PANI复合材料的制备及电容性能研究

制备了V2O5/DBSA-PANI复合材料,用XRD、IR及SEM对材料进行了表征。结果表明,复合材料为片状,V2O5和DBSA-PANI之间有化学键形成;材料的恒流充放电性能测试结果表明,当电流密度为0.2～0.8mA,电压范围为-0.2～0.8V(vs.SCE),电解液为1mol/LKNO3溶液时,所得材料具有良好的电容特性,复合材料的比电容比单独的V2O5明显提高,而循环性能比单独的DBSA-PANI好。电压范围为-0.2～0.8V(vs.SCE),以2～10mV/s扫描速率进行循环伏安测试,该复合材料均表现出良好的赝电容性能。

Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2/V_2O_5复合材料的制备及电化学性能

实验采用NH_4VO_3对富锂锰基材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(Lirich)进行表面修饰。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及电化学方法等手段进行了表征。TEM显示在材料表面形成10 nm左右的包覆层。XRD结果发现,包覆后的Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(Lirich-V_2O_5)晶体中出现Li_3VO_4。Lirich-V_2O_5的首次充放电效率为103.1%,说明V_2O_5包覆层对Li Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2起到了预活化的作用。Lirich循环20圈之后的容量保持率为71.4%,而Lirich-V_2O_5的容量保持率则达到了90.4%,说明V_2O_5包覆层有效抑制材料与电解液的副反应。

聚合物嵌入V2O5干凝胶纳米复合材料的合成研究

本文采用溶胶-凝胶方法,将聚合物(PEO)嵌入到V2O5干凝胶层间,制备出(PEO)xV2O5·nH2O纳米复合薄膜材料,利用XRD、TG/DTA、SEM等测试手段分析了复合薄膜的合成过程和状态.结果表明:V2O5干凝胶是在c轴方向有序而a、b轴方向无序的一种层状结构.当PEO嵌入到V2O5干凝胶层间形成纳米复合薄膜材料时,使得V2O5干凝胶层间距明显增大.经热处理后,其层间距由x=0时的11.154A增大到x=2时的14.246A.当x=0.5～1时,PEO嵌入较完全,且复合薄膜表面均匀,无裂纹和孔洞.

聚氧化乙烯/V_2O_5纳米复合材料制备新工艺的探讨

探讨了制备聚氧化乙烯(PEO)/V2O5纳米复合材料的一种新工艺——熔融插层法,并通过X射线衍射、红外光谱及差热-热重分析对其结构进行了表征,结果表明:PEO大分子在熔融状态下能够嵌入到V2O5干凝胶层间,且PEO的嵌入使V2O5干凝胶的层间距由1.4967nm增大到1.7313nm,同时PEO大分子在V2O5干凝胶层间以非晶态形式存在。

g-C_3N_4/CaTi_2O_5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳(g-C_3N_4)和亚稳相钙钛氧化物(CaTi_2O_5)固相法制备C_3N_4/CaTi_2O_5复合材料。利用X射线衍射(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱分析仪(EDS)和N2吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计(UV-Vis)测试了样品的光吸收性能,研究C_3N_4与CaTi_2O_5物质的量之比(nC_3N_4/nCaTi_2O_5)对C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明:相比纯C_3N_4和CaTi_2O_5样品,C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着nC_3N_4/nCaTi_2O_5增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当nC_3N_4/nCaTi_2O_5=1∶1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。

桉树遗态Fe_2O_3-Fe_3O_4/C复合材料的制备及其对水中锑(Ⅲ)的吸附研究

以桉树为植物模板,通过氨水浸提、硝酸铁浸渍和马弗炉有氧焙烧等处理制备获取桉树遗态Fe2O3-Fe3O4/C复合材料,借助扫描电镜和X射线衍射分析仪等手段对其进行了结构和性质分析;通过吸附试验研究了初始Sb(Ⅲ)含量、pH、吸附剂投加量以及吸附剂粒径对吸附效果的影响。结果表明,获取的复合材料很好地保留了桉树自身固有的植物本征结构,且Fe2O3和Fe3O4是其主要组成部分,呈现出其对水中Sb(Ⅲ)的良好吸附性能;随着Sb(Ⅲ)初始含量的增加,桉树遗态Fe2O3-Fe3O4/C复合材料对Sb(Ⅲ)的吸附量增大;温度对吸附除Sb(Ⅲ)没有明显影响;初始溶液pH为8时,Sb(Ⅲ)的去除效果最好;适宜吸附剂投加量为0.5 g/50 mL;吸附剂粒径小利于吸附率的提高,但块状材料也显示出良好的吸附性能。

V_2O_5-TiO_2复合半导体光催化材料结构及光响应性能研究

采用溶胶凝胶法制备了V2O5-TiO2复合半导体材料,通过Raman、XRD及UV-VisDRS等实验方法研究了V2O5与TiO2复合对材料表面组成、晶体结构以及光响应性能的影响。结果表明:钒加入后优先与TiO2作用形成较为稳定的金红石型TiVO4晶相,其中V4+是促进TiO2发生相变的关键;随着钒加入量的增加,V2O5由表面高分散状态逐渐聚集形成晶相,并释放部分Ti4+使之形成锐钛矿型TiO2晶相,使得体相中金红石型TiO2的含量有所下降;复合后形成的TiVO4晶相显著提高了材料对可见光的吸收率,并使其吸光域红移至460nm左右。

水相锌二次电池正极材料V_2O_5/C的电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了一种V2O5/C复合材料.扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)分析表明,这是一种外层V2O5胶体包覆内层乙炔分子的多孔复合材料.以V2O5/C作正极,锌片为负极,Zn(ClO4)2溶液为电解质组成水相锌二次电池,采用循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法研究发现:V2O5:C质量比为1:1时电极具有最好的电化学性能,电池开路电压达1.64V;Zn2+能分别在1.01V和1.26V处分步嵌入V2O5/C结构中A、B两种位置,其嵌入电流密度峰值最高可达70mA·g-1,并且具有较好的循环充放电性能;在一定放电深度下,V2O5/C电极反应速率受Zn2+的扩散过程控制.

原位反应结合热压烧结工艺制备Al_2O_3/Fe-28Al-5Cr复合材料的组织和性能

采用原位反应结合热压烧结工艺制备了Al2O3质量分数为10%和20%的Fe-28Al-5Cr基复合材料,研究了它们的物相、显微组织、力学性能,以及室温和200,400,600,800℃下的摩擦磨损性能,并与采用外加Al2O3方法制备的相同复合材料进行了对比。结果表明:原位合成Al2O3制备的复合材料由Fe3Al和Al2O3两相组成,Al2O3主要分布在晶界处;随着Al2O3含量的增多,复合材料的硬度逐渐增大,抗弯强度明显降低;当Al2O3质量分数为20%时,复合材料的耐磨性能得到了明显改善;与外加20%Al2O3制备的复合材料相比,原位合成Al2O3制备的复合材料具有较高的硬度和强度,在室温和200,800℃下的磨损率稍低。

V2O5/石墨烯复合电极材料的制备与储锂性能

采用溶胶-凝胶法制备了V2O5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了其微观结构。结果表明,该复合电极材料是含有质量分数0.55%石墨烯的片状正交相V2O5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V2O5样品相比,V2O5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 mA/g的电流密度下,V2O5/石墨烯复合材料和纯V2O5样品的放电比容量分别为283和253 mA·h/g;当电流密度增加到5 A/g时,V2O5/石墨烯复合材料依然保持有150 mA·h/g的放电比容量,而纯V2O5样品的放电比容量仅为114 mA·h/g;V2O5/石墨烯和纯V2O5电极的电荷传递电阻分别为142和293Ω。V2O5/石墨烯//Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0-2.5 V电压内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 mA·h/g衰减到96 mA·h/g,随后又出现上升,循环100次后,正极材料的放电比容量稳定在102 mA·h/g,库伦效率接近100%,表明V2O5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。

C/C-SiC复合材料表面Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3涂层的涂刷法制备及其抗高温氧化性能

为了提高C/C复合材料的抗高温氧化性能,用包埋法在C/C复合材料表面制备SiC内涂层,再在其上刷涂制备Y2O3-ZrO2-Al2O3多组分涂层,对制备涂层的各种影响因素进行分析,确定最佳制备工艺,并考察了该涂层的组织结构和抗高温氧化性能。结果表明:最佳制备条件为以SiC为内涂层、10%聚乙烯醇(PVA)为分散剂,以Y2O3,ZrO2,Al2O3,Si及C为原料,室温涂覆,升温到1 873 K保温30 min,反复进行5次;该涂层在1 873 K下氧化19 h,失重率仅1.76%,有良好的短期抗高温氧化性能,氧化29 h时失重率为6.23%,涂层可能已破坏失效;涂层的失效是由于其表面形成的孔洞和裂纹不能愈合而导致的。

掺杂Nb_2O_5对自生Al_2O_3强化TiAl复合材料结构的影响

采用原位反应热压法制备了自生Al2O3增强TiAl间金属化合物复合材料,通过第三元素(氧化铌)掺杂的形式,对其进行强化研究。采用DTA结合XRD分析对其反应过程进行了探讨。SEM,XRD及其它测试分析显示,引入氧化铌使铝热反应生成了更高的热能,材料能够在较低的温度下烧结。同时,Nb2O5的掺入对基体相生成比例(TiAl:Ti3Al)有一定的调控作用,也使材料中的自生氧化铝成分增强,对材料结构及性能产生了较大影响。

桉树遗态Fe2O3/Fe3O4/C复合材料吸附Sb(Ⅲ)的动力学和热力学研究

以制备获得的桉树遗态Fe2O3/Fe3O4/C复合材料为吸附剂,研究了Sb(Ⅲ )不同初始质量浓度和不同温度下,其对模拟废水中Sb(Ⅲ)的静态吸附特征。结果表明,初始质量浓度为5、10和50 mg/L Sb(Ⅲ)的吸附动力学曲线有相同的变化趋势,但吸附平衡时间随初始浓度的增大而提高;4种动力学模型的拟合和回归分析显示,遗态材料对Sb(Ⅲ)的吸附动力学特征很好地遵循准2级动力学模型(R2>0.99);在25、35、45℃试验条件下,遗态材料对Sb(Ⅲ)的吸附量均随着溶液平衡浓度的增加而增加,但随温度升高呈下降趋势,遗态材料对Sb(Ⅲ)的等温吸附更适合用Freundlich等温模型拟合(R2>0.97)。

润滑条件下Mg_2B_2O_5/6061Al基复合材料摩擦磨损性能研究

采用自制的机械-超声混合搅拌设备制备出Mg2B2O5/6061Al铝基复合材料,复合材料的体积分数为2%。研究了载荷和滑动速度对基体以及复合材料的摩擦磨损性能的影响。实验结果表明,基体和复合材料摩擦系数总体上随着载荷和滑动速度的增加而减小。基体和复合材料的磨损率随载荷和滑动速度的增加而明显的增大,且基体和复合材料均存在一个临界载荷和临界滑动速度。当载荷和滑动速度到达临界值后,磨损率均急剧增大,此时试样摩擦磨损机制由微观疲劳磨损和磨粒磨损向粘着磨损与剥离磨损转变。